[发明专利]一种光学偏振分束合束器

说明书

技术领域

本发明属于集成光子器件，具体涉及一种光学偏振分束合束器。

背景技术

随着语音、图像和数据等信息量爆炸式的增长，尤其是因特网的迅速崛起，不断扩大光通信容量已是必然的趋势。在高速长距离光通信应用中，容量为100Gbps及以上的系统是当前骨干传输网的发展方向，由于偏振模间的色散增加远小于基带展宽带来的色散增加，所以偏振复用技术成为提高信号传输容量的首选。

在涉及双偏振态复用技术(例如双偏振正交四相相移键控DP-QPSK技术)的光通信系统中，发射端需要将两个被分别调制的相互垂直的偏振光进行合束，而输出端需要将包含有两个相互垂直偏振分量的输入光分解成两束分别具有垂直和水平偏振的输出光束。现有偏振分束器主要可以分为两种，一种是分立式偏振分束器，它们大多低损耗、低串扰、宽带，但很难与其他器件集成，如Wollaston棱镜和形致双折射(form-birefringent)偏振分束器。另外一种是可集成的偏振分束器，如利用狭缝波导(slot waveguide)耦合器、硅线耦合器和弯曲波导耦合器实现偏振分束，其缺点是串扰比较大；利用表面等离子激元(surface plasmon polariton)等进行偏振分束，但其插入损耗大，制作也比较困难；Lijun Wu在“Planar photonic crystal polarization splitter”一文中提出平面光子晶体偏振分束器，利用光的两个正交偏振态在特定频段内，在光子晶体传播中所表现出的不同的色散特性，也可以实现偏振分束，但是其插入损耗大，带宽较窄。见optics letter，vol.29，no.14，July 15 2004，pp.1620-1622。

发明内容

本发明提供一种光学偏振分束合束器，解决现有偏振分束器存在的无法同时满足损耗、串扰、集成以及尺寸要求的问题，以满足目前偏振复用光通信系统中两个正交偏振光束间的结合与分离需求。

本发明所提供的一种光学偏振分束合束器，由在衬底上自下而上依次生长的包层、下导波层和上导波层构成，其特征在于：

所述上导波层为图形层，由沿z方向依次排列的输入波导、第一准直透镜、光栅楔形棱镜、第二准直透镜、第一输出波导和第二输出波导构成，各组成部分的材料相同；

A.所述输入波导为水平截面矩形的长方体；

B.所述第一准直透镜为扁平柱体，包括连为一体的两部分，第一部分水平截面形状为矩形；第二部分水平截面形状为半椭圆形，其长轴a₁和短轴b₁分别满足：