[发明专利]集偏振滤波器和层间均等耦合器的光互联器件

说明书

本发明提供了一种集偏振滤波器和层间均等耦合器的光互联器件，包括：平板光波导、偏振滤波光栅、层间均等耦合光栅、底层二氧化硅和顶层二氧化硅，所述平板光波导位于所述的底层二氧化硅之上，所述偏振滤波光栅和所述层间均等耦合光栅位于所述平板光波导之上，所述顶层二氧化硅位于所述偏振滤波光栅和所述层间均等耦合光栅之上，所述偏振滤波光栅位于所述层间均等耦合光栅之前；TE和TM偏振光从所述平板光波导输入，其中一种偏振光被所述偏振滤波光栅耦合成反向传输，另一偏振光透射所述偏振滤波光栅到达所述层间均等耦合光栅，被所述层间均等耦合光栅向上、向下均等耦合输出。本发明具有宽带宽、高消光比、大构造容差、高集成的层间互联特点。

技术领域

本发明涉及光通信、光互联以及光器件集成领域，具体地，涉及一种集偏振滤波器和层间均等耦合器的光互联器件。

背景技术

近年来，绝缘体上硅(Silicon-on-insulator,SOI)由于其与成熟的CMOS工艺相兼容且低成本而受到研究人员的广泛关注。并且由于高折射率对比，使得SOI材料有利于更紧凑、大规模、高密度的光子集成。然而高折射率差也给器件带来强烈的偏振敏感性；另外，三维的层间芯片有利于进一步缩小器件尺寸、提供更集成，更紧凑的片上光子回路。因此不同层间的高速率通信成为亟待解决的问题。

目前，在片上主要采用偏振分集方案来解决偏振敏感性问题，其中偏振分束器，偏振滤波器和偏振旋转器是必备部件。众多的器件结构已经被报道可用于片上偏振分束处理，包括：非对称定向耦合器、多模干涉耦合器、马赫-曾德尔干涉仪、光子晶体、光栅等等，然而这些结构还存在一些问题，比如器件耦合长度较长，偏振消光比低，工作带宽窄，器件结构容差小和制造复杂等情况。因此，新的偏振控制方法或器件工作原理仍然需要进一步研究来实现高性能偏振控制；三维不同层间的耦合，可以利用定向耦合器实现，然而这需要高的对准精度并带来制造复杂度。利用光栅的天然耦合优势，可以实现大构造容差的层间耦合器。但是，不同强度的层间耦合信号会给后续信号处理带来成本压力，因此需要设计光栅结构解决不同层间耦合信号强度大小问题。

发明内容

针对现有技术中的缺陷，本发明的目的是提供一种集偏振滤波器和层间均等耦合器于一体的光互联器件。

根据本发明提供的一种集偏振滤波器和层间均等耦合器的光互联器件，包括：平板光波导、偏振滤波光栅、层间均等耦合光栅、底层二氧化硅和顶层二氧化硅，所述平板光波导位于所述的底层二氧化硅之上，所述偏振滤波光栅和所述层间均等耦合光栅位于所述平板光波导之上，所述顶层二氧化硅位于所述偏振滤波光栅和所述层间均等耦合光栅之上，所述偏振滤波光栅位于所述层间均等耦合光栅之前；

TE和TM偏振光从所述平板光波导输入，其中一种偏振光被所述偏振滤波光栅耦合成反向传输，另一偏振光透射所述偏振滤波光栅到达所述层间均等耦合光栅，并被所述层间均等耦合光栅向上、向下均等耦合输出。

优选的，所述偏振滤波光栅为TE偏振滤波光栅，TE和TM偏振光从所述平板光波导输入，TM偏振光被所述TE偏振滤波光栅耦合成反向传输，而TE偏振光直接穿过所述TE偏振滤波光栅到达所述层间均等耦合光栅，并被所述层间均等耦合光栅向上、向下均等耦合输出。

优选的，输入的TM偏振光满足耦合方程：k_in-k_g＝-k₀n_eff，而输入的TE偏振光不满足耦合方程，其中，k_in为向前传输模式，k_g为光栅矢量，k₀n_eff为反向传输模式。

优选的，所述偏振滤波光栅为TM偏振滤波光栅，TE和TM偏振光从所述平板光波导输入，TE偏振光被所述TM偏振滤波光栅耦合成反向传输，而TM偏振光直接穿过所述TM偏振滤波光栅到达所述层间均等耦合光栅，并被所述层间均等耦合光栅向上、向下均等耦合输出。