[发明专利]一种偏振分束旋转器

说明书

本申请提出一种偏振分束旋转器，涉及平面光波导集成的偏振调控器件领域，包括：第一锥形波导、第二锥形波导、第一连接波导、演化区宽锥形波导、第一输出波导、前弯曲波导、演化区窄锥形波导、后弯曲波导和第二输出波导；第一锥形波导作为输入波导，第一锥形波导依次与第二锥形波导、第一连接波导、演化区宽锥形波导、第一输出波导相连接，前弯曲波导依次与演化区窄锥形波导、后弯曲波导、第二输出波导相连。本发明提供的偏振分束旋转器所特有的模式演化区采用双波导渐变结构，能够实现较大的带宽和消光比。并且具有工艺简便、结构简单等优点，具有高消光比、大带宽、低损耗等优异性能。

技术领域

本发明涉及平面光波导集成的偏振调控器件领域，具体涉及一种偏振分束旋转器。

背景技术

随着平面光波导集成器件技术的日益发展，单片集成器件数快速地增加，集成系统复杂度迅速地提高，片上的偏振态调控已经是一个不容忽视的问题。由于大多数平面光波导器件具有很强的偏振相关性，因此能够在片上灵活的对不同偏振的分离和转化，实现器件的偏振透明，有助于减少器件设计的工作量，减小系统的尺寸和复杂度。同时，因为平面集成光波导拥有非常好的偏振保持特性，所以通过对平面光波导集成系统中偏振的调控，可以实现在通信和传感系统中双通道信号的传输，能够在不增加器件复杂度的情况下，实现通信容量翻倍，在传感系统中同时检测多个变量。在相干检测系统中，控制信号光与本振光拥有相同或相近的偏振对于提高探测灵敏度也十分重要。

在器件的性能要求方面，偏振分束器-旋转器，一般级联在功能性集成器件之前，用于对入射光信号的偏振态进行调控，因此其对性能有非常高的要求。一方面，要求器件拥有尽量大的带宽，在大量器件集成的系统中，不会成为限制整个系统带宽的瓶颈；另一方面，要求器件能够有较大的消光比，在高速通信系统中尽量减小串扰，也为后续器件的设计留有一定的余量。

目前在硅基平面光波导上实现偏振分束器，即将波导中的横电模(TE模式)和横磁模(TM模式)分开，主要有两种方法。一是利用不同材料的双折射特性，通过将硅纳米线与其他材料结合，对不同偏振的光产生更强的双折射，用更小尺寸的器件实现不同偏振的分离，其存在的问题是，器件性能较低，由于其他材料的引入，增加了工艺的复杂度，也有可能引入较大的损耗；二是利用结构的双折射特性，通过设计的波导的结构对不同偏振有相差较大的响应，实现不同偏振光的分离；例如利用改变器件上包层，实现波导横截面的不对称性，进而产生模式杂化，通过模式演化将不同的偏振光分离。其存在的问题是，大部分器件的尺寸较大，与其他器件不易兼容，工作带宽较小，消光比较小对工艺的容差较小，对于一些通过波导横截面形状来实现横截面不对称性的器件，由于增加了工艺步骤，增加了器件实现的困难性。

发明内容

本发明提供一种偏振分束旋转器，解决相关偏振分束器损耗较大、带宽、消光比不满足要求的问题。

为了实现上述发明目的，本发明采取的技术方案如下：

一种偏振分束旋转器，包括：第一锥形波导、第二锥形波导、第一连接波导、演化区宽锥形波导、第一输出波导、前弯曲波导、演化区窄锥形波导、后弯曲波导和第二输出波导；

第一锥形波导作为输入波导，第一锥形波导依次与第二锥形波导、第一连接波导、演化区宽锥形波导、第一输出波导相连接，前弯曲波导依次与演化区窄锥形波导、后弯曲波导、第二输出波导相连。

优选地，所述前弯曲波导和后弯曲波导的形状为S型。

优选地，所述第一锥形波导、第二锥形波导、演化区宽锥形波导、演化区窄锥形波导为绝热缓变波导结构。

优选地，所述演化区窄锥形波导两端的宽度分别与前弯曲波导和后弯曲波导宽度相等。

优选地，第一锥形波导、第二锥形波导、第一连接波导、演化区宽锥形波导、第一输出波导、前弯曲波导、演化区窄锥形波导、后弯曲波导和第二输出波导具有非对称光波导结构。