[实用新型]硅基多模式干涉仪的偏振分束器

说明书

本申请公开了一种硅基多模式干涉仪的偏振分束器。PBS包括硅基板和在其上形成的平面结构，其特征在于等腰梯形形状，该等腰梯形形状具有由两个锥形边连接的第一平行边和第二平行边。第一平行边比第二平行边具有更长的宽度，第一平行边和第二平行边沿着平分这对平行边的对称线分开的长度不大于100μm。PBS还包括耦合到第一平行边的一对输入端口和耦合到第二平行边的一对输出端口。平面结构被配置为经由一个输入端口接收在C波段中任何波长的输入光波，并且被分成分别输出到这对输出端口的TE模式光波和TM模式光波。

技术领域

本实用新型涉及光子宽带通信装置。更具体地，本实用新型提供了一种紧凑的硅基偏振分束器。更具体地，提供了一种用于C波段的硅锥形多模式干涉仪(MMI)宽带偏振分束器(PBS)。

背景技术

在过去的几十年里，宽带通信网络的使用激增。在早期的互联网中，流行的应用程序仅限于电子邮件、公告板，主要是信息和基于文本的网页浏览，传输的数据量通常相对较小。如今，互联网和移动应用程序需要大量带宽来传输照片、视频、音乐和其他多媒体文件。例如，像脸书这样的社交网络每天处理超过500TB的数据。由于对数据和数据传输的需求如此之高，需要改进现有的数据通信系统来满足这些需求。

大规模光子集成电路正变得非常有希望用于许多应用程序，包括下一代光网络、光互连、密集波分复用(DWDM)系统、相干收发器、片上实验室等。硅基光子集成电路也变得非常受欢迎，因为它们与成熟的CMOS (互补金属氧化物半导体)技术兼容，具有出色的加工控制、低成本和大量加工。此外，绝缘体上硅(SOI)广泛用作制造各种硅光子器件的基板。众所周知，SOI波导通常对偏振非常敏感，因此包括偏振分束器在内的许多偏振处理装置已经成为偏振敏感硅光子电路中非常重要的部件。

例如，紧凑偏振分束器在SOI基板上通过简单和高容差工艺制造，设计成易于与其他硅光子器件集成，成为在宽光谱范围(例如，C波段或O 波段)内进行密集波分复用(DWDM)通信的关键部件。制造用于硅光子模块的硅基偏振分束器的现有方法主要是工艺不容忍、高反射损耗、带宽限制、与标准220nm SOI平台不兼容、太长而不能与其他硅光子器件集成。

实用新型内容

本公开提供了一种制造PBS的方法以及一种与用于宽带DWDM通信系统的PBS集成的硅光子模块，尽管其他应用也是可能的。

在现代电气互连系统中，高速串行链路已经取代并行数据总线，并且由于CMOS技术的发展，串行链路速度正在快速提高。遵循摩尔定律，互联网带宽几乎每两年翻一番。但是摩尔定律将在未来十年结束。标准的 CMOS硅晶体管将在5nm左右停止缩放。由于工艺扩展，互联网带宽将会稳定增长。但是互联网和移动应用程序不断需要大量带宽来传输照片、视频、音乐和其他多媒体文件。本公开描述了将通信带宽提高到摩尔定律之外的技术和方法。

在一个实施方式中，本实用新型提供了一种硅基多模式干涉仪的偏振分束器。包括硅基板；平面结构，形成在硅基板上，该平面结构是等腰梯形形状，该等腰梯形形状具有由两个锥形边连接的第一平行边和第二平行边。第一平行边和第二平行边沿着平分这对平行边的对称线分开的长度不大于100μm。该第一平行边具有第一宽度，该第一宽度大于该第二平行边的第二宽度；一对输入端口，耦合到第一平行边，该一对输入端口分别与等腰梯形形状的平面结构的两个锥形边边缘对齐。以及一对输出端口，耦合到第二平行边，该一对输出端口分别与两个锥形边边缘对齐。该平面结构被配置为经由一个输入端口接收在C波段中任何波长的输入光波并且被分成分别输出到该一对输出端口的横向电模式光波和横向磁模式光波。

根据本实用新型一个方面，该硅基板包括绝缘体上硅基板中的一定厚度的硅层。

根据本实用新型一个方面，该平面结构的厚度与该硅层具有220nm的相同厚度。

根据本实用新型一个方面，该平面结构包括硅基多模式干涉仪，该硅基多模式干涉仪是长度不大于80μm，第一宽度不大于5μm的等腰梯形形状。