[发明专利]波导型偏振转换器及其制备方法

权利要求书

1.一种波导型偏振转换器，包括偏振转换波导以及与所述偏振转换波导两端耦合的输入波导和输出波导，其特征在于，所述偏振转换波导包括波导层、介质层和金属层，所述波导层为对称的条形波导，所述介质层覆设于所述波导层的顶面和至少一侧面，所述金属层覆设于所述介质层的顶面和一侧面。

2.根据权利要求1所述的波导型偏振转换器，其特征在于，所述介质层的材料选自折射率在1.35～2.2范围内的无机材料或有机聚合物材料或无机材料与有机聚合物材料组合。

3.根据权利要求2所述的波导型偏振转换器，其特征在于，所述介质层的厚度为5～150纳米。

4.根据权利要求2所述的波导型偏振转换器，其特征在于，所述介质层的材料为二氧化硅、氮化硅、氟化镁、氧化铟锡或硒化锌。

5.根据权利要求1所述的波导型偏振转换器，其特征在于，所述金属层的材料选自金、铂、银、铜、铝、钛中的任意一种或多种的组合。

6.根据权利要求5所述的波导型偏振转换器，其特征在于，所述金属层的厚度为30～200纳米。

7.根据权利要求1所述的波导型偏振转换器，其特征在于，所述波导层的高度为200～600纳米，宽度为200～600纳米。

8.根据权利要求7所述的波导型偏振转换器，其特征在于，所述输入波导和输出波导具有相同的高度和宽度。

9.根据权利要求1-8任一所述的波导型偏振转换器，其特征在于，所述波导层包括至少两个传播模式，并且波导层的长度为其中Δβ为最低阶两个传播模式的传播常数之差，所述波导层的长度误差不超过5％。

10.根据权利要求9所述的波导型偏振转换器，其特征在于，所述波导层的传播模式的电磁场分布形成的光轴相对于输入波导的传播模式的光轴偏转角为45度，误差不超过6％；

其中，光轴偏转角的定义为：

式中θ为光轴偏转角，H_x(x,y)和H_y(x,y)分别为x和y偏振方向的磁场分量。

11.根据权利要求1所述的波导型偏振转换器，其特征在于，所述波导层制备于SOI晶片的顶层硅材料层上。

12.权利要求1-11任一项所述的波导型偏振转换器的制备方法，其特征在于，该方法包括如下步骤：

(1)将波导材料图形转移到SOI晶片的光刻胶上；

(2)在SOI晶片的顶层制备波导材料层；

(3)将所述波导材料层分为输入波导、输出波导以及波导层，在所述输入波导和输出波导部分制备光刻胶掩膜；

(4)在所述波导层的顶面和至少一个侧面制备介质层；

(5)在所述介质层上制备金属层；

(6)将所述输入波导和输出波导部分的光刻胶、介质层和金属薄层去除，获得所述波导型偏振转换器。