[发明专利]一种结构紧凑型氮化硅波分复用光子芯片

说明书

本发明提出了一种结构紧凑型氮化硅波分复用光子芯片，包括硅衬底和依次在硅衬底上制作的二氧化硅缓冲层和氮化硅芯层；芯层上设有上输出端口和下输出端口；波长633纳米和波长1310纳米的TE偏振光，分别从下输出端口和上输出端口输出以实现波长分束。本发明针对波长633纳米可见光和波长1310纳米近红外的TE偏振光，提供一种高消光比的波分复用器件。该器件可将上述的两波长偏振光，分别从上下两个端口输出，且消光比均大于25dB，插入损耗小于1dB。

技术领域

本发明属于波分复用器件，尤其涉及一种结构紧凑型氮化硅波分复用光子芯片。

背景技术

无源光网络系统以其高容量、大带宽等特点，成为下一代光接入网中最具前景的方案之一。而低成本、高性能的光电子器件则是无源光网络系统在未来能否取得成功的关键。目前大部分网络设备仍然是基于电信号进行信息传输，也就是说光信号必须被转换为电信号，才能被放大、再生、进行开关转换等，然后再转变为光信号进行传输。而光-电-光转换已经成为信息高速传输的瓶颈。在此背景下，全光网络应运而生，波分复用器件在无源光网络中能够起到重要作用。可见光通信利用可见光传输信息，完全没有电磁辐射和电磁干扰，对人的身体健康没有任何危害，随着现在电磁污染的日益严重，使用清洁无害的光通信技术越来越被人们所重视，与传统技术相比,其可利用频带宽、安全性和私密性高,无电磁干扰,不需频段许可授,能以低成本实现高带宽、高速率无线通信的接入满足下一代新型多媒体通信的要求【在先技术1:S.H.Yang，et al.Optics Communications,vol.385,pp.113-117,FEB2017.】。光波分复用器作在光通信网络系统静态组件中的起着至关重要的作用，它也可以在可见光波段中运行，并有助于将可见光通信的优势带给用户终端【在先技术2：N.B.Chuan；et al.International Conference on Photonics(ICP),vol.25,OCT 2010.】，将现有的光通信网络与可见光通信网络互连，实现高效率的信息传输，也是光通信未来发展的热点。此外，在红外光通信网络布线的环境中，为了满足高性能布线需求，经常会用到裸纤，并且往往需要对光纤进行盘纤、熔接等操作。由于光纤脆弱，容易发生故障，因此检测成为了红外光通信网络布线中重要环节。利用红光排查光纤网络故障，可快速检测光纤连通性及光纤断裂、弯曲等故障点定位。类似的，红光也可以用于玻璃平板光波导的耦合封装过程，提高器件封装的准确性和可靠性。

近年来，硅基光子学吸引了学术界和工业界的极大关注，在集成光通信器件、片上光互联以及非线性光学等领域存在巨大的应用前景，发展迅速。相对于传统光纤熔锥型波分复用器件和薄膜滤波器型波分复用器件，基于多模干涉的集成光子芯片实现波分复用，具有尺寸小、集成度高、结构简单、成本低、低插入损耗，高消光比等优点，更加符合未来光通信高速率、低能耗、无干扰的发展要求。然而现有技术中，设计制作用于波长633纳米可见光和波长1310纳米近红外的TE偏振氮化硅波分复用光子芯片还未见相关报道，因而该波分复用的光子芯片的研究有重要的意义和广阔的应用前景。

发明内容

本发明的目的在于提供一种结构紧凑型氮化硅波分复用光子芯片，其针对波长633纳米可见光和波长1310纳米近红外的TE偏振光，提供一种高消光比的波分复用器件。该器件可将上述的两波长偏振光，分别从上下两个端口输出，且消光比均大于25dB，插入损耗小于1dB。因此，该波分复用光子芯片，具有尺寸小、结构简单、成本低、低插入损耗，高消光比等优点，在光网络节点处理领域中具有重要的实用价值。为实现上述目的，本发明所采用的技术方案为：

一种结构紧凑型氮化硅波分复用光子芯片，包括硅衬底和依次设置在所述硅衬底上的二氧化硅缓冲层和基于氮化硅的芯层；所述芯层上设置上输出端口和下输出端口；波长为633纳米可见光和波长1310纳米的TE偏振光，分别从所述下输出端口和上输出端口输出以实现波长分束；