[发明专利]具有多模分量的偏振无关光子设备

说明书

一种光子设备(100)，例如可变光衰减器，其中，在调制之前，以两种不同偏振态模式传播的两个信号分量(X，Y)被转换成相同偏振态的两种不同模式。两个分量的调制由单个设备执行，该设备对两个分量(X，Y)应用相同的调制强度。可以在调制之后将两个信号分量(X，Y)转换回以两种不同的偏振态传播。

相关申请交叉引用

本申请要求于2019年5月13日提交的序列号为16/410,430、名称为“具有多模分量的偏振无关光子设备”的美国申请的优先权，其全部内容通过引用结合在本申请中。

技术领域

本发明涉及光学或光子设备领域，并且尤其涉及具有多模分量的偏振无关光子设备。

背景技术

由于低制造成本，硅光子(SiPh)在电信系统中有许多潜在的应用，充分利用了现有CMOS技术以及紧凑性。目前，信号收发器是硅光子设备的主要商业应用。典型的应用要求或受益于光纤到芯片的插入损耗低。偏振无关性也是许多应用的要求。

纳米光子硅波导通常具有高双折射。诸如基于p-i-n结的移相器和调制器等有源设备也具有偏振相关性，偏振相关性源于硅芯内所谓的横向电(Transverse Electric,TE)和横向磁(Transverse Magnetic,TM)光学模式的重叠(或限制)差异。偏振相关性可能是有问题的，因为同一光信号的不同部分受到不同条件的影响。

硅纳米光子电路的偏振相关性可以通过所谓的“偏振分集”得到有效解决。在这种方法中，光信号的两个偏振分量在进入硅光学芯片后不久便被分离，其中一个分量被转换成与另一个分量相同的偏振。然后，这两个分量由两个相同但分开的电路处理，之后，其中一个分量被转换回正交偏振，并在离开硅光学芯片时与另一个分量组合。在偏振分集的一些实施方式中，两个分量在相同的光子电路中被处理，但是方向相反。在任何情况下，实现偏振分集所需的偏振分束器和转换器都会给光信号带来一些损害，例如损耗、偏振相关损耗和偏振串扰。如果采用光子电路，这种情况和光子电路的复制会增加这些光子设备的尺寸、复杂性和成本。

可变光衰减器(Variable optical attenuator,VOA)是一种有用的通用光学组件，通常可在比专用高速调制器更低的频率下用于信道均衡或调制，通常频率低于专用高速调制器。可以使用p-i-n结来实现VOA，其中光信号可以通过注入载流子(例如，通过应用到结的电流)来可控地衰减它。另一个VOA实施方式采用了集成的马赫曾德尔干涉仪。这种调制器由光学相变驱动，该光学相变可以使用p-i-n结或使用局部加热的波导段(通常称为热光移相器)来驱动。

微米级硅波导可以产生偏振无关的设备。然而，这种平台中的载流子注入装置目前在调制频率方面受到限制，最大值约为1兆赫。

因此，需要一种用于调节(例如，衰减，相移或这两者)光信号的光子设备，其不受现有技术的一个或多个限制。

提供该背景信息是为了揭示申请人认为可能与本发明相关的信息。没有必要认为，也不应该解释为，任何前述信息构成针对本发明的现有技术。

发明内容

本发明实施例的目的是提供一种具有多模分量的偏振无关光子设备。这可以是具有双峰波导的偏振无关调制器。根据各种实施例，提供了一种偏振无关电光(光子)调制器设备，例如，可变光衰减器。与可比较的现有偏振无关设备相比，本发明可以表现出降低的损伤、复杂性或成本，或其组合。