[发明专利]一种波导元件及分合束器

说明书

本发明公开了一种波导元件及分合束器，涉及光通信器件技术领域。波导元件具有第一波导和分支结构，分支结构将第一波导中传输的光分成至少两束，分支结构包括第二波导、第三波导、以及位于第二波导和第三波导之间的中间波导，第一波导、第二波导和第三波导的折射率及厚度均相等，中间波导随着第一波导的入射光传输方向厚度递减。本发明波导元件及分合束器带宽高，制备难度小，制备成本低。

技术领域

本发明涉及光通信器件领域，具体是涉及一种波导元件及分合束器。

背景技术

在光通信系统中，宽带的3dB分合束器具有广泛的应用，如在调制器、复用/解复用器和光开关中。目前常用的3dB分合束器一般是基于定向耦合器(Directional Coupling，DC)、多模干涉耦合器 (Multi-mode Interference，MMI)或者Y分支。

但是，现有的定向耦合器和多模干涉耦合器都是对应于特定波长实现分光的，带宽一般较小，而且不同波长的3dB分合束器的定向耦合器和多模干涉耦合器的长度不同。而基于Y分支的3dB分合束器可以实现不同波长的3dB分束/合束，其带宽一般较大。但是，在 Y分支中存在精细结构，想要获得性能较好的Y分支3dB分合束器，就必须提高制备工艺，因此，给器件的制备带来了巨大的难度，同时也会增加制备成本。

发明内容

针对现有技术中存在的缺陷，本发明的目的在于提供一种波导元件及分合束器，带宽高，制备难度小，制备成本低。

本发明提供一种波导元件，其具有第一波导和分支结构，所述分支结构将第一波导中传输的光分成至少两束，所述分支结构包括第二波导、第三波导、以及位于第二波导和第三波导之间的中间波导，所述第一波导、第二波导和第三波导的折射率及厚度均相等，所述中间波导随着所述第一波导的入射光传输方向厚度递减。

在上述技术方案的基础上，所述中间波导分为M个依次相连的子波导，M≥1，M个子波导的厚度阶梯式减小。

在上述技术方案的基础上，所述中间波导的折射率小于或者等于所述第一波导的折射率；

当所述中间波导和所述第一波导的折射率相等时，M个所述子波导的厚度均小于所述第一波导的厚度；

当所述中间波导的折射率小于所述第一波导的折射率时，与所述第一波导相连的所述子波导的厚度小于或等于所述第一波导的厚度。

在上述技术方案的基础上，当所述中间波导的折射率和所述第一波导的折射率相等，且M＝2时，沿着所述第一波导的入射光传输方向，2个所述子波导的厚度依次为H₂和H₃，

其中，H₁为所述第一波导、第二波导和第三波导的厚度。

在上述技术方案的基础上，当所述中间波导的折射率小于所述第一波导的折射率，且M＝2时，沿着所述第一波导的入射光传输方向，2个所述子波导的厚度依次为H'₂和H'₃，H'₂＝H₁，或者，

其中，H₁为所述第一波导、第二波导和第三波导的厚度。

在上述技术方案的基础上，所述第一波导的折射率范围为 2～3.6。

在上述技术方案的基础上，所述波导元件的外部为空气或者具有低折射率的包层材料，空气或者包层材料的折射率小于所述中间波导的折射率。

在上述技术方案的基础上，M个所述子波导均为矩形波导。

在上述技术方案的基础上，沿着所述第一波导的入射光传输方向，所述第一波导、第二波导、第三波导和中间波导对称分布。