[发明专利]一种偏振转换器以及相应的混频器

说明书

本发明公开了一种偏振转换器以及相应的混频器，该偏振转换器包括输入波导、偏振转换单元以及输出波导，其中，输入波导包括多个周期设置的输入片段波导，输出波导包括多个周期设置的输出片段波导；输入波导与偏振转换单元的输入端面耦合，输出波导与偏振转换单元的输出端面耦合；输入波导用于输入第一偏振光，并对第一偏振光进行模场扩束，偏振转换单元用于将第一偏振光转换为第二偏振光，输出波导用于输出第二偏振光，并对第二偏振光进行模场压缩。该偏振转换器降低了波导制作难度，具有更小的体积以及更高的集成度。同时，通过片段波导对偏振光进行模场扩大或模场压缩，实现模场之间的耦合匹配，能够有效降低偏振转换过程中的耦合损耗。

技术领域

本发明属于光学技术领域，更具体地，涉及一种偏振转换器以及相应的混频器。

背景技术

由于光波的矢量特性，以及电场和磁场在边界处的不同边界条件，波导中广泛存在着两种正交的偏振模式。随着光通讯向100G甚至更高通讯速率的发展，提高通讯速率显得尤为重要，基于偏振调制的DP-QPSK(双偏振正交相移键控)、DP-16QAM(偏振复用16进制正交幅度调制)等调制格式被广泛采用，这类调制信号在解调时需要混频器进行相干相位及幅度解调。在采用混频器解调的过程中，需要分别对两种偏振态进行解调，因此，混频器需要包含偏振模式转换结构。

目前，存在一种基于平面光波导型的混频器，通过该混频器对信号进行相干相位及幅度解调。但是，基于平面光波导型的混频器由于二氧化硅材料特性，不容易把偏振转换结构做到波导中，一般采用空间光学方案进行偏振模式转换，经过偏振模式转换后的光信号再耦合进入波导中进行相位解调。然而，如图1所示，空间光学偏振转换结构体积较大(尺寸为毫米级)，不利于集成，增加了器件的复杂度。另一方面，采用空间光学偏振转换结构进行转换时，空间光学偏振转换结构与波导的耦合效率低，损耗较大。

还存在另外一种基于硅光波导芯片的混频器，能够较好的把偏振转换结构集成在波导中，但是偏振转换结构一般采用脊波导或者其他样式的异形波导，这类异形波导结构较复杂，制作难度较大，对制作工艺提出很高的要求。

鉴于此，克服该现有技术所存在的缺陷是本技术领域亟待解决的问题。

发明内容

针对现有技术的以上缺陷或改进需求，本发明提供了一种偏振转换器以及相应的混频器，其目的在于取消了传统偏振模式转换方案中脊型波导的制作，降低波导制作难度；相对于空间光学偏振模式转换结构，具有更小的体积和更高的集成度，同时，能够有效降低耦合损耗，由此解决目前偏振模式转换结构体积较大，不利于集成，损耗较大以及制作难度较大的技术问题。

为实现上述目的，按照本发明的一个方面，提供了一种偏振转换器，所述偏振转换器包括输入波导1、偏振转换单元2以及输出波导3，其中，所述输入波导1包括多个周期设置的输入片段波导11，所述输出波导3包括多个周期设置的输出片段波导31；

所述输入波导1与所述偏振转换单元2的输入端面耦合，所述输出波导3与所述偏振转换单元2的输出端面耦合；

所述输入波导1用于输入第一偏振光，并对所述第一偏振光进行模场扩束，所述偏振转换单元2用于将所述第一偏振光转换为第二偏振光，所述输出波导3用于输出第二偏振光，并对所述第二偏振光进行模场压缩。

优选地，所述输入片段波导11以及所述输出片段波导31均对应包括波导部分111以及包层部分112，其中，所述包层部分112的折射率小于所述波导部分111的折射率；

在所述输入波导1中，所述包层部分112设置在相邻的所述输入片段波导11中的波导部分111之间；在所述输出波导3中所述包层部分112设置在相邻的所述输出片段波导31中的波导部分111之间。

优选地，在沿靠近所述偏振转换单元2的方向上，所述波导部分111的纵向尺寸逐渐增大直至达到预设值。