[发明专利]一种基于双非对称臂马赫-曾德干涉仪的InP偏振分束器

说明书

本发明提出的一种基于双非对称臂马赫‑曾德干涉仪的InP偏振分束器，包括：输入波导、第一多模干涉仪、第一波导、第二波导、第二多模干涉仪、第一输出波导和第二输出波导；所述输入波导与第一多模干涉仪直接连接，所述输入波导通过第一多模干涉仪分别与第一波导、第二波导连接，所述第一波导和所述第二波导均与第二多模干涉仪连接，所述第二多模干涉仪分别与第一输出波导和第二输出波导连接。为了实现在不增加额外调制的情况下提高工艺容差，保持结构相对紧凑，基于InP材料采用波导结构和波导宽度双非对称马赫‑曾德干涉仪结构来引入双折射，实现不同偏振光束的分离；实现在不增加额外调制的情况下提高工艺容差，保持结构相对紧凑。

技术领域

本发明涉及偏振分束器技术领域，特别涉及一种基于双非对称臂马赫-曾德干涉仪的InP偏振分束器。

背景技术

随着光通信传输容量和速率的要求不断提升，在波分复用基础上，相干光通信技术快速发展。双偏振-相移键控技术可以充分利用光的偏振和相位信息，增大通信容量和速率。偏振分束器是光通信乃至量子通信中实现偏振控制的重要器件。InP材料相比于其他常用的硅和二氧化硅等材料，具有高速、可以实现有源和无源器件单片集成等特点，是单片光子集成芯片的优良材料。InP基相干光发射和接收芯片的研究越来越成熟，并已实现商用。尽管如此，偏振分束器也存在着许多问题需要进一步解决。

常用的偏振分束器芯片基于马赫-曾德干涉仪结构和定向耦合结构，然而这两种结构都对波导宽度十分敏感，在芯片制备过程中，几纳米的工艺误差就会引起器件性能的急剧下降。在实际应用中，需要增加主动调制的方法来补偿误差，如电光调制、热光调制等。但这会增加能耗同时加大了芯片的复杂性，不利于大规模商用。

发明内容

基于背景技术存在的技术问题，本发明提出的一种基于双非对称臂马赫-曾德干涉仪的InP偏振分束器，实现在不增加额外调制的情况下提高工艺容差，保持结构相对紧凑。

一种基于双非对称臂马赫-曾德干涉仪的InP偏振分束器，包括：

输入波导、第一多模干涉仪、第一波导、第二波导、第二多模干涉仪、第一输出波导和第二输出波导；

所述输入波导与第一多模干涉仪直接连接，所述输入波导通过第一多模干涉仪分别与第一波导、第二波导连接，所述第一波导和所述第二波导均与第二多模干涉仪连接，所述第二多模干涉仪分别与第一输出波导和第二输出波导连接。

进一步地，所述第一波导为宽臂浅脊型波导，所述宽臂浅脊型波导由InP 衬底、InP缓冲层、InGaAsP芯层、InP覆盖层组成；所述第二波导为窄臂深脊型波导，所述窄臂深脊型波导由InP衬底、InP缓冲层、InGaAsP芯层、InP覆盖层组成。

进一步地，所述第一波导的宽度为5.5微米，所述第二波导的宽度为4微米。

进一步地，第一多模干涉仪为1×2多模干涉仪。

进一步地，第二多模干涉仪为2×2多模干涉仪。

进一步地，臂长计算公式为：

(Δn)_TE·L＝N·λ

其中L为臂长，λ为工作波长，N和M分别为正整数。

进一步地，偏振消光比的公式为：

其中，P_TE/P_TM分别是TE/TM偏振光的输出光功率。

进一步地，损耗(IL)的公式为：

其中，P_TE/P_TM分别是TE/TM偏振光的输出光功率，P_input是输入光功率。