[发明专利]一种宽波段高消光比片上集成偏振器及设计方法

权利要求书

1.一种宽波段高消光比片上集成偏振器，其特征在于，包括衬底6、上包层5、以及设置在衬底和上包层之间的波导芯层，所述波导芯层按光传播方向顺次分成三部分，输入直波导芯层(1)、倾斜光栅波导芯层(2)及输出直波导芯层(3)，其中，设置在输入直波导芯层(1)与输出直波导芯层(3)之间的倾斜光栅波导芯层(2)为若干个周期且相互倾斜平行设置。

2.根据权利要求1所述的宽波段高消光比片上集成偏振器，其特征在于，所述输入直波导芯层(1)、倾斜光栅波导芯层(2)邻近输出直波导芯层(3)端面与输出直波导芯层(3)平行。

3.根据权利要求1所述的宽波段高消光比片上集成偏振器，其特征在于，输入直波导芯层(1)、输出直波导芯层(3)结构相同，倾斜光栅波导芯层(2)刻蚀深度及宽度在传输方向上的投影与输入直波导芯层(1)/输出直波导芯层(3)尺寸相同。

4.根据权利要求1所述的宽波段高消光比片上集成偏振器，其特征在于，所述输入直波导芯层(1)、倾斜光栅波导芯层(2)及输出直波导芯层(3)折射率相同，且大于在其相互之间间隙内的上包层(5)折射率。

5.根据权利要求1所述的宽波段高消光比片上集成偏振器，其特征在于，倾斜光栅波导芯层(2)的倾斜角度不大于

6.一种权利要求1至5任一项所述的宽波段高消光比片上集成偏振器的设计方法，其特征在于，利用一维光子晶体能带理论计算出TE和TM两种模式的归一化频率与归一化波矢k₁的关系，选取TE模式禁带与TM导带两部分带隙重叠的边界确定倾斜光栅倾斜角度、间隙以及光栅周期。

7.根据权利要求6所述的宽波段高消光比片上集成偏振器设计方法，其特征在于，倾斜光栅波导芯层(2)的有效折射率为n₁，其间隙内的上包层折射率为n₂，且二者宽度分别为a₁、a₂时，根据一维光子晶体能带理论，利用传输矩阵法可分别计算出TE和TM两种模式能带结构关于归一化频率与归一化波矢k₁平面的分布。

8.根据权利要求7所述的宽波段高消光比片上集成偏振器设计方法，其特征在于，根据归一化频率归一化波矢k₁关系直线与能带结构的交叠，可以确定TE模式禁带与TM导带两部分带隙重叠区域。

9.根据权利要求8所述的宽波段高消光比片上集成偏振器，其特征在于，根据TE模式禁带与TM导带两部分带隙重叠区域的上、下边界计算获取直光栅周期

10.根据权利要求9所述的宽波段高消光比片上集成偏振器设计方法，其特征在于，利用直光栅周期d与倾斜光栅周期a以及各介质层宽度a₁与a₂确定参数。