[发明专利]光学隔离器

说明书

一种在硅光子集成电路上的光学隔离器。所述光学隔离器包括：偏振分束器；偏振旋转器；和法拉第旋转器。所述法拉第旋转器包括：提供磁场的一个或多个磁体；和硅螺旋延迟线。所述硅螺旋延迟线由硅波导形成，所述硅波导被整形为没有内置移相器的螺旋区域和在所述螺旋区域内的中心区域。所述中心区域具有总共不超过180度的移相器。

技术领域

本发明涉及光学隔离器和法拉第旋转器。

背景技术

在对激光器有强烈背向反射且不能使用抗反射激光器的系统中，通常需要光学隔离器。

隔离器通常使用双折射材料、偏振膜和磁光材料的组合制成。

将这些材料与硅光子装置集成仍然是一个突出的挑战。

硅本身具有类似于磁光材料的小法拉第旋转。

这需要极小的TE/TM模态双折射，并且只能在大(3 um)波导平台中实现。

硅隔离器通常被认为包括以下部件：

偏振分束器

偏振旋转器 - 例如，这可采用互易(即，无法拉第旋转)的45度旋转器的形式

法拉第旋转器 - 例如，这可在例如0.1-1特斯拉的磁场中采用长(5 -15 cm)波导的形式，所述磁场提供非互易的45度旋转

当前已知的设计使单个螺旋延迟线中的法拉第旋转器放置在均匀磁场中。

这要求在螺旋的每一圈都有两个90度相位旋转器，使得法拉第旋转建设性地增加。由于制造误差，这许多90度相位旋转器被认为是不切实际的，并且可能导致性能不佳。

发明内容

因此，在第一方面，本发明的实施方案提供一种在硅光子集成电路上的光学隔离器，所述光学隔离器包括：

偏振分束器；

偏振旋转器；以及

法拉第旋转器；

其中所述法拉第旋转器包括：

用于提供磁场的一个或多个磁体；以及

硅螺旋延迟线，所述硅螺旋延迟线由硅波导形成，所述硅波导被整形为没有内置移相器的螺旋区域和在所述螺旋区域内的中心区域，所述中心区域具有总共不超过180°移相器。

这种光学隔离器可能更易于制作，并且进一步产生比先前看到的更高程度的光学隔离。本发明的一些示例可实现超过7 dB、14 dB和29 dB的等级的光学隔离。

光学隔离器可具有以下可选特征中的任何一个或任何组合，只要它们是兼容的。

所述一个或多个磁体可包括两个U形磁体，所述两个U形磁体成相对关系定位以在其相应端之间产生磁场。

所述中心区域可包括两个弯曲部，每个弯曲部包括90°移相器。

所述硅螺旋延迟线的所述螺旋区域的每一圈可具有由四个直的部分和四个弯曲的拐角形成的矩形形状。

所述一个或多个磁体被定位，使得所述磁场的场线遵照所述螺旋区域内的所述波导的路径。所述硅螺旋延迟线的所述螺旋区域的每一圈可具有由四个直的部分和四个弯曲的拐角形成的矩形形状，并且所述一个或多个磁体可包括四个磁体，每个磁体位于所述矩形形状的拐角处。

所述中心区域可不包括移相器。

所述硅螺旋延迟线可由3 μm硅波导形成。

所述偏振旋转器可以是45°偏振旋转器。

所述光学隔离器还可以包括额外的偏振分束器。所述偏振分束器可位于所述法拉第旋转器的输入侧处，并且所述额外偏振分束器可位于所述法拉第旋转器的输出侧处。