[发明专利]一种用于光纤与各向异性波导的偏振无关耦合的装置

说明书

本发明涉及光纤技术领域，具体公开了一种用于光纤与各向异性波导的偏振无关耦合的装置，其中，包括：光纤、模斑转换器和波导，所述模斑转换器的一端与所述光纤连接，所述模斑转换器的另一端与所述波导连接，所述光纤与所述模斑转换器连接的一端为楔形端头，所述模斑转换器的一端的水平方向模场直径与所述楔形端头的水平方向模场直径相匹配，所述模斑转换器的一端的垂直方向模场直径与所述楔形端头的垂直方向模场直径相匹配。本发明提供的用于光纤与各向异性波导的偏振无关耦合的装置能够实现匹配各向异性波导中TE和TM模式的模场直径，其中的楔形端头可以通过自动打磨处理来获得，因此不需要显著增加产品成本即可实现。

技术领域

本发明涉及光纤技术领域，尤其涉及一种用于光纤与各向异性波导的偏振无关耦合的装置。

背景技术

目前，要实现光纤与平面波导之间有效端面耦合必须使二者的模场直径（MFD）相匹配。标准单模光纤具有较大的模场直径，典型值约为9µm，并且是各向同性的，即TE和TM偏振模具有几乎相同的MFD，而平面波导的MFD通常不到2µm。为了使光纤与平面波导的MFD相匹配，通常会在波导芯片上引入模斑转换器（SSC），SSC是一种在垂直和水平方向上拉锥的波导。

近年来，研究人员已经在各种不同的材料和几何形状的波导上设计并实现了SSC。图1展示了绝缘体上硅（SOI）材料波导的SSC结构，在该设计中，先对SOI波导在水平方向上进行拉锥使之宽度逐渐变小直至不再满足光波导模的传输条件，然后再用一段横截面尺寸较大的聚合物波导收集SOI波导末梢辐射的光波，该聚合物波导与透镜光纤易于实现MFD匹配，从而实现了波导与光纤的高效耦合。然而，通常的平面波导是各向异性的，导致TE和TM模的MFD不相等。SSC仅能保证光纤与平面波导的TE或TM模匹配，无法同时满足与平面波导的TE和TM模的匹配。如果光纤中的光信号具有不确定的偏振态，则耦合到各向异性波导的效率将很低，即偏振相关损耗将很大。

而现有技术中解决上述问题的方法是使用保偏（PM）光纤。保偏光纤只能传输一种特定偏振方向的光信号，从而可以被有效地耦合到平面波导中。但该方法的缺点是保偏光纤的价格比标准单模光纤高，因而会增加产品的成本。此外，在某些应用场合（如波分复用等）中，光信号的偏振态是不确定的，保偏光纤无法派上用场。

发明内容

本发明提供了一种用于光纤与各向异性波导的偏振无关耦合的装置，解决相关技术中存在的无法低成本实现光纤与各向异性波导的偏振无关耦合的问题。

作为本发明的一个方面，提供一种用于光纤与各向异性波导的偏振无关耦合的装置，其中，包括：光纤、模斑转换器和波导，所述模斑转换器的一端与所述光纤连接，所述模斑转换器的另一端与所述波导连接，所述光纤与所述模斑转换器连接的一端为楔形端头，所述模斑转换器的一端的水平方向模场直径与所述楔形端头的水平方向模场直径相匹配，所述模斑转换器的一端的垂直方向模场直径与所述楔形端头的垂直方向模场直径相匹配。

进一步地，所述楔形端头的楔形角度的调整范围为10°~80°。

进一步地，所述波导包括各向异性波导。

进一步地，所述光纤包括标准单模光纤。

本发明提供的用于光纤与各向异性波导的偏振无关耦合的装置，将光纤与模斑转换器接触的一端处理成楔形端头，这样能够打破光纤的对称性，使得TE和TM模在其中传输时所经过的几何结构不再相同，受到的模场约束条件也因此不同，从而导致TE和TM模式具有不同的有效折射率（传播常数）和模场分布，最终能够实现与各向异性波导中TE和TM模式的MFD相匹配。另外本发明实施例提供的用于光纤与各向异性波导的偏振无关耦合的装置，其中的楔形端头可以通过自动打磨处理来获得，因此不需要显著增加产品成本即可实现。

附图说明

附图是用来提供对本发明的进一步理解，并且构成说明书的一部分，与下面的具体实施方式一起用于解释本发明，但并不构成对本发明的限制。