[发明专利]一种基于LNOI材料制备的小型化宽带偏振分束器

说明书

本发明公开了一种基于LNOI材料制备的小型化宽带偏振分束器，包括二氧化硅基底、LiNO3波导和二氧化硅包层；其中LiNO3波导包括输入波导、第一亚波长光栅、第二亚波长光栅、第一拉锥、第二拉锥、S型弯曲波导、连接波导、第一输出波导和第二输出波导且依次相连接，光由输入波导输入并从第一输出波导或第二输出波导输出；第二亚波长光栅通过连接波导与第二输出波导相连接，且第一亚波长光栅内TM模式有效折射率与第二亚波长光栅内TM模式有效折射率一致，TE模式有效折射率不一致。本发明实现对不同偏振态的入射光进行分束的功能，应用于偏振复用系统、偏振滤波、相干光通信等具有带宽大、偏振消光比高、插入损耗小、尺寸小优点。

技术领域

本发明涉及光通信的技术领域，尤其涉及一种基于LNOI材料制备的小型化宽带偏振分束器。

背景技术

随着光通信技术的快速发展，偏振复用系统、相干光通信等为提升通信容量的传输链路应运而生。其中偏振分束器是在多偏振链路中的核心元件之一，其功能是将不同偏振态的光进行分束和合束，也可用于偏振滤波、偏振检测等功能。

LNOI(Lithium Niobate on Insulator,绝缘体上的铌酸锂)是一种新型的材料，利用铌酸锂比二氧化硅折射率大的特性，LNOI可以很好的将光束缚在铌酸锂波导中。并且受益于铌酸锂的大的电光系数，可以直接调制的特性，很方便将调制器和波导器件集成在同一材料平台。而研制可偏振复用的调制器，提升单信道信息容量，就必须先制作出性能良好的偏振分束器。

目前已有的基于铌酸锂的偏振分束器可以分为几个典型结构：1.基于模式演化效应的Y分支结构；2.基于定向耦合的2×2耦合器结构；3.基于传输常数不同构建多MMI级联结构；4.基于绝热耦合的多波导耦合结构。这些方案对应的器件尺寸几乎都是在毫米级别，或者几十毫米级别，尺寸很大，不利于大规模集成。因此，如何实现小尺寸、宽带宽、低插入损耗、高偏振消光比的偏振分束器是目前亟待解决的问题。

发明内容

发明目的：为了克服现有技术中存在的不足，本发明提供，该发明能够

技术方案：为了实现上述发明目的，本发明提供了一种基于LNOI材料制备的小型化宽带偏振分束器，包括二氧化硅基底、LiNO3波导和二氧化硅包层；

所述LiNO3波导包括输入波导、第一亚波长光栅、第二亚波长光栅、第一拉锥、第二拉锥、S型弯曲波导、连接波导、第一输出波导和第二输出波导，其中所述第一拉锥、所述第一亚波长光栅、所述第二拉锥、所述S型弯曲波导和所述第一输出波导依次相连接，且光由所述输入波导输入并从所述第一输出波导或所述第二输出波导输出；

所述第二亚波长光栅通过所述连接波导与所述第二输出波导相连接，且所述第一亚波长光栅内TM模式有效折射率与所述第二亚波长光栅内TM模式有效折射率一致，所述第一亚波长光栅内TE模式有效折射率与所述第二亚波长光栅内TE模式有效折射率不一致。

进一步的，在本发明中：所述第一拉锥的长度相较所述第二拉锥更长，其中所述第一拉锥用于减小传输损耗。

进一步的，在本发明中：所述S型弯曲波导包括两段圆弧结构波导。

进一步的，在本发明中：所述第一亚波长光栅的宽度能够随传输距离线性渐变，从而实现与所述第二亚波长光栅绝热耦合。

进一步的，在本发明中：所述第一亚波长光栅和所述第二亚波长光栅的周期和占空比相同。

进一步的，在本发明中：所述第一拉锥和第二拉锥均由宽度渐变的亚波长光栅和三角形波导组合形成，能够减少模式变化引入的损耗。

进一步的，在本发明中：所述连接波导包括五段弯曲波导，用于连接所述第二亚波长光栅与所述第二输出波导。