[发明专利]一种硅光隔离器

说明书

技术领域

本发明涉及光领域，尤其涉及一种硅光隔离器。

背景技术

硅光隔离器是一种允许光从第一方向传输，而禁止光从第一方向的反方向传输的器件。硅光隔离器在光通信中得到了广泛的应用，例如，从半导体激光器产生的光信号要能够通过硅光隔离器然后向接收端(即第一方向)发送，然而，从接收端方向反射回来的反射光(即第一方向的反方向)则必须被硅光隔离器隔离掉，以防止反射回来的光导致半导体激光器的振荡特性劣化。

参阅图1，现有技术提供了一种硅光隔离器100，包括衬底110、波导层120以及磁场产生层130。其中，波导层120生长在衬底110之上，磁场产生层130设置在波导层120之上。磁场产生层130包括由磁光学材料所构成的金属包层，以及金属包层上设置的用于向规定方向对磁光学材料磁化的磁场施加机构。磁场产生层130通过磁场施加机构使得磁光学材料定向磁化，从而产生磁场。

参阅图2，波导层120通过沉积和刻蚀波导材料，以形成4条相互不接触的波导路径。波导路径为光信号传输时光信号传播的路径。4条波导路径分别为第一波导路径121、第二波导路径122、第三波导路径123以及第四波导路径124。

第一波导路径121由波导段mn和波导段no构成。第二波导路径122由波导段a’b’、波导段b’c’、波导段c’d’、波导段d’e’、波导段e’f’、波导段f’g’、波导段g’h’、波导段h’i’以及波导段i’j’构成。第三波导路径123由波导段ab、波导段bc、波导段cd、波导段de、波导段ef、波导段fg、波导段gh、波导段hi以及波导段ij构成。第四波导路径由波导段o’n’和波导段n’m’构成。

磁场产生层130通过磁场施加机构使得磁光学材料定向磁化，从而在波导段ef上产生第一磁场，以及在波导段e’f’上产生第二磁场，且，第一磁场与第二磁场之间平行且方向相反(如图中箭头所示)。可以理解的是，光信号在磁场的作用下会发生相移作用，而且，移相的相位的正负与光信号的传播方向以及磁场相关。所以，光信号从一个方向沿着波导段ef传播，与光信号从反方向沿着波导段ef传播相比，两者的磁场方向相同，但是光信号的传播方向相反，所以，移相的正负也刚好相反。而移相的相位的大小则与位于第一磁场中的波导段ef长度成正比，与位于第一磁场中的波导段ef的长度越大，则移相的相位的大小越大。相似地，第二磁场也在波导段e’f’上产生相似的作用。所以，波导段ef、波导段e’f’以及磁场产生层130构成了非互易相移器126。而光信号通过波导段ef或者光信号通过波导段e’f’所产生的相移称为非互易相移。

但是，由于非互易相移的大小和非互易相移器的波导段中的波导段长度成正比，在现有技术条件下，要通过波导段ef使得第一分光信号获得足够的非互易相移和通过波导段e’f’使得第二分光信号获得足够的非互易相移，必须要将磁场设置得足够大，磁场的利用效率不高。

发明内容

本发明所要解决的技术问题在于，提供一种硅光隔离器，能够提高磁场的利用率。

本发明第一方面提供了一种硅光隔离器，包括从下至上层叠设置的衬底、波导层以及磁场产生层，所述磁场产生层用于产生方向相反的第一磁场和第二磁场；

所述波导层包括第一分支耦合器、第一定向耦合器、第二定向耦合器、互易相移器以及第二分支耦合器，

所述第一分支耦合器的第一输出端通过第一波导段与所述第一定向耦合器的第一端口相连通，所述第一分支耦合器的第二输出端通过第二波导段与所述第一定向耦合器的第二端口相连通，

所述第一分支耦合器用于将所述第一分支耦合器的输入端输入的光信号等分为第一分光信号和第二分光信号，所述第一分光信号从所述第一分支耦合器的第一输出端输出，所述第二分光信号从所述第一分支耦合器的第二输出端输出；所述第一定向耦合器用于将所述第一分光信号从所述第一定向耦合器的第一端口耦合到所述第一定向耦合器的第四端口，以及用于将所述第二分光信号从所述第一定向耦合器的第二端口耦合到所述第一定向耦合器的第三端口；

所述第一定向耦合器的第三端口通过第三波导段连接到所述第二定向耦合器的第一端口，所述第一定向耦合器的第四端口通过第四波导段连接到所述第二定向耦合器的第二端口；

所述第二定向耦合器用于将所述第二分光信号从所述第二定向耦合器的第一端口耦合到所述第二定向耦合器的第四端口，以及用于将所述第一分光信号从所述第一定向耦合器的第二端口耦合到所述第二定向耦合器的第三端口；