一種光偏振分束器的製造方法

2023-04-28 16:53:01 2

一種光偏振分束器的製造方法
【專利摘要】本發明公開了一種光偏振分束器。本發明的分束器包括一楔形多模幹涉耦合器和一2×2矩形多模幹涉耦合器；其中，較寬一端具有第一、第二、第三輸出埠；楔形多模幹涉耦合器滿足自映像效應原理，能夠對輸入光源中的TM光在第一輸出埠產生鏡像點、對輸入光源中的TE光在第二輸出埠和第三輸出埠處分別產生重疊成像點且相位差為90°；第一輸出埠與耦合輸出端連接作為TM光輸出埠；第二輸出埠、第三輸出埠分別通過耦合器與矩形多模幹涉耦合器的一、二輸入端連接；矩形多模幹涉耦合器中對輸入的TE光產生鏡像點的埠作為光偏振分束器的TE光輸出埠。本發明具有尺寸小且加工簡單，同時具有較大的加工容差和較高的消光比。
【專利說明】一種光偏振分束器
【技術領域】
[0001]本發明涉及一種包含多模幹涉耦合器的波導型光偏振分束器，屬於光器件領域。【背景技術】
[0002]近年來，波導結構光電器件中，多模幹涉耦合器(MMI Coupler)以其損耗低、均衡性好、結構緊湊、帶寬大、製作容差大等優點越來越多地被用於集成光學迴路中。已出現了許多基於MMI的功率分(合)束器、模式轉換器、波分復用器、環形半導體雷射器和光開關等。[0003]自映像效應(self-1mage effect)是多模波導的重要特性。1973年，均勻折射率平板波導的自映像效應被首先提出，在此基礎上人們研製了多模幹涉耦合器。多模幹涉耦合器製作工藝簡單、結構緊湊及容差性好，其關鍵結構是能傳輸多個模式(一般大於三個)的多模波導。為了使光輸入和輸出多模波導，還必須有一些波導(一般為單模波導)放置在多模波導的起始端和終止端。具有這種結構的器件被稱為NXM多模幹涉耦合器，其中N和M分別為輸入和輸出波導數。自映像效應可以表述為:在多模波導中，輸入場分布沿波導的傳播方向周期性地複製出一個或多個映像的現象。實際上，由於多模波導能支持多個模式，光波在多模波導中傳播時會產生很多個模式，而每個模式的傳播常數不一樣，所以模式與模式之間相互產生了幹涉，在傳播過程中相互疊加，最終效果是出現沿傳播方向周期性出現了自映像。
[0004]—般來說,多模平板波導的寬度尺寸較大，可以支持多個模式，而根據多模波導的厚度尺寸是否也能支持多個模式的情況，自映像現象可分為二維與三維兩種。三維自映像效應很複雜，所以一般應用中只利用二維的自映像效應，即多模波導厚度尺寸僅能支持一個模式的設計。後面的分析討論都是基於二維自映像效應的前提下進行。
[0005]圖1(a)出了多模波導結構的階梯狀折射率分布，波導寬度為WM，波導折射率為IV覆蓋層折射率為η。。如圖1 (b)所示，多模波導的強導本徵模(strongly guided eigenmodes)可表示為如下形式:
【權利要求】
1.一種光偏振分束器，其特徵在於包括一楔形多模幹涉稱合器和一 2X2矩形多模幹涉耦合器；其中，所述楔形多模幹涉耦合器較窄一端具有至少一輸入埠，較寬一端具有第一、第二、第三輸出埠 ；所述楔形多模幹涉耦合器滿足自映像效應原理，能夠對從該輸入埠所輸入光源中的TM光在第一輸出埠產生鏡像點、對輸入光源中的TE光在第二輸出埠和第三輸出埠處分別產生重疊成像點且相位差為90° ;所述第一輸出埠與耦合輸出端連接作為光偏振分束器的TM光輸出埠 ；所述第二輸出埠、第三輸出埠分別通過耦合器與所述2X2矩形多模幹涉耦合器的一輸入端連接；所述2X2矩形多模幹涉耦合器中對輸入的TE光產生鏡像點的埠作為光偏振分束器的TE光輸出埠。
2.如權利要求1所述的光偏振分束器，其特徵在於所述楔形多模幹涉耦合器較窄一端的寬度Wb與較寬一端的寬度Wa滿足關係式:Wb?2Wa。
3.如權利要求1或2所述的光偏振分束器，其特徵在於所述楔形多模幹涉耦合器的第一輸出埠經一錐形波導與一條形波導耦合連接，所述條形波導的另一埠作為所述TM光輸出埠。
4.如權利要求1或2所述的光偏振分束器，其特徵在於所述述楔形多模幹涉耦合器的第二輸出埠依次經一錐形波導、一條形波導與所述2X2矩形多模幹涉耦合器的一輸入端耦合連接；所述述楔形多模幹涉耦合器的第三輸出埠依次經一錐形波導、一條形波導與所述2 X 2矩形多模幹涉耦合器的另一輸入端耦合連接。
5.如權利要求1或2所述的光偏振分束器，其特徵在於所述楔形多模幹涉耦合器為IX 3楔形多模幹涉耦合器或2 X 3楔形多模幹涉耦合器。
【文檔編號】G02B6/27GK104007513SQ201410191953
【公開日】2014年8月27日 申請日期:2014年5月8日 優先權日:2014年5月8日
【發明者】楊威, 李豔萍, 王興軍, 王子宇 申請人:北京大學