[发明专利]一种混合等离子效应辅助的槽式波导TE模检偏器

说明书

本发明公开了一种混合等离子效应辅助的槽式波导TE模检偏器，该检偏器由下至上依次为硅基衬底、掩埋氧化层、检偏部件和上包层，其中掩埋氧化层生长于硅基衬底的上表面，上包层覆盖掩埋氧化层的上表面，检偏部件水平生长于掩埋氧化层的上表面，并被上包层覆盖；所述检偏部件包括输入波导、过渡波导A、直通波导、过渡波导B，输出波导和右路直通波导。本发明提供的槽式波导TE模检偏器具有低插入损耗、高消光比、大制造容差以及大工作带宽的优点。

技术领域

本发明涉及一种混合等离子效应辅助的槽式波导TE模检偏器，属于集成光学技术领域。

背景技术

飞速发展的光通信技术以及逐步拓宽的应用领域极大地促进了光子器件的研究与发展。硅基光子集成器件因与标准CMOS工艺兼容，且具有低成本、低功耗以及优越性能等优势越来越受到研究人员的关注。集成光子器件通常采用的高折射率差硅基材料系虽然能够有效减小器件的尺寸，但是也引入了显著的偏振相关性。因此光子回路中光的偏振状态需要精准控制。硅基槽式波导作为一种重要的波导结构已经广泛应用到多种硅基光子器件的研究和设计中。在基于硅基槽式波导的光子回路中，高效的偏振控制也是必不可少的。偏振控制器件包括偏振分束器、旋转器和检偏器。检偏器能够消除光子回路中不需要的偏振光，因此在回路中引入检偏器是一种简单且有效的解决偏振相关性的方法。目前，研究人员设计了多种槽式波导的TE/TM模检偏器。例如，在槽式波导的低折射率材料区插入透明导电氧化物(如铟锡氧化物)或者多层石墨烯材料以实现对特定模式的吸收，或者利用垂直定向耦合把特定的模式耦合出来进行处理等。但是，这些结构对器件制造提出了非常高的要求，不利于大规模的生产和成本的压缩。因此，设计出一种具有高消光比、低插入损耗并且制造简单的槽式波导检偏器十分必要。

发明内容

技术问题：本发明的目的是提供一种混合等离子效应辅助的槽式波导TE模检偏器，该检偏器利用过渡波导将对称槽式波导转化为非对称槽式波导，有效增加了模式的双折射性质，并利用非对称槽式波导与右侧的混合等离子波导的互作用实现TM模的耗散，在保证器件优异性能的同时大大降低了器件的制造难度。

技术方案：

本发明提供了一种混合等离子效应辅助的槽式波导TE模检偏器，该检偏器由下至上依次为硅基衬底、掩埋氧化层、检偏部件和上包层，其中掩埋氧化层生长于硅基衬底的上表面，上包层覆盖掩埋氧化层的上表面，检偏部件水平生长于掩埋氧化层的上表面，并被上包层覆盖；

所述检偏部件包括输入光信号的输入波导、过渡波导A、直通波导、过渡波导B、输出波导和右路直通波导；

过渡波导A连接输入波导与直通波导的一端；直通波导的另一端连接过渡波导B；过渡波导B连接输出波导；

右路直通波导与直通波导长度相同且对齐摆放。

进一步，所述的混合等离子效应辅助的槽式波导TE模检偏器，直通波导为非对称硅基槽式波导；输入波导和输出波导为对称硅基槽式波导；过渡波导A和过渡波导B为宽度渐变型硅基槽式波导，右路直通波导为混合等离子波导。

进一步，所述的混合等离子效应辅助的槽式波导TE模检偏器，右路直通波导与直通波导之间的距离为0.05～0.4μm。

更进一步，所述的混合等离子效应辅助的槽式波导TE模检偏器，所述的硅基槽式波导的结构为横向三明治结构，其中左右两层是硅波导层，两层硅波导层的中间部分为低折射率材料层。

更进一步，所述的混合等离子效应辅助的槽式波导TE模检偏器，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，上层是金属覆盖层，底层与上层的中间部分为低折射率材料层。

更进一步，所述的混合等离子效应辅助的槽式波导TE模检偏器，所述的低折射率材料层的材料为二氧化硅或氮化硅，所述的金属覆盖层的金属材料为波长1.55μm情况下介电常数虚部值大于40的高损耗金属。