[发明专利]一种基于微流控技术的波导型可调光功率分束器

说明书

本发明所公开的一种基于微流控技术的波导型可调光功率分束器，属于集成光子学领域，涉及光波导器件与技术。本发明提出的波导型可调光功率分束器由1个波导输入端口（1）、2个波导输出端口（6、10）、1个Y分支波导（由波导2、3、4、5、7、9构成）、1个微流体通道（8）构成。光信号通过光纤耦合到波导输入端口（1）后，光信号在光波导内传播，当到达Y分支处时，光信号发生分束，其光功率分束比与微流体通道内混合液体折射率有关。因而，通过改变微流体通道内混合液体的折射率，从而改变输出端口（6、10）光功率的输出，最终实现光功率分束器输出分束比的动态调控。本发明提供的波导型可调光功率分束器具有调控范围大、波长和偏振依赖性低、结构简单、易于设计与制作、易于调控等等诸多优点，在集成光子系统和微流体芯片中有广泛应用前景。

技术领域

本发明属于集成光子学技术领域，涉及光波导功能器件，具体指一种基于微流控技术的波导型可调光功率分束器。

背景技术

光波导器件因其结构紧凑、易于集成、性能稳定可靠等诸多优点而受到国内外研究人员的广泛关注和重视，且近年来发展十分迅速。光波导器件是集成光子系统中的基本单元器件，可通过采用不同方式进行集成（包括单片集成和混合集成），从而实现具有特定光信息处理功能的集成光子系统，它们在光通信、光信号处理、光学传感等领域有广泛应用。

光功率分束器的实现方案有多种，按其实现形式主要分为体元件型、光栅型和波导型结构。对于体元件型和光栅型结构，它们主要应用于全息、干涉光刻以及空间光通信系统中，但都不适合用于集成光子系统。波导型光功率分束器是集成光子系统中不可或缺的关键功能器件，其结构形式主要有方向耦合型波导结构、Y分支型波导结构、光子晶体型波导结构、表面等离子型波导结构以及多模干涉型波导结构等多种设计方案。但是，这些结构形式的光功率分束器的光功率分束比不能动态调控，使得其应用领域和范围受到较大限制。基于此，波导型可调光功率分束器的研究开始引起了人们的广泛关注，它是利用电光、磁光或热光等物理效应来改变其各个分支中光功率输出，实现其动态调控。近年来，有关波导型可调光功率分束器的设计方案较少，且存在诸多缺点，如动态范围小、损耗高、偏振依赖性高、波长依赖性强、结构参数影响敏感、工艺制作难度大等，这离实际应用还有较大距离。需要特别指出的是，这些方案均不能用于微流控光子系统。

与上述传统可调光分束器相比，基于微流控技术的波导型可调光功率分束器是一类新型基础关键器件，不仅可在集成光子系统中用于实现新的光分束调控方法和技术，也可在微流控光子系统中用于实现新的生物光子传感和化学分析与诊断等重要功能，其应用前景十分广阔。目前，有关微流控可调光功率分束器的研究才刚刚开始，仍处于初步探索阶段，其有关报道还很少，且在调控性能、稳定性、与其它器件集成等某些或多个方面存在明显缺点，使其潜在应用大大受到限制。因而，探索新型波导型可调光功率分束器对于集成光子学领域发展具有重要意义。

发明内容

本发明的目的是提供一种基于微流控技术的波导型可调光功率分束器，该分束器由非对称Y分支波导和和微流体通道构成，波导内光束在Y分支处发生分束，其分束比与微流体通道中的液体折射率密切相关。通过改变液体的折射率，从而实现两分支波导输出光功率的动态调控。该器件具有结构简单、易于设计和制作、波长依赖性低、测试简便等诸多优点。

本发明技术方案如下：