[发明专利]一种基于多模亚波长光栅的偏振不敏感定向耦合器

说明书

本发明公开了一种基于多模亚波长光栅的偏振不敏感定向耦合器，该耦合器由下至上依次为掩埋氧化层、耦合器部件和上包层，上包层覆盖掩埋氧化层的上表面，耦合器部件水平生长于掩埋氧化层的上表面，并被上包层覆盖；其中，所述耦合器部件包括下路输入通道、下路左直角梯形通道、下路窄直通通道、下路右直角梯形通道、下路直通通道、上路直通通道、上路左直角梯形通道、上路窄直通通道、上路右直角梯形通道、上路输出通道、输入端锥形亚波长光栅结构、亚波长光栅结构、输出端锥形亚波长光栅结构。本发明定向耦合器具有低插入损耗、低反射损耗、高消光比、中带宽、制造容差较大且结构紧凑的优点。

技术领域

本发明涉及一种基于多模亚波长光栅的偏振不敏感定向耦合器，属于集成光学技术领域。

背景技术

最近，绝缘体上硅材料系统因可作为集成光子回路制造平台而广受关注。绝缘体上硅是硅光子学最有前景的平台之一，由于其高折射率对比度和互补金属氧化物半导体兼容处理的特点，引起了人们的极大兴趣，非常有利于实现紧凑、高性价比和高产量的光子集成电路。最近，亚波长光栅依靠通过调节占空比和有效抑制衍射效应来灵活改变波导芯的有效折射率的特征，为亚波长波导交叉等新型光子器件的设计提供了更多的可能性。对于定向耦合器，亚波长光栅结构也可以是良好的候选者，因为可以自由地定制装置的结构双折射和波长依赖性。由于设计简单，定向耦合器在光子集成电路中应用广泛，但是近年来定向耦合器通常受到高插入损耗、窄带宽和低制造公差的影响。因此，设计出一种具有低插入损耗、低反射损耗、高消光比、带宽较大、制造容差较大且结构紧凑的定向耦合器就很有必要。

发明内容

本发明所要解决的技术问题是：提供一种基于多模亚波长光栅的偏振不敏感定向耦合器，利用中路硅基亚波长光栅波导、亚波长光栅多模波导和上、下路硅基带状波导形成的基于亚波长光栅定向耦合器结构，可大大降低耦合器的插入损耗、反射损耗，提高器件消光比，缩短器件的尺寸，降低器件的制造难度。

本发明为解决上述技术问题采用以下技术方案：

一种基于多模亚波长光栅的偏振不敏感定向耦合器，该定向耦合器由下至上依次为掩埋氧化层、耦合器部件和上包层，上包层覆盖掩埋氧化层的上表面，耦合器部件水平生长于掩埋氧化层的上表面，并被上包层覆盖；

所述耦合器部件包括下路输入通道、下路左直角梯形通道、下路窄直通通道、下路右直角梯形通道、下路直通通道、上路直通通道、上路左直角梯形通道、上路窄直通通道、上路右直角梯形通道、上路输出通道、亚波长光栅结构、输入端锥形亚波长光栅结构、输出端锥形亚波长光栅结构；

下路输入通道的一端和下路左直角梯形通道宽的一端相连、下路左直角梯形通道窄的一端和下路窄直通通道的一端相连、下路窄直通通道的另一端和下路右直角梯形通道窄的一端相连、下路右直角梯形通道宽的一端和下路直通通道的一端相连，构成下路通道；

上路直通通道的一端和上路左直角梯形通道宽的一端相连、上路左直角梯形通道窄的一端和上路窄直通通道的一端相连、上路窄直通通道的另一端和上路右直角梯形通道窄的一端相连、上路右直角梯形通道宽的一端和上路输出通道的一端相连，构成上路通道；

其中，上路输出通道和下路直通通道位于同一端；下路输入通道和上路直通通道位于同一端；

输入端锥形亚波长光栅结构和输出端锥形亚波长光栅结构对称分列于亚波长光栅结构的左右侧且与其对齐相连，上路左直角梯形通道和下路左直角梯形通道对称分列于输入端锥形亚波长光栅结构的上下侧且与其对齐相连，上路窄直通通道和下路窄直通通道对称分列于亚波长光栅结构的上下侧且与其对齐相连，上路右直角梯形通道和下路右直角梯形通道对称分列于输出端锥形亚波长光栅结构的上下侧且与其对齐相连，构成基于亚波长光栅的定向耦合器部件；