[发明专利]一种硅基微环偏振解复用器

说明书

本发明公开了一种硅基微环偏振解复用器，包括硅衬底和包层，其特征在于，包括输入波导、横电模输出波导、横磁模输出波导、混合等离子体波导和微环；衬底位于包层内底部，混合等离子体波导和微环位于衬底表面；混合等离子体波导由下向上依次包括介质波导、填充层和金属覆盖层；所述介质波导紧贴衬底；输入波导通过混合等离子体波导连接横磁模输出波导；横电模输出波导连接另一混合等离子体波导，微环位于两混合等离子体波导之间。该偏振解复用器具有偏振解复用效率高、结构紧凑、制造难度低、价格相对低廉、可与基于微环谐振器的波分复用系统兼容等优点。

技术领域

本发明涉及集成光学技术领域，具体涉及一种硅基微环偏振解复用器。

背景技术

混合等离子体波导，自从2008年被加州大学伯克利分校的张翔教授团队首次提出来后，很快受到了众多研究人员的关注。该种波导是在普通介质波导的外部依次沉积一层薄的低折射率材料及一层金属，这使得它所能承载的光信号模式介于介质波导和等离子体波导之间，同时具有介质波导的低损耗特性和等离子体波导的强模场限制能力和偏振相关性。目前利用该种波导设计和制造的诸多光子器件已被报道，例如：耦合器、调制器、偏振控制器、光逻辑器件、生物/化学传感器等。

偏振解复用器作为偏振复用系统中的关键部件，在提高系统传输容量方面具有重要的作用，其主要功能是将在总线波导中传输的具有不同偏振态的复合光信号在其输出端口按光的偏振态不同进行分离，通过偏振复用和解复用的方式来提升系统总线的传输容量。相比于目前其它的复用技术，偏振复用是最简单且易于实现的技术。

微环谐振器由于其具有较好的频谱和偏振特性，最近被广泛用于滤波、调制、开关和复用光信号中，同时相应的光子器件也陆续被提出。利用高折射率差的材料如绝缘体上硅，可有效的缩小器件的尺寸，提高集成度。在构建片上光系统和光网络的过程中，微环也起到了不可或缺的作用，例如：基于微环谐振器的波分复用系统，被认为是一种解决下一代片上光互连的最佳方法。此外，为了进一步满足未来高速、大容量传输系统的要求，可将偏振复用技术融入到波分复用系统中，以实现同时波分和偏振复用的混合复用传输。而目前用于偏振控制和管理的器件基本上与基于微环谐振器的波分复用系统是不兼容的，因此，设计出高性能、结构紧凑并且兼容波分复用系统的偏振解复用器显得十分重要。

发明内容

发明目的：为了解决现有技术的不足，本发明提供一种硅基微环偏振解复用器，通过集成混合等离子体波导，能够分模输出，集成度高，克服了现有技术的不足。

技术方案：一种硅基微环偏振解复用器，包括硅衬底和包层，其特征在于，包括输入波导、横电模输出波导、横磁模输出波导、混合等离子体波导和微环；

衬底位于包层内底部，混合等离子体波导和微环位于衬底表面；

所述混合等离子体波导由下向上依次包括介质波导、填充层和金属覆盖层；所述介质波导紧贴衬底；

输入波导通过混合等离子体波导连接横磁模输出波导；横电模输出波导连接另一混合等离子体波导，微环位于两混合等离子体波导之间。

进一步的，介质波导的高度与输入波导、横电模输出波导、横磁模输出波导和微环的高度相同。高度相同便于器件制作与集成。

进一步的，金属覆盖层为与CMOS工艺兼容的材料。以便使用现有的CMOS工艺线来制作该器件。

进一步的，填充层为折射率小于2的材料。例如二氧化硅、氮化硅、硅纳米晶或者聚合物材料等。

进一步的，横电模输出波导和横磁模输出波导的横向尺寸相同。

有益效果：与现有技术相比，本发明的技术方案具有以下有益效果：