[发明专利]一种基于非对称定向耦合器的硅基TE模检偏器

权利要求书

1.一种基于非对称定向耦合器的硅基TE模检偏器，其特征在于：该检偏器由下至上依次为硅基衬底(8)、掩埋氧化层(9)、检偏部件(14)和上包层(10)，其中掩埋氧化层(9)生长于硅基衬底(8)的上表面，上包层(10)覆盖掩埋氧化层(9)的上表面，检偏部件(14)水平生长于掩埋氧化层(9)的上表面，并被上包层(10)覆盖；

所述检偏部件(14)包括输入通道(1)、右路直通通道(2)、输出通道(3)、左路直通通道(5)、左路弯曲通道(6)和左路水平通道(7)；

右路直通通道(2)的一端和输入通道(1)相连、另一端和输出通道(3)相连接；

左路弯曲通道(6)的一端和左路直通通道(5)相连、另一端和左路水平通道(7)相连接；其中，输出通道(3)、左路弯曲通道(6)位于同一端；

输入通道(1)、右路直通通道(2)和输出通道(3)均为硅基水平槽式波导，左路直通通道(5)、左路弯曲通道(6)和左路水平通道(7)均为混合等离子波导；

左路直通通道(5)和右路直通通道(2)平行且对齐摆放，两通道之间的距离为0.2～0.5μm，构成非对称定向耦合器结构(4)；

硅基水平槽式波导与混合等离子波导两者的尺寸满足以下条件：

1)硅基水平槽式波导与混合等离子波导的TE模有效折射率实部相差大于0.2，相位失配；

2)硅基水平槽式波导与混合等离子波导的TM模有效折射率实部相等，相位匹配。

2.如权利要求1所述的一种基于非对称定向耦合器的硅基TE模检偏器，其特征在于：所述的硅基水平槽式波导的结构为三明治结构，其中中间部分为低折射率材料层(12)，上层和底层均为硅波导层(11)；所述的混合等离子波导的结构为三明治结构，其中底层是硅波导层(11)，中间部分为低折射率材料层(12)，上层是金属覆盖层(13)。

3.如权利要求2所述的一种基于非对称定向耦合器的硅基TE模检偏器，其特征在于：所述的低折射率材料层(12)的材料为二氧化硅或氮化硅，所述的金属覆盖层(13)的金属材料为介电常数虚部值大于40的高损耗金属。

4.如权利要求3所述的一种基于非对称定向耦合器的硅基TE模检偏器，其特征在于：所述的介电常数虚部值大于40的高损耗金属是指铬、铝、锌。

5.如权利要求1所述的一种基于非对称定向耦合器的硅基TE模检偏器，其特征在于：所述的左路弯曲通道(6)的弯曲角度为30°～90°，弯曲半径为0.4～5μm。

6.如权利要求1所述的一种基于非对称定向耦合器的硅基TE模检偏器，其特征在于：所述的非对称定向耦合器结构(4)的耦合长度L_C满足下式：

式中：λ为自由空间波长，表示硅基水平槽式波导和混合等离子波导构成的整体结构所支持的第0阶TM模的有效折射率，表示硅基水平槽式波导和混合等离子波导构成的整体结构所支持的第1阶TM模的有效折射率，Re表示取实部值，m为一正奇数。

7.如权利要求1所述的一种基于非对称定向耦合器的硅基TE模检偏器，其特征在于：所述的硅基衬底(8)为标准尺寸的硅晶元，所述的掩埋氧化层(9)是在硅基衬底(8)上热生长的二氧化硅材料，所述的上包层(10)的材料为二氧化硅、聚甲基丙烯酸甲酯或者空气。