[发明专利]一种基于浅刻蚀多模干涉耦合器的偏振不敏感型光功分器

说明书

本发明公开了一种基于浅刻蚀多模干涉耦合器的偏振不敏感型光功分器，由下至上依次为硅基衬底、掩埋氧化层、光功分部件和上包层，其中掩埋氧化层生长于硅基衬底的上表面，上包层覆盖掩埋氧化层的上表面，光功分部件水平生长于掩埋氧化层的上表面，并被上包层覆盖。本发明能够实现偏振不敏感的功能，并且大大降低光功分器的插入损耗，提高器件工作带宽，缩短器件的尺寸，降低器件的制造难度。

技术领域

本发明属于集成光学领域，尤其涉及一种基于浅刻蚀多模干涉耦合器的偏振不敏感型光功分器。

背景技术

基于绝缘体上硅(SOI)制造平台的光子集成电路(PIC)，具有高折射率对比度和互补金属氧化物半导体(CMOS)兼容处理的独特优势，是一种经济高效、高密度光互连的强大技术。光功分器作为构建高密度PIC的基础器件之一，已广泛用于分离和组合光信号，或作为构建更复杂器件的基本元件，如光开关、光调制器、光复用器、光相控阵等。

对于基于SOI制造平台的光功分器，芯层和包层之间的高折射率通常用于提供强烈的光约束，这使得亚微米级光学元件得以实现。然而，这种高折射率对比度也带来了强烈的双折射，使得大多数基于SOI的光功分器是偏振相关的，易产生偏振相关的问题，包括偏振模色散、偏振相关增益等。由于偏振分集方案可以将随机偏振入射光分离并转换成偏振相同的两束光，因此通常采用偏振分集方案来解决PICs中的偏振问题。在该方案中，偏振分束器和旋转器是必不可少的组成部分。另一种解决方案是使用光学偏振器，只允许在PICs中传播一种偏振，不需要的偏振将被消除。但是，这两种方案都会增加器件的占用空间和结构复杂性，不利于实现PIC的密集集成。显然，设计出一种结构紧凑、低插入损耗、大工作带宽且具有偏振不敏感功能的光功分器是很有必要的。

发明内容

本发明目的在于提供一种基于浅刻蚀多模干涉耦合器的偏振不敏感型光功分器,以解决插入损耗高，结构不紧凑，工作带宽小的技术问题。

为解决上述技术问题，本发明的具体技术方案如下：

一种基于浅刻蚀多模干涉耦合器的偏振不敏感型光功分器，包括硅基衬底、掩埋氧化层、光功分部件和上包层，其中掩埋氧化层生长于硅基衬底的上表面，上包层覆盖掩埋氧化层的上表面，光功分部件水平生长于掩埋氧化层的上表面，并被上包层覆盖。

光功分部件包括中路输入通道、偏振不敏感型浅刻蚀多模干涉耦合器结构、左路输出通道、右路输出通道。

偏振不敏感型浅刻蚀多模干涉耦合器结构包括中路锥形直通通道、中路浅刻蚀多模直通通道、中路锥形浅刻蚀槽通道、左路锥形输出通道、右路锥形输出通道。

中路输入通道的一端和中路锥形直通通道窄的一端相连，中路锥形直通通道宽的一端和中路浅刻蚀多模直通通道相连，中路锥形浅刻蚀槽通道刻蚀在中路浅刻蚀多模直通通道上表面，构成中路通道。

左路锥形输出通道宽的一端连接在中路浅刻蚀多模直通通道末端的左侧，左路锥形输出通道窄的一端与左路输出通道相连，构成左路通道。

右路锥形输出通道宽的一端连接在中路浅刻蚀多模直通通道末端的右侧，右路锥形输出通道窄的一端与右路输出通道相连，构成右路通道。

左路锥形输出通道、左路输出通道和右路锥形输出通道、右路输出通道对称分列于中路浅刻蚀多模直通通道末端的左右两侧。

进一步的，左路通道和右路通道之间的距离为0.5～0.8μm。

进一步的，中路锥形浅刻蚀槽通道位于中路浅刻蚀多模直通通道上表面的中间，中路锥形浅刻蚀槽通道宽的一端宽度为左路通道和右路通道之间的间距。

进一步的，中路输入通道、中路锥形直通通道、左路锥形输出通道、右路锥形输出通道、左路输出通道、右路输出通道均为硅基带状波导。

进一步的，中路浅刻蚀多模直通通道为硅基浅刻蚀多模波导，硅基浅刻蚀多模波导的截面结构为凹字形结构。