[发明专利]一种基于硅基波导光子轨道角动量的产生及复用集成器

权利要求书

1.一种基于硅基波导光子轨道角动量的产生及复用集成器，适用于1.47-1.58μm的波长，其特征在于，包括：包层和位于包层内部的第一输入单模波导和第二输入单模波导，第一弯曲波导和第二弯曲波导，第一单模直波导和第二单模直波导，以及，带沟槽的多模直波导；

所述第一输入单模波导，第一弯曲波导和第一单模直波导依次连接，构成第一通道；

所述第二输入单模波导，第二弯曲波导和第二单模直波导依次连接，构成第二通道；

所述带沟槽的多模直波导位于所述第一通道和第二通道之间，且所述多模直波导与第一通道和第二通道均不相接触；

所述多模直波导上设有两个沟槽，分别为第一沟槽和第二沟槽；

所述第一直波导与所述多模直波导组成第一耦合区，所述第一耦合区后是第一沟槽；

所述第二直波导与多模直波导组成第二耦合区，所述第二耦合区后是第二沟槽。

2.根据权利要求1所述的一种基于硅基波导光子轨道角动量的产生及复用集成器，其特征在于，所述包层的材料为二氧化硅。

3.根据权利要求1所述的一种基于硅基波导光子轨道角动量的产生及复用集成器，其特征在于，所述包层内部的波导的材质为硅。

4.根据权利要求1所述的一种基于硅基波导光子轨道角动量的产生及复用集成器，其特征在于，所述第一弯曲波导和第二弯曲波导的长度均为2µm，高度均为1.5µm。

5.根据权利要求1所述的一种基于硅基波导光子轨道角动量的产生及复用集成器，其特征在于，所述第一沟槽靠近输入端，长度为30µm，所述第二沟槽长度为15µm；两个沟槽的高度均为0.34 µm，宽度均为0.12 µm。

6.根据权利要求1所述的一种基于硅基波导光子轨道角动量的产生及复用集成器，其特征在于，所述第一耦合区和第二耦合区中，上下两波导之间的耦合间距为0.03-0.05 µm。

7.根据权利要求6所述的一种基于硅基波导光子轨道角动量的产生及复用集成器，其特征在于，所述第一直波导和第二直波导的长度与所述耦合间距有关；所述耦合间距为0.03µm时，所述第一直波导和第二直波导的长度为12.7μm；所述耦合间距为0.04µm时，所述第一直波导和第二直波导的长度为18.6μm；所述耦合间距为0.05µm时，所述第一直波导和第二直波导的长度为20.8μm。

8.根据权利要求1所述的一种基于硅基波导光子轨道角动量的产生及复用集成器，其特征在于，所述第一直波导和第二直波导的高度在0.5372-0.5383µm之间。

9.根据权利要求1所述的一种基于硅基波导光子轨道角动量的产生及复用集成器，其特征在于，复用时，以下三个过程同时进行：

波长范围在1.47µm-1.58µm的TE₀₀从第一输入单模波导输入，经第一弯曲波导传入第一直波导，在第一耦合区耦合至带沟槽的多模直波导后模式转换为TE₁₀，经第一沟槽转换为TE₀₁模，经过第二耦合区域，模式不变，再经过第二沟槽后模式转换为OAM_-1，在多模直波导末端生成OAM_-1输出；

波长范围在1.47µm-1.58µm的TE₀₀从多模直波导输入，经过第一沟槽和第二沟槽后在多模直波导的末端生成OAM₀输出；

波长范围在1.47µm-1.58µm的TE₀₀从第二输入单模波导输入，经第二弯曲波导传入第二直波导，在第二耦合区耦合至带沟槽的多模直波导后模式转换为TE₁₀，经第二沟槽后TE₁₀模式转换为OAM₊₁，在多模直波导末端生成OAM₊₁输出。