[发明专利]基于狭缝波导的超宽带宽3dB分合束器及方法

权利要求书

1.一种基于狭缝波导的超宽带宽3dB分合束器，其特征在于：包括光输入端(1)、模式转换器(2)、狭缝波导(3)、渐变波导组件(4)和光输出端(5)，狭缝波导(3)、渐变波导组件(4)和光输出端(5)均沿光传输方向对称分布，模式转换器(2)、狭缝波导(3)、渐变波导组件(4)的中部形成一条整体狭缝，模式转换器(2)将光输入端(1)中的基模转换为狭缝波导模式，由狭缝波导(3)进行传输，渐变波导组件(4)将狭缝波导模式平均地耦合到两侧的光输出端(5)中，实现1.4～2.2um的超宽带宽的3dB分合束器。

2.如权利要求1所述的基于狭缝波导的超宽带宽3dB分合束器，其特征在于：所述模式转换器(2)由第一渐变波导(201)、第一窄波导(202)、第一渐变波导(201)与第一窄波导(202)之间的第一狭缝(203)构成，狭缝波导(3)由第二窄波导(301)、第三窄波导(302)、第二窄波导(301)与第三窄波导(302)之间的第二狭缝(303)构成，渐变波导组件(4)由第二渐变波导(401)、第三渐变波导(402)、第二渐变波导(401)与第三渐变波导(402)之间的第三狭缝(403)构成，光输出端(5)包括第一输出波导(501)和第二输出波导(502)，光输入端(1)、第一渐变波导(201)、第二窄波导(301)、第二渐变波导(401)、第一输出波导(501)顺次相连，第一窄波导(202)、第三窄波导(302)、第三渐变波导(402)、第二输出波导(502)顺次相连，第一狭缝(203)、第二狭缝(303)、第三狭缝(403)宽度相同，共同形成一条整体狭缝。

3.如权利要求2所述的基于狭缝波导的超宽带宽3dB分合束器，其特征在于：所述整体狭缝的宽度在100～250nm之间。

4.如权利要求2所述的基于狭缝波导的超宽带宽3dB分合束器，其特征在于：所述模式转换器(2)中的第一渐变波导(201)、第一窄波导(202)和第一狭缝(203)，用于实现光输入端(1)中的基模到狭缝波导(3)中狭缝波导模式的转换；所述第一渐变波导(201)与光输入端(1)连接之处的宽度一致。

5.如权利要求2所述的基于狭缝波导的超宽带宽3dB分合束器，其特征在于：所述狭缝波导(3)中的第二窄波导(301)与第三窄波导(302)沿光传输方向对称分布，且第二窄波导(301)的宽度与第三窄波导(302)的宽度相同。

6.如权利要求5所述的基于狭缝波导的超宽带宽3dB分合束器，其特征在于：所述第二窄波导(301)的宽度与第三窄波导(302)的宽度均小于350nm，以防止在所述狭缝波导(3)产生高阶模式而增加器件的损耗。

7.如权利要求2所述的基于狭缝波导的超宽带宽3dB分合束器，其特征在于：所述渐变波导组件(4)中的第二渐变波导(401)与第三渐变波导(402)沿光传输方向对称分布，第二渐变波导(401)、第三渐变波导(402)均为梯形波导结构，且宽度沿着光传播方向逐渐增加，用于将狭缝波导模式平均地耦合到两侧的第一输出波导(501)、第二输出波导(502)中，或者将两侧的第一输出波导(501)、第二输出波导(502)中的基模耦合到狭缝波导(3)的第二窄波导(301)、第三窄波导(302)和第二狭缝(303)中，形成狭缝波导模式，由狭缝波导(3)进行传输。

8.如权利要求2所述的基于狭缝波导的超宽带宽3dB分合束器，其特征在于：所述光输出端(5)中的第一输出波导(501)与第二输出波导(502)沿光传输方向对称分布，第一输出波导(501)、第二输出波导(502)均为弯曲波导。

9.如权利要求2所述的基于狭缝波导的超宽带宽3dB分合束器，其特征在于：所述第一输出波导(501)与第二渐变波导(401)连接之处的宽度一致，第二输出波导(502)与第三渐变波导(402)连接之处的宽度一致。

10.一种应用在如权利要求2所述3dB分合束器的基于狭缝波导的超宽带宽3dB分合束方法，其特征在于，包括以下步骤：

入射光从光输入端(1)入射时，入射光经由模式转换器(2)中的第一渐变波导(201)、第一窄波导(202)和第一狭缝(203)，从光输入端(1)中的基模转换为狭缝波导(3)中的狭缝波导模式，由狭缝波导(3)进行传输，再经由渐变波导组件(4)的第二渐变波导(401)、第三渐变波导(402)和第三狭缝(403)，将该狭缝波导模式平均耦合到光输出端(5)的第一输出波导(501)、第二输出波导(502)中，实现超宽带宽的3dB分束；

入射光从光输出端(5)一侧入射时，从第一输出波导(501)、第二输出波导(502)入射的基模分别经由渐变波导组件(4)中的第二渐变波导(401)、第三渐变波导(402)和第三狭缝(403)，耦合到狭缝波导(3)的第二窄波导(301)、第三窄波导(302)和第二狭缝(303)中，狭缝波导(3)将基模转换为狭缝波导模式进行传输，然后经由模式转换器(2)中的第一渐变波导(201)、第一窄波导(202)和第一狭缝(203)，将狭缝波导模式转换为光输入端(1)中的基模，实现超宽带宽的3dB合束。