[发明专利]一种用于模式复用系统的集成光波导偏振分束器

说明书

技术领域

本发明涉及复用技术及器件，尤其是涉及一种用于模式复用系统的集成光波导偏振分束器。

背景技术

众所周知，光作为载波在长距离通信已经取得巨大成功。同样地，光在光互连这种超短距离光通信也受到广泛关注。尤其是，作为一种新的互联方式，光互连可克服传统电互联存在的瓶颈问题。当前光互连不断向超短距离互联推进，其通信容量需求日益增长。针对光互连系统数据传输量大的特点，最直接的方法是借用长距离光纤通信系统中常用的波分复用（WDM）技术。

然而，波分复用系统需要多路激光器或可调谐激光器等价格昂贵的元件或模块，因而成本很高，一定程度上将限制它在光互联系统中的广泛应用。因此，亟需发展新的复用技术，从而在获得超高通信数据容量的同时，降低该复用系统的成本。模式复用技术在多模光纤通信中很早就被提出，但由于光纤模式控制（如转化、激发）技术的难题使之进展缓慢。

值得注意的是，在片上光互连系统中数据传输所采用的是平面光波导链路，因而对偏振及模式都具有非常好的保持/控制能力。这为模式复用技术在光互连系统中的应用提供了一个极好的先决条件，其核心器件是模式（解）复用器。为了进一步扩充容量，还可将偏振复用和模式复用结合起来，使其容量增长一倍。此时，需要一种新颖的偏振分束器，其新颖之处在于：要实现将横电TE偏振基模及高阶模、横磁TM偏振基模及高阶模在空间上分开为两组的功能。

应该指出，以往人们提出了多种偏振分束器的原理及设计，如利用对称型方向耦合器【I. Kiyat等，A Compact Silicon-on-Insulator Polarization Splitter, IEEE Photon. Technol. Lett., 17(1): 100-102, Jan. 2005.】、非对称型方向耦合器【Daoxin Dai等，Novel ultra-short and ultra-broadband polarization beam splitter based on a bent directional coupler，Opt. Express, 19(19): 18614-18620 (2011).】、多模干涉耦合器【Y. Jiao等，Shortened polarization beam splitters with two cascaded multimode interference sections，IEEE Photon. Technol. Lett. 21(20): 1538-1540, 2009.】、马赫-泽德干涉仪【T. K. Liang等，Integrated PBS in high index contrast silicon-on-insulator waveguides，IEEE Photon. Technol. Lett., 17(2): 393-395, 2005.】、零级阵列波导光栅等【Winnie N. Ye等，Passive broadband silicon-on-insulator polarization splitter，Opt. Lett. 32, 1492-1494 (2007) 】。然而，对于以往报道的这些偏振分束器，其输入/输出光波导均为单模波导，只能接收、输出横电TE、横磁TM的基模，即仅能将入射的横电TE偏振基模、 横磁TM偏振基模在空间上分开或合并，而不能接收或输出高阶模，因而无法适用于需要多个模式（包括基模及高阶模）同时工作的场合（如模式复用系统）。

因此，亟需发展一种适合于模式复用系统的偏振分束器，从而可实现将横电TE偏振基模及高阶模、横磁TM偏振基模及高阶模在空间上分开为两组的功能。

发明内容

针对背景技术中存在的问题，本发明的目的在于提供一种用于模式复用系统的集成光波导偏振分束器，从而实现将横电TE偏振基模及高阶模、横磁TM偏振基模及高阶模在空间上分开为两组的功能。

本发明采用的技术方案是：

本发明包括有两组正交偏振光注入的多模输入光波导，偏振敏感装置和第一多模输出光波导，第二多模输出光波导；偏振敏感装置的输入端与多模输入光波导相连接，偏振敏感装置的两个输出端分别与各自的第一多模输出光波导，第二多模输出光波导相连接，第一多模输出光波导，第二多模输出光波导分别用于接收被偏振敏感装置所分离的两组正交偏振光。

所述多模输入光波导，第一多模输出光波导和第二多模输出光波导均支持两个正交偏振的基模及至少一阶高阶模。