[实用新型]紧凑可调式多模干涉耦合器

说明书

一、技术领域

本实用新型属于集成光学领域，涉及一种用于光通信系统、光计算机系统及光子/光电子集成回路的波导型耦合器，具体地说是一种紧凑可调式多模干涉耦合器。

二、背景技术

波导型耦合器是光通信系统、光计算机系统及光子/光电子集成回路的基础元件，既可作为独立元件，实现光功率或光信号的多路分配，也可作为构成诸如光放大器、光信号监控器、光开关及光调制器等光子/光电子器件的重要辅助部件。波导型耦合器主要有定向耦合器型、Y分支型、X分支型和多模干涉型等种类。定向耦合器型耦合器要求耦合波导有很高的加工精度，Y/X分支要求分支角很小，光刻难度大。多模干涉型耦合器具有结构紧凑、带宽大、偏振不敏感等优点。目前，多模干涉型耦合器主要采用矩形多模波导，即多模波导的宽度在光的传播方向上保持不变，这种结构的缺点是：器件结构仍欠紧凑，不利于光子/光电子器件的大规模集成；光功分比固定，制作容差小，器件良品率低。

三、发明内容

为了克服现有多模干涉型耦合器的上述不足，本实用新型的目的是提供一种紧凑可调式多模干涉耦合器，该多模干涉型耦合器具有长度短，结构紧凑，功分比可调等优点。

本实用新型的目的是通过以下技术方案来实现的：

一种紧凑可调式多模干涉型耦合器，包括与光信号输入端连接的输入通道、多模波导、调制模块和与光信号输出端连接的输出通道，其特征在于：所述多模波导是非矩形，输入通道和输出通道分别连接在使光信号在传播方向上呈现非均匀性的非矩形多模波导的两侧，用来控制光信号折射率减小量的调制模块设置在多模波导的表面。

本实用新型中，所述非矩形多模波导可以有多种形式。第一种形式，非矩形多模波导为宽度左右对称的锥形结构，宽度沿光的传播方向变化，宽度的变化可以是线性的也可以是非线性的。第二种形式，非矩形多模波导为宽度左右不对称的锥形结构，宽度沿光的传播方向变化，同样宽度的变化可以是线性的也可以是非线性的。第三种形式，非矩形多模波导为沿光的传播方向弯曲的扇形结构。第四种形式，所述非矩形多模波导为S形结构。

本实用新型中调制模块可以设置在非矩形多模波导表面的任意位置。所述调制模块利用材料的电光、热光、磁光、声光、量子缚束Stark效应中的任意一种来改变折射率。

本实用新型中，根据自镜像原理，由输入通道引入的光场在多模波导中将激励起多个模式，各模式间相互干涉，结果沿波的传播方向周期性地产生输入场的一重或多重像，各像在输出通道中输出，实现耦合器功能。由束传播法分析可知，由输入通道引入的光场，在非矩形多模波导中激励起的基模有效折射率增大，次高阶模的有效折射率减小，因而拍长减小，从而减小多模波导的长度，使器件结构紧凑。当调制模块工作时，可改变多模波导调制模块附件的折射率分布，根据自镜像原理，输出像的强度将改变，因此改变功分比。调制模块可控制折射率的改变量，进而控制输出像的强度，达到光功分比可调的目的。

本实用新型利用多模波导在光的传播方向上的非均匀性，减小多模导波导的拍长，从而减小器件长度，使器件结构紧凑。并且，多模波导采用非矩形结构，多模波导表面引入调制模块，利用器件材料的物理效应，改变调制模块附近多模波导的折射率分布，实现输出通道的功分比可调。

本实用新型的有益效果是：器件长度短，结构紧凑；输出光功分比可调，增大制作容差，增大器件的良品率。

四、附图说明

图1是本实用新型的结构图；

图2是本实用新型中芯片的扫描电镜俯视图；

图3是直通态光场分布图；

图4是3dB耦合器光场布图；

图5是交叉态光场分布图；

图6是本实用新型第二个实例的结构图；

图7是本实用新型第三个实例的结构图；

图8是本实用新型第四个实例的结构图；

图9是图6的I-I剖视图。

五、具体实施方式