[发明专利]基于狭缝波导的超宽带宽3dB分合束器及方法

说明书

本发明公开了一种基于狭缝波导的超宽带宽3dB分合束器及方法，涉及光通信器件领域。该3dB分合束器包括光输入端、模式转换器、狭缝波导、渐变波导组件和光输出端，狭缝波导、渐变波导组件和光输出端均沿光传输方向对称分布，模式转换器、狭缝波导、渐变波导组件的中部形成一条整体狭缝，模式转换器将光输入端中的基模转换为狭缝波导模式，由狭缝波导进行传输，渐变波导组件将狭缝波导模式平均地耦合到光输出端中，从而实现1.4～2.2um的超宽带宽的低损耗3dB分合束。本发明能实现1.4～2.2um的超宽带宽的3dB分束合束，提高带宽，降低制备难度和成本，结构尺寸小，易于大规模集成。

技术领域

本发明涉及光通信器件领域，具体是涉及一种基于狭缝波导的超宽带宽3dB分合束器及方法。

背景技术

超宽带宽3dB分合束器是光通信系统中的一个重要器件。低损耗、结构尺寸小和宽带的3dB分合束器在光开关、复用/解复用器、调制器中得到了广泛的应用。但是，对于传统的3dB分合束器来说，其分光比会随着波长的变化而改变，影响了该器件在大带宽范围内的应用。目前常用的3dB分合束器主要有以下几种类型：基于Y分支的3dB分合束器、基于方向耦合器的3dB分合束器、基于多模干涉仪的3dB分合束器和基于渐变波导宽度的3dB分合束器。

基于Y分支的3dB分合束器，器件结构简单，而且可以实现超宽带宽的3dB分合束，也可能使器件两侧的分光均匀，但是由于存在精细结构，为了获得好的分光性能，需要很高的加工精度，制备困难，制备成本很高。

基于多模干涉仪的3dB分合束器，通过多模干涉实现光波的分合束，但是由于不同波长的多模干涉区的长度不同，因此对于特定长度的3dB分合束器来说，其带宽有限，需要针对不同的波长分别设计，而且结构尺寸较大，难以实现大规模集成。

基于方向耦合器的3dB分合束器，结构简单，不需要特别精确的结构，降低了器件的制备难度和成本，但是与基于多模干涉的3dB分合束器一样，基于方向耦合器的3dB分合束器的分光比也会变随着波长的变化而改变，存在带宽受限的问题。

基于渐变波导宽度的3dB的分合束器，可以提高带宽，但是需要很长的渐变波导长度，难以降低器件的结构尺寸，提高集成度。

因此，现有的3dB分合束器需要很高的制备精度、较长的波导长度，带宽较小，结构尺寸大，难以大规模集成。

发明内容

本发明的目的是为了克服上述背景技术的不足，提供一种基于狭缝波导的超宽带宽3dB分合束器及方法，能够实现1.4～2.2um的超宽带宽的3dB分束合束，提高带宽，降低制备难度和成本，结构尺寸小，易于实现大规模的集成。

本发明提供一种基于狭缝波导的超宽带宽3dB分合束器，包括光输入端、模式转换器、狭缝波导、渐变波导组件和光输出端，狭缝波导、渐变波导组件和光输出端均沿光传输方向对称分布，模式转换器、狭缝波导、渐变波导组件的中部形成一条整体狭缝，模式转换器将光输入端中的基模转换为狭缝波导模式，由狭缝波导进行传输，渐变波导组件将狭缝波导模式平均地耦合到两侧的光输出端中，实现1.4～2.2um的超宽带宽的3dB分合束器。

在上述技术方案的基础上，所述模式转换器由第一渐变波导、第一窄波导、第一渐变波导与第一窄波导之间的第一狭缝构成，狭缝波导由第二窄波导、第三窄波导、第二窄波导与第三窄波导之间的第二狭缝构成，渐变波导组件由第二渐变波导、第三渐变波导、第二渐变波导与第三渐变波导之间的第三狭缝构成，光输出端包括第一输出波导和第二输出波导，光输入端、第一渐变波导、第二窄波导、第二渐变波导、第一输出波导顺次相连，第一窄波导、第三窄波导、第三渐变波导、第二输出波导顺次相连，第一狭缝、第二狭缝、第三狭缝宽度相同，共同形成一条整体狭缝。

在上述技术方案的基础上，所述整体狭缝的宽度在100～250nm之间。