[发明专利]一种基于硅基超材料的片上集成型光功率分束器

摘要

本发明公开了一种基于硅基超材料的片上集成型光功率分束器，属于片上集成硅光子学技术领域；包括一个矩形硅波导和N个并行的锥形硅波导，两者无缝衔接串联在一起；矩形硅波导作为光的输入端口，N个锥形硅波导作为输出端口，且关于X轴对称；N个通道的长度和高度均相同，每个通道的宽度根据光场强度在横截面yz方向的比例分布分别确定，对称的两个通道尺寸相同；随着通道数的增加，仅沿硅波导宽度方向的纵向尺寸增加；沿硅波导长度方向的横向尺寸基本不变；根据光场分布，光场的强度分布比例就是N个硅波导的宽度比例尺寸。本发明结构紧凑，设计简单，在更小的尺寸上减小了器件的插入损耗，且实现了任意通道数的光等功率分配。

主权项

1.一种基于硅基超材料的片上集成型光功率分束器，其特征在于，包括一个矩形硅波导和8个并行的锥形硅波导，两者无缝衔接串联在一起；矩形硅波导作为光的输入端口；8个并行的锥形硅波导作为输出端口；8个并行的锥形硅波导从上到下编号分别为通道1～通道8，整个锥形部分关于X轴对称，X轴方向与光的传播方向相同；8个通道的长度相同，均为10um，高度也相同，均为0.22um，每个通道的宽度根据光场强度在横截面yz方向的比例分布分别确定，对称的两个通道尺寸相同，具体为：通道1和通道8的宽度从3.68um～0.5um过渡，通道2和通道7的宽度从0.92um～0.5um过渡，通道3和通道6的宽度从0.71um～0.5um过渡，通道4和通道5的宽度从0.69um～0.5um过渡；该分束器对光进行等功率分配的过程如下：在均匀分布的光场中，一束入射光从矩形硅波导的中心输入，按照光在波导中的传输理论以及仿真的电场分布图，得知光在矩形硅波导中的强度分布为：中心的光场强度最大，然后向两边逐渐减小；根据分布图，获取每个锥形硅波导通道的宽度范围；并通过锥形硅波导的输出功率透射谱，微调每个通道的宽度尺寸，确定通道1到通道8不同比例的宽度，实现8通道光功率的平均分配；所述的片上集成型光功率分束器能实现8个通道数的光等功率分配；随着通道数的增加，仅沿硅波导宽度方向的纵向尺寸增加；沿硅波导长度方向的横向尺寸基本不变，不随通道数的增加而增加；根据光场分布，光场的强度分布比例就是8个硅波导的宽度比例尺寸。