[实用新型]偏振转换耦合结构及光子集成芯片和光学组件

说明书

本申请提供一种偏振转换耦合结构及光子集成芯片和光学组件，该耦合结构具有光入射口，随机偏振态的入射光经该光入射口入射到耦合结构内。该耦合结构集成了偏振分光结构、偏振旋转结构和二合一耦合结构。其中，偏振分光结构用于接收上述入射光，并转换成两路正交线偏振光输出；偏振旋转结构用于将其中一路线偏振光的偏振态旋转成与另一路线偏振光的偏振态一致；二合一耦合结构包括至少一个相移器和至少一个耦合器，相移器用于调节其中一路线偏振光的相位；耦合器将两路偏振态一致的线偏振光合为一路线偏振光输出。耦合结构将随机偏振态的入射光转换成一路优化的线偏振光，再与光子集成芯片和其它偏振敏感的光学系统结合，可有效减小偏振相关损耗。

技术领域

本申请涉及光通信技术领域，尤其涉及一种偏振转换耦合结构及光子集成芯片和光学组件。

背景技术

随着数据中心光互联的迅猛发展，光通信行业中光器件的需求数量大幅度增加，除了对传输速率要求的日益提升，光器件、芯片的成本和封装尺寸也在行业竞争中显得越发重要。据此，基于硅材料和Ⅲ-Ⅴ族材料的集成芯片逐渐在光通信市场上崭露头角，并成为了光通信行业的主要发展方向。

由于光刻工艺及材料问题，不同偏振方向的光折射率不同，中心波长也会产生偏移，光刻后波导水平和垂直两个方向的粗糙度也不同，随机偏振光直接入射至光芯片内后会产生较大的偏振相关损耗(Polarization Determined Loss，PDL)。PDL是光芯片的重要性能指标，消除或减小PDL的影响成为集成光芯片长期发展的难题。

另外，在光学组件中经常采用的一些偏振相关元件，例如半导体光放大器(Semiconductor Optical Amplifier，SOA)、偏振相关隔离器、偏振相关光环形器或保偏光纤等，也存在较大的PDL。

发明内容

本申请的目的在于提供一种偏振转换耦合结构及光子集成芯片和光学组件，可有效减小偏振相关损耗。

为了实现上述目的之一，本申请提供了一种偏振转换耦合结构，所述偏振转换耦合结构具有光入射口，随机偏振态的入射光经所述光入射口入射到所述偏振转换耦合结构内；所述偏振转换耦合结构包括衬底，所述衬底上设有偏振分光结构、偏振旋转结构和二合一耦合结构；

所述偏振分光结构包括一个输入波导和两个输出波导；所述输入波导延伸至所述光入射口，用于接收所述入射光；所述两个输出波导分别用于传输两路偏振态相互垂直的线偏振光；

所述偏振旋转结构设于所述两个输出波导的其中一个输出波导中，用于将其所在输出波导中传输的线偏振光的偏振态旋转成与另一路线偏振光的偏振态一致；

所述二合一耦合结构包括至少一个相移器和至少一个耦合器；所述耦合器包括两个输入端口和一个输出端口，所述两个输入端口分别连接所述两个输出波导；所述相移器设于所述两个输出波导的其中一个输出波导中，所述相移器用于调节其所在输出波导中传输的线偏振光的相位；

所述二合一耦合结构将两路偏振态一致的所述线偏振光合为一路线偏振光输出。

作为实施方式的进一步改进，所述二合一耦合结构包括两个耦合器和两个相移器；所述两个耦合器分别为第一耦合器和第二耦合器，所述两个相移器分别为第一相移器和第二相移器；

所述第一耦合器包括两个第一输入端口和两个第一输出端口，所述第二耦合器包括两个第二输入端口和一个第二输出端口；

所述两个第一输入端口分别连接所述两个输出波导；所述第一相移器设于所述两个输出波导的其中一个输出波导中，所述第一相移器用于调节其所在的所述输出波导中传输的线偏振光的相位，使两路偏振态一致的所述线偏振光的相位相同；所述两个第二输入端口分别连接所述两个第一输出端口；所述第二相移器设于所述两个第一输出端口的其中一个第一输出端口和与其相连接的第二输入端口之间，所述第二相移器用于调节其所在的所述第一输出端口输出的线偏振光的相位，使所述第一耦合器输出的两路线偏振光经所述第二耦合器后合为一路线偏振光输出。