[发明专利]硅基偏振旋转器转换光信号偏振态的方法

权利要求书

1.一种硅基偏振旋转器转换光信号偏振态的方法，其特征在于，该硅基偏振旋转器包括依次级联的模式转换器和非对称多模波导光栅，所述的模式转换器由三级锥形波导级联而成；

所述模式转换器，将输入光信号的磁场方向与传播方向垂直的横磁模基模即TM₀模式转换为电场方向与传播方向垂直的一阶横电模即TE₁模式输出到非对称多模波导光栅，以及将从非对称多模波导光栅反射回来的TE₁模式转换为TM₀模式，而输入光信号的电场方向与传播方向垂直的横电模基模即TE₀模式的传输不改变偏振态；

所述非对称多模波导光栅，将从模式转换器输出的TE₀模式反射为TE₁模式输入回模式转换器，转换为TM₀模式，并将从模式转换器输出的TE₁模式反射为TE₀模式，输入回模式转换器，偏振态不变；

所述模式转换器由三段锥形波导结构级联构成，第一段锥形波导长L₁，波导宽度从W₀增大到W₁，宽度变化过程中不发生偏振态转换，长度短于第二段锥形波导长，第二段锥形波导长L₂，波导宽度从W₁增大到W₂，宽度变化过程中发生偏振态转换，为了保证偏振态转换效率，长度最长，第三段锥形波导长L₃，波导宽度从W₂增大到W₃，宽度变化过程中不发生偏振态转换；

所述非对称多模波导光栅与模式转换器相连，非对称多模波导光栅将从模式转换器输出的满足相位匹配的TE₀和TE₁模式相互转换，并反射回模式转换器，其中相位匹配关系式是(β₀+β₁)/2=π/Λ，式中β₀和β₁为TE₀和TE₁模式对应的传播常数，Λ为光栅周期，长度短于第二段锥形波导长。

2.如权利要求1所述的硅基偏振旋转器转换光信号偏振态的方法，其特征在于，所述的硅基偏振旋转器自下而上依次由层叠的二氧化硅下包层、单晶硅芯层、氮化硅上包层构成，芯层由所设计的依次级联的模式转换器和非对称多模波导光栅构成。

3.如权利要求1所述的硅基偏振旋转器转换光信号偏振态的方法，其特征在于，所述光信号以TE₀偏振态输入所述硅基偏振旋转器；

所述光信号以TE₀模式首先通过模式转换器，再通过与之相连的非对称多模波导光栅，反射为TE₁模式，最后通过模式转换器，转换为TM₀模式输出。

4.如权利要求1所述的硅基偏振旋转器转换光信号偏振态的方法，其特征在于，所述光信号以TM₀偏振态输入所述硅基偏振旋转器；

所述光信号以TM₀模式首先通过模式转换器，转换为TE₁模式，再通过与之相连的非对称多模波导光栅，反射为TE₀模式，最后通过模式转换器输出。