[发明专利]夹层式熔融石英偏振无关1×2分束光栅

说明书

一种用于1550纳米波段的夹层式熔融石英透射1×2偏振无关分束光，由矩形高密度深刻蚀光栅上加一层均匀熔融石英材料一体构成，该矩形光栅占空比为0.647～0.66、刻蚀深度为1.816～1.866微米、光栅周期为1.5微米，对TE和TM偏振光均可同时实现近乎理想的高效率1×2分束。该夹层式1×2偏振无关分束光栅可视为等效的法布里波罗(F‑P)腔，能有效抑制反射损失，在C+L波段和宽角度范围内使用。本发明光栅部分被夹在中间，可免于机械损伤和灰尘等，稳定性好。

技术领域

本发明涉及光纤通信波段的偏振无关分束器件，尤其是一种用于1550纳米波段的夹层式熔融石英透射1×2偏振无关分束光栅。

背景技术

分束器是光学系统中的基本元件，被广泛应用于光通信、光信息处理等相关领域。传统的基于多层介质膜的分束器能量损失较大，制造过程复杂，成本高，而且激光破坏阈值不高，因此限制了多层膜结构的广泛应用。基于熔融石英的分束光栅温度稳定性好，激光破坏阈值高，此外，熔融石英分束光栅的制作可以借助成熟的微电子工艺技术，造价小，能批量生产，因此具有重要的实用前景。

熔融石英光栅中矩形光栅制作简单，由于矩形深刻蚀光栅在界面处存在菲涅尔反射，反射值随入射角增大或光栅周期减小而增大，这使得衍射效率不能达到很高。为解决这个问题，W.Sun等人提出夹层式熔融石英光栅【授权发明专利号：201010224395.5】，得到了TE偏振下高效率1×2分束光栅。对于偏振无关光栅，难以得到宽带的光栅设计参数，因此限制了它在激光系统中的应用。通过合理的计算和参数设计，我们可以得到宽带高效率的偏振无关分束光栅。据我们所知，目前为止还没有人针对光纤通信的1550纳米波段给出夹层式熔融石英光栅作为宽带1×2偏振无关分束器。

发明内容

本发明要解决的技术问题是提供一种用于光纤通信的1550纳米波段的夹层式熔融石英透射1×2偏振无关分束光栅，在C+L波段入射光以利特罗角入射到光栅面上时，该光栅可以对TE和TM偏振光同时实现0级和-1级衍射等效率透射，效率之比接近1，总衍射效率高于97％。

本发明的技术解决方案如下：

一种用于1550纳米波段的夹层式熔融石英透射1×2偏振无关分束光栅，包括熔融石英基片和深刻蚀矩形光栅，其特点是在所述矩形深刻蚀光栅上加一层厚度均匀的熔融石英，该矩形光栅的占空比为0.647～0.66，刻蚀深度1.816～1.866微米，光栅周期为1.5微米。

所述光栅的占空比为0.655，刻蚀深度为1.84微米的技术效果最好。

本发明的技术效果如下：

1)当分束光栅占空比为0.655，刻蚀深度1.84微米，TE偏振光0级和-1级衍射效率分别为49.67％和49.57％，TM偏振光0级和-1级衍射效率分别为48.69％和48.88％，总衍射效率高于97％，对TE和TM偏振光可同时实现近乎理想的高效率1×2分束，具有重要的实用意义。

2)本发明可视为等效的法布里波罗(F-P)腔，能有效一直反射损失，可以在C+L波段宽角度范围内使用，并且光栅部分被夹在中间，可免于机械损伤和灰尘等，稳定性好。本发明由光学全息记录技术或电子束直写装置结合微电子深刻蚀工艺加工而成，工艺成熟，造价小，能批量生产，具有重要的应用前景。

附图说明

图1是本发明1550纳米波段的夹层式熔融石英透射1×2偏振无关分束光栅的几何结构示意图。

图2是本发明夹层式1×2偏振无关分束光栅(熔融石英的折射率取1.44462)在不同光栅周期和刻蚀深度下TE偏振光0级衍射和-1级衍射效率的比值。

图3是本发明夹层式1×2偏振无关分束光栅(熔融石英的折射率取1.44462)在不同光栅周期和刻蚀深度下TM偏振光0级衍射和-1级衍射效率的比值。