[发明专利]一种铌酸锂横模光隔离器

说明书

本发明提供一种铌酸锂横模光隔离器，包括一体成型的第一干涉臂(1)、第二干涉臂(2)、第一耦合器(3)及第二耦合器(4)，第一耦合器(3)及第二耦合器(4)分别形成在第一干涉臂(1)、第二干涉臂(2)的两端，第一干涉臂(1)、第二干涉臂(2)沿长度方向均至少包括互易波导、非互易波导，其中：第一干涉臂(1)的互易波导与第二干涉臂(2)的互易波导长度不同；非互易波导包括磁光波导和铌酸锂波导，磁光波导和铌酸锂波导沿宽度方向并排形成。本发明具有隔离度高，波导耦合效率高，器件尺寸小，易于集成等特点。

技术领域

本发明涉及微纳光电子学集成技术领域，具体涉及一种铌酸锂横模光隔离器。

背景技术

随着信息时代的发展，为了更好地满足其“爆炸式增长”的信息传输需要，对于光纤通信模块、链路和系统的性能要求也在逐步提升。在光路中，由于种种原因会产生与正向传输光方向相反的反射光，例如当光耦合进入光纤时，由于连接器和熔接点的存在，将会在这些端面和点处产生与原传输方向相反的反射光。反射波的光子回到器件之中时，其与半导体材料进行二次作用，干扰了发光材料的正常载流子分布，导致光路系统间产生自耦合效应和自激励效应，造成其他波长和模式光的产生，破坏传输稳定性并给器件带来各种不良影响：对于直调激光器，反射波会给激光带来啁啾，导致光源信号的剧烈波动，从而导致调制带宽下降，十分不利于高速信号的长距离传输，严重时甚至会烧毁激光器；对于光纤放大器，反射波的存在会增加噪声强度，从而使传输信噪比降低；对于模拟信号传输系统，本身抗电磁波干扰能力就较差，反射波会严重影响通信质量；对于相干光通信系统而言，反射波会增加载波信号的光谱宽度并带来频率漂移，使系统无法满足外差法的条件从而不能正常工作。

光隔离器是使光信号只允许沿一个方向传播并能阻挡反射光的器件，又叫光单向器，类似于电路中的“二极管”，能够用来防止光路中由于各种原因产生的反射光给正向传输光带来的不良影响。因此光通信系统需要在这些端口处加入隔离器，这样能够有效地稳定系统的正常工作，从而保证信号的传输质量。衡量光隔离器性能的指标包括插入损耗、反向隔离度、回波损耗、3dB隔离度带宽、通带带宽、偏振相关损耗、温度特性等，为了能够使光隔离器在系统中发挥更好的效果，高反向隔离度、高工作带宽、高回波损耗、高稳定性和可靠性、低插入损耗等特性是光隔离器的主要发展方向。

铌酸锂具有优良的电光系数，当入射光强度较小时，晶体的电极化强度与入射光场强可以用线性关系描述。在强光作用下，介质的电极化强度和入射光场强成幂级数关系，幂级数的高次项不能被忽略，这表示光入射到介质中时会产生新的频率辐射。基于铌酸锂优良的光学特性，可以实现入射光的倍频、和频、差频以及参量振荡等光学效应。目前，用铌酸锂体材料制备的光学器件已经实现了商用，但是这些器件都具有器件尺寸大和集成度低的缺点，迫切需要类似绝缘体上硅薄膜(Silicon on Insulator，SOI)结构的集成光学平台实现多功能器件的片上集成。

近年来随着微纳光电子学的进步，使光电子器件正朝着小型化、集成化的方向发展，更让人们看到了光通讯系统在片上集成方面的发展前景，实现光电融合这一目标指日可待。但由于缺乏一种有效且实用的光隔离器的集成方法，目前复杂的有源器件在光子集成芯片上的集成也受到了阻碍。

发明内容

(一)要解决的技术问题

针对上述问题，本发明提供了一种铌酸锂横模光隔离器，用于至少部分解决传统光隔离器反向隔离度低、波导耦合效率低、器件尺寸偏大等技术问题。

(二)技术方案

本发明提供了一种铌酸锂横模光隔离器，包括一体成型的第一干涉臂1、第二干涉臂2、第一耦合器3及第二耦合器4，第一耦合器3及第二耦合器4分别形成在第一干涉臂1、第二干涉臂2的两端，第一干涉臂1、第二干涉臂2沿长度方向均至少包括互易波导、非互易波导，其中：第一干涉臂1的互易波导与第二干涉臂2的互易波导长度不同；非互易波导包括磁光波导和铌酸锂波导，磁光波导和铌酸锂波导沿宽度方向并排形成。