[实用新型]一种多模干涉结构

说明书

技术领域

本实用新型涉及光电子器件领域，尤其涉及一种多模干涉结构。

背景技术

光功率分束器是集成光电子系统的重要组成部分。在现有技术中，采用了多种结构来发展光功率分束器，包括了定向耦合器、Y分支波导和多模干涉结构耦合器(multimode interference coupler，MMI)。由于工艺容差大、带宽高和尺寸小等优点，基于MMI的光功率分束器在集成光电子学的发展中起着重要的作用。在诸如纳米光子相控阵列、光功率龙头、环谐振器、非对称马赫-增德尔干涉仪(Mach-Zehnder interferometer，MZI)、阶梯型光学滤波器等光子集成回路(photonic integration circuits，PICs)的应用中，可按应用需求实现任意光功率分束比是对光功率分束器所要求的重要性质之一。但是以往的基于MMI的双输出波导的光功率分束器通过调整输入波导和输出波导的位置只能得到100％:0％、85％:15％、72％:28％和50％:50％这几种分束比。对于任意比例的光功率分束器的实现方法，已报导的有诸如蝶形MMI分光器、弯曲MMI分光器、全息微纳结构MMI、级联不等宽的MMI耦合器，和置于两个MMI耦合器之间的具有相移区的多臂MZI等等。但是，上述结构均具有结构相对复杂、尺寸较大的缺点。

实用新型内容

(一)要解决的技术问题

本实用新型提供一种多模干涉结构，以解决现有技术中任意比例光功率分束器的结构相对复杂、尺寸较大的技术问题。

(二)技术方案

为解决上述技术问题，本实用新型提供一种多模干涉结构，包括输入波导、多模区域和输出波导，所述多模区域为非对称结构。

进一步地，

所述多模区域由具有对称结构的多模区域去除其中部分结构得到。

进一步地，

所去除的部分结构的形状为矩形。

进一步地，

所述输入波导和/或输出波导为非良导体材料波导，或非良导体材料与金属结合的表面等离子体波导。

进一步地，所述表面等离子体波导为：

非良导体材料表面覆盖一层金属的表面等离子体波导。

进一步地，

所述非良导体材料为电介质、半导体或有机物。

进一步地，

所述电介质为二氧化硅、二氧化钛或氧化镓。

进一步地，

所述半导体为硅、锗、氮化硅或三五族光电子化合物材料；

和/或，所述三五族光电子化合物材料为磷化铟或氮化镓。

进一步地，所述表面等离子体波导为：

硅或二氧化硅表面覆盖一层银或金的表面等离子体波导。

进一步地，

所述多模干涉结构为光功率分束器，所述光功率分束器通过改变所去除的矩形的尺寸来实现任意分束比。

(三)有益效果

在本实用新型提供的多模干涉结构中，通过改变多模区域的形状和尺寸能够实现任意的输出波导光功率分束比，本实用新型结构简单，尺寸小，附加损耗低，工作带宽宽，具有很高的应用价值。

附图说明

为了更清楚地说明本实用新型实施例或现有技术中的技术方案，下面将对实施例或现有技术描述中所需要使用的附图作一简单的介绍，显而易见地，下面描述中的附图是本实用新型的一些实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。

图1是现有的对称光功率分束器示意图，其中(a)为光功率分束器的基本结构，(b)、(c)分别为多模区域光能流密度(P_z)分布的俯视图和点划线处的截面图，(d)为对称光功率分束器光能流密度(P_z)分布的俯视图；

图2是本实用新型实施例多模干涉结构的基本结构示意图；

图3是本实用新型实施例1中光功率分束器的示意图，其中(a)为光功率分束器的基本结构，(b)、(c)分别为光能流密度(P_z)分布的俯视图和点划线处的截面图，(d)为本实用新型实施例1中光功率分束器光能流密度(P_z)分布的俯视图；

图4(a)为本实用新型实施例1中上端和下端输出波导的功率分配比例与所去除矩形区域的长度的关系示意图(所去除矩形区域的宽度为400nm)；(b)为当多模区域宽度为1.5μm时，多模区域长度L与所去除矩形区域的长度Lr的关系示意图；