[发明专利]一种偏振无关的光功率分束器

说明书

本发明涉及一种偏振无关的光功率分束器，模斑均分器包括对称设置的两个弯曲波导，模式转换器的光输出端和模斑均分器的光输入端连接；包层设置于模式转换器和模斑均分器的外侧并完全包裹模式转换器和模斑均分器；TE偏振态的光入射光功率分束器时，在模斑均分器处能量被等分为两份后分别从两个弯曲波导输出；TM偏振态的光入射光功率分束器时，经过模式转换器变为TE1模式得到两个能量相同的光斑，两个光斑在模斑均分器处被等分为两份并分别从两个弯曲波导输出；结构具有对称性，两个输出功率一定相同，因而具有更大的工作带宽；结构简单，对加工工艺的精度要求较低，实现具有较大带宽、制作工艺简单、与其他波导器件兼容性好的偏振无关分束器。

技术领域

本发明涉及集成光子器件技术领域，尤其涉及一种偏振无关的光功率分束器。

背景技术

光功率分束器是集成光学系统中的关键器件，由于集成波导普遍存在偏振相关性，因此通常需要针对不同的入射光偏振态来设计分束器，增加了设计复杂度。针对这个问题，人们提出偏振无关的功率分束器。目前的方案主要有光栅型和定向耦合型，前者结构复杂，后者带宽较窄。中国发明专利申请CN201910374206.3公开了一种基于亚波长结构的定向耦合型偏振无关分束器，该方案带宽较窄且采用的是空气包层，难以兼容其他常见采用二氧化硅包层的硅基集成器件。

发明内容

本发明针对现有技术中存在的技术问题，提供一种偏振无关的光功率分束器，解决现有技术中偏振无关的光功率分束器结构复杂、带宽较窄的问题。

本发明解决上述技术问题的技术方案如下：一种偏振无关的光功率分束器，包括：模式转换器、模斑均分器以及包层1；所述模斑均分器包括对称设置的两个弯曲波导，所述模式转换器的光输出端和所述模斑均分器的光输入端连接；所述包层1设置于所述模式转换器和模斑均分器的外侧并完全包裹所述模式转换器和模斑均分器；

TE偏振态的光入射所述光功率分束器时，经过所述模式转换器不发生变化，在所述模斑均分器处能量被等分为两份后分别从两个所述弯曲波导输出；

TM偏振态的光入射所述光功率分束器时，经过所述模式转换器变为TE1模式得到两个能量相同的光斑，两个所述光斑在所述模斑均分器处被等分为两份并分别从两个所述弯曲波导输出。。

本发明的有益效果是：本发明提供的一种偏振无关的光功率分束器，结构具有对称性，两个输出功率一定相同，因而具有更大的工作带宽；结构简单，对加工工艺的精度要求较低，实现具有较大带宽、制作工艺简单、与其他波导器件兼容性好的偏振无关分束器。

在上述技术方案的基础上，本发明还可以做如下改进。

进一步，所述包层1的材料为二氧化硅；所述模式转换器和所述模斑均分器的材料均为硅。

进一步，所述包层1的厚度的范围是2-10μm。

进一步，所述模式转换器为双层结构，包括位于上层的拉锥波导3和位于下层的浅刻蚀波导2；

所述拉锥波导3和浅刻蚀波导2共底面设置，且长度方向上的起点和终点重合；

所述拉锥波导3的宽度从起点到终点线性增大；所述浅刻蚀波导2的宽度从起点中点线性增大，从中点到终点线性减小。

进一步，所述拉锥波导3的厚度范围为200-240nm，长度范围为80-120μm，起点处的宽度范围为400nm-500nm，终点处的宽度在800nm-1μm。

进一步，所述浅刻蚀波导2的厚度范围为70-110nm，长度范围为80-120μm，中点处的宽度范围为1.35-1.75μm。

进一步，所述弯曲波导为S型弯曲波导，包括相同结构对称设置的第一S型弯曲波导401和第二S型弯曲波导402。

进一步，所述弯曲波导与所述模式转换器共底面设置；