[发明专利]一种硅基光波导偏振模式分离器

说明书

本发明公开了一种硅基光波导偏振模式分离器，解决现有装置消光比差、功耗高、损耗大的问题。所述分离器包含：第一、第二多模干涉耦合器、硅基光波导；第一多模干涉耦合器用于接收包含TE和TM模式的光信号，分光后输出第一光信号、第二光信号；硅基光波导，包含第一、第二波导臂，第一波导臂上有宽波导；第一光信号经第一波导臂，宽波导用于TE模式、TM模式分离，输出TE模式与TM模式相位差为180度移相光；第二光信号经第二波导臂输出参考光信号；第二多模干涉耦合器用于对所述移相光、参考光信号进行耦合，通过两个输出端口分别输出TE模式光、TM模式光。本发明实现了纯无源结构设计，结构简单易生产。

技术领域

本发明涉及光通信领域，尤其涉及一种硅基光波导偏振模式分离器。

背景技术

基于偏振分离复用的相干检测技术在下一代光通信网络中具有较好的应用前景，目前可以实现正交偏振模式分离的方案主要分为两类：基于镀膜技术的PBS棱镜和通过电光调制的MZI改变折射率实现模式分离。通过PBS棱镜实现TE/TM模式分离，缺点是棱镜的体积较大，难以在集成光器件中使用，同时，PBS棱镜对入射光线的角度要求较高，否者会引起偏振消光比变差。基于电光调制的MZI通过改变其中一个臂长的折射率可以有效地实现TE/TM模式分离，但利用电光调制会增加功耗，提升系统的复杂度，同时要求外加电场强度控制精确，频繁的改变波导晶体结构会降低器件的使用寿命。

发明内容

本发明提供一种硅基光波导偏振模式分离器，解决现有装置消光比差、功耗高、损耗大的问题。

一种硅基光波导偏振模式分离器，包含：第一多模干涉耦合器、第二多模干涉耦合器、硅基光波导；所述第一多模干涉耦合器用于接收包含TE和TM模式的光信号，分光后输出第一光信号、第二光信号；所述硅基光波导，包含第一、第二波导臂，所述第一波导臂上有宽波导；所述第一光信号经所述第一波导臂，所述宽波导用于TE模式、TM模式分离，输出TE模式与TM模式相位差为180度的移相光至所述第二多模干涉耦合器的输入端口；所述第二光信号经所述第二波导臂输出参考光信号至所述第二多模干涉耦合器的另一输入端口；所述第二多模干涉耦合器用于对所述移相光、参考光信号进行耦合，通过两个输出端口分别输出TE模式光、TM模式光。

进一步地，所述宽波导的长度为：

其中，L为所述宽波导的长度，N＝1，2，3，……，λ为所述光信号的波长，B为TE/TM模式在所述硅基光波导中的双折射差。

优选地，所述宽波导的长度为3400～3450微米。

作为本发明进一步优化的实施例，在宽波导长度的基础上，优选地，所述第一、第二多模干涉耦合器的宽度为39～43微米，长度为3500～3650微米，所述第一、第二波导臂的长度为6500微米。

进一步优选地，所述宽波导的宽度不小于17微米。

进一步地，所述第一波导臂向所述宽波导过渡处有不连续性结构，所述第二波导臂上包含所述不连续性结构。

本发明有益效果包括：本发明实现的硅基光波导偏振模式分离器，利用硅基波导的TE/TM模式的双折射特点，结合MZI模式干涉功能，实现TE模式、TM模式的模式分离，有较好的分离效果、消光比高，同时所述装置为纯无源结构设计，功耗低、结构简单、易于实现，波导截面尺寸与光纤接近，光纤和芯片之间的耦合损耗较小。

附图说明

此处所说明的附图用来提供对本发明的进一步理解，构成本发明的一部分，本发明的示意性实施例及其说明用于解释本发明，并不构成对本发明的不当限定。在附图中：

图1为一种硅基光波导偏振模式分离器实施例；

图2(a)为一种硅基光波导偏振模式分离器TE模式输入光的光场分布实施例；