CN110031934B - 基于硅基波导亚波长光栅和多模干涉原理的十字交叉波导 - Google Patents

基于硅基波导亚波长光栅和多模干涉原理的十字交叉波导 Download PDF

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Abstract

本发明公开了一种基于硅基波导亚波长光栅和多模干涉原理的十字交叉波导，该十字交叉波导设置于包层绝缘体上，其材质为硅，包括：四个单模波导、四个亚波长光栅以及中心交叉多模波导，其中，两个单模波导对称地设置于中心交叉多模波导的左右两侧，另两个单模波导对称地设置于中心交叉多模波导的前后两侧，两个单模波导的中心的连线与另两个单模波导的中心的连线垂直，中心交叉多模波导与四个单模波导之间均设置有亚波长光栅，亚波长光栅中的光栅条纹的排列方向与在对应的单模波导中传输的光波的传播方向相同。该十字交叉波导偏振不敏感，可以实现较小的尺寸以及更高的集成度，同时，加工难度和加工成本均较低。

Description

基于硅基波导亚波长光栅和多模干涉原理的十字交叉波导
技术领域
本发明实施例涉及集成光学领域，尤其涉及一种基于硅基波导亚波长光栅和多模干涉原理的十字交叉波导。
背景技术
随着对数据需求的持续增长，人们开始把目光转向硅光子集成技术，希望突破集成化电子技术发展的局限，大幅增加数据容量和提高数据传输速度。在集成化光路中，光波导之间的交叉不可避免。因此，如何设计高效的交叉波导十分重要。
目前，可以采用双层刻蚀的方法来设计交叉波导。在目前的交叉波导结构中，浅刻蚀层被设计成椭圆形，该结构可以在保持绝缘体上的硅(Silicon-on-insulator，SOI)波导高折射率对比的同时，可以提升波导交叉处的性能表现。
但是，目前的交叉波导都仅针对横电模(Transverse Electric Field，TE)模式的光波进行了优化，没有考虑横磁模(Transverse Magnetic Field，TM)模式的光波，具有偏振敏感性。
发明内容
本发明提供一种基于硅基波导亚波长光栅和多模干涉原理的十字交叉波导，以解决目前的交叉波导具有偏振敏感性的技术问题。
本发明提供一种基于硅基波导亚波长光栅和多模干涉原理的十字交叉波导，所述十字交叉波导设置于包层绝缘体上，所述十字交叉波导的材质为硅，所述十字交叉波导包括：
四个单模波导、四个亚波长光栅以及中心交叉多模波导；
其中，两个单模波导对称地设置于所述中心交叉多模波导的左右两侧，另两个单模波导对称地设置于所述中心交叉多模波导的前后两侧，所述两个单模波导的中心的连线与所述另两个单模波导的中心的连线垂直；
所述中心交叉多模波导与所述四个单模波导之间均设置有所述亚波长光栅，所述亚波长光栅中的光栅条纹的排列方向与在对应的单模波导中传输的光波的传播方向相同。
如上所述的十字交叉波导中，所述十字交叉波导还包括四个锥形波导，所述四个锥形波导分别设置于所述单模波导与对应的亚波长光栅之间，且越靠近于所述中心交叉多模波导，所述锥形波导的截面的宽度越小。
如上所述的十字交叉波导中，所述亚波长光栅包括：渐变亚波长光栅和等长亚波长光栅；
所述渐变亚波长光栅设置于远离所述中心交叉多模波导的一侧，所述等长亚波长光栅设置于靠近所述中心交叉多模波导的一侧；
所述渐变亚波长光栅中越靠近所述中心交叉多模波导的位置，所述渐变亚波长光栅的光栅条纹的长度越长，所述渐变亚波长光栅中最长的光栅条纹的长度与所述等长亚波长光栅中的光栅条纹的长度相等。
如上所述的十字交叉波导中，所述锥形波导的至少一部分区域与对应的渐变亚波长光栅重合，并且，所述锥形波导位于对应的渐变亚波长光栅的长度方向的中间位置。
如上所述的十字交叉波导中，所述渐变亚波长光栅和所述等长亚波长光栅的光栅尺寸相同，所述光栅尺寸为亚波长光栅中一条光栅条纹的宽度与一条光栅刻痕的宽度之和。
如上所述的十字交叉波导中，所述单模波导中最靠近所述中心交叉多模波导的一端与所述中心交叉多模波导的中心点之间的长度根据所述中心交叉多模波导的自成像拍长确定，所述自成像拍长根据公式
Figure BDA0002038314300000031
确定；其中，i表示在所述十字交叉波导中传输的光波的模式：当i表示的光波的模式为横电模时，β0(i)表示横电模模式的光波的零阶模在所述十字交叉波导中的传播常数，β2(i)表示横电模模式的光波的二阶模在所述十字交叉波导中的传播常数，L(i)表示横电模模式的光波在所述十字交叉波导中传输时，所述中心交叉多模波导的自成像拍长；当i表示的光波的模式为横磁模时，β0(i)表示横磁模模式的光波的零阶模在所述十字交叉波导中的传播常数，β2(i)表示横磁模模式的光波的二阶模在所述十字交叉波导中的传播常数，L(i)表示横磁模模式的光波在所述十字交叉波导中传输时，所述中心交叉多模波导的自成像拍长。
如上所述的十字交叉波导中，所述单模波导的宽度为500纳米、厚度为220纳米。
如上所述的十字交叉波导中，所述中心交叉多模波导的长度和宽度均为2微米。
如上所述的十字交叉波导中，当在所述十字交叉波导中传输的光波的模式为横电模时，所述等长亚波长光栅的等效折射率根据公式
Figure BDA0002038314300000041
确定；其中，nTE表示当在所述十字交叉波导中传输的光波的模式为横电模时，所述等长亚波长光栅的等效折射率，f表示所述等长亚波长光栅的占空比，n1表示组成所述十字交叉波导的硅的折射率，n2表示所述包层绝缘体的折射率；
当在所述十字交叉波导中传输的光波的模式为横磁模时，所述等长亚波长光栅的等效折射率根据公式
Figure BDA0002038314300000042
确定；其中，nTM表示当在所述十字交叉波导中传输的光波的模式为横磁模时，所述等长亚波长光栅的等效折射率。
如上所述的十字交叉波导中，所述中心交叉多模波导为全硅；或者，所述中心交叉多模波导上刻蚀有任意图案。
本发明实施例提供一种基于硅基波导亚波长光栅和多模干涉原理的十字交叉波导，该十字交叉波导设置于包层绝缘体上，该十字交叉波导的材质为硅，该十字交叉波导包括：四个单模波导、四个亚波长光栅以及中心交叉多模波导，其中，两个单模波导对称地设置于中心交叉多模波导的左右两侧，另两个单模波导对称地设置于中心交叉多模波导的前后两侧，两个单模波导的中心的连线与另两个单模波导的中心的连线垂直，中心交叉多模波导与四个单模波导之间均设置有亚波长光栅，亚波长光栅中的光栅条纹的排列方向与在对应的单模波导中传输的光波的传播方向相同。一方面，通过在单模波导和中心交叉多模波导之间设置亚波长光栅，实现了偏振不敏感的特征，能够支持光网络的偏振复用技术，另一方面，该十字交叉波导基于SOI结构，可以实现较小的尺寸以及更高的集成度，同时，由于和传统的CMOS技术兼容，器件的加工成本也较低，再一方面，该十字交叉波导仅需采用单次刻蚀的工艺，工艺难度低，加工难度和加工成本均较低。
附图说明
图1为交叉光路的应用场景的示意图；
图2为本发明实施例提供的基于硅基波导亚波长光栅和多模干涉原理的十字交叉波导的整体结构示意图；
图3为本发明实施例提供的基于硅基波导亚波长光栅和多模干涉原理的十字交叉波导的俯视图；
图4为图3中区域A从方向B-B剖切的剖面图；
图5为本发明实施例提供的基于硅基波导亚波长光栅和多模干涉原理的十字交叉波导在交叉光路中的应用示意图；
图6为横电模模式的光波和横磁模模式的光波经过本发明实施例提供的十字交叉波导传输后的光波的电场剖面图。
具体实施方式
下面结合附图和实施例对本发明作进一步的详细说明。可以理解的是，此处所描述的具体实施例仅仅用于解释本发明，而非对本发明的限定。另外还需要说明的是，为了便于描述，附图中仅示出了与本发明相关的部分而非全部结构。
在复杂的集成光路中，交叉光路用来高效地传输光信号，抑制串扰。交叉光路是光开关的重要组成部分。图1为交叉光路的应用场景的示意图。如图1所示，假设现有一路光波需要从光路1传输至光路2，有另一路光波需要从光路3传输至光路4。光路1中传输的光波和光路3中传输的光波在交叉光路相遇后又分开，光路1中传输的光波继续传输至光路2中，光路3中传输的光波继续传输至光路4中。交叉光路可以抑制光路1中传输的光波和光路3中传输的光波之间的串扰，提高光波传输的完整性。十字交叉波导是交叉光路的基本组成部分。
图2为本发明实施例提供的基于硅基波导亚波长光栅和多模干涉原理的十字交叉波导的整体结构示意图。图3为本发明实施例提供的基于硅基波导亚波长光栅和多模干涉原理的十字交叉波导的俯视图。本实施例提供的十字交叉波导设置于包层绝缘体上，该十字交叉波导的材质可以为硅。
请同时参考图2和图3，本实施例提供的基于硅基波导亚波长光栅和多模干涉原理的十字交叉波导包括：四个单模波导12、四个亚波长光栅14以及中心交叉多模波导11。
其中，两个单模波导12对称地设置于中心交叉多模波导11的左右两侧。另两个单模波导12对称地设置于中心交叉多模波导11的前后两侧。位于左右两侧的两个单模波导12的中心的连线M与位于前后两侧的另两个单模波导12的中心的连线N垂直。
中心交叉多模波导11与四个单模波导12之间均设置有亚波长光栅14。亚波长光栅14中的光栅条纹的排列方向O与在对应的单模波导中传输的光波的传播方向相同。
具体地，本实施例中的十字交叉波导基于SOI结构，和传统的互补式金属氧化物半导体(Complementary Metal-Oxide-Semiconductor,CMOS)技术兼容，因此，该十字交叉波导加工成本较低，且可以保证良率。示例性地，本实施例提供的设置该十字交叉波导的包层绝缘体可以是二氧化硅。本实施例提供的十字交叉波导利用了多模干涉的自成像原理，具有结构简单和工艺容差大的优点。
本实施例中的中心交叉多模波导11可以为全硅。或者，中心交叉多模波导11上刻蚀有任意图案。本实施例对此不做限制。当中心交叉多模波导11为全硅时，可以减少刻蚀工艺，加工效率较高。
中心交叉多模波导11的截面的形状可以是矩形、圆形或者五边形等，图2和图3中以中心交叉多模波导11为正方体进行示例性说明。
两个单模波导12对称地设置于中心交叉多模波导11的左右两侧意为两个单模波导12关于中心交叉多模波导11左右方向上的中心线对称。另两个单模波导12对称地设置于中心交叉多模波导11的前后两侧意为两个单模波导12关于中心交叉多模波导11前后方向上的中心线对称。并且，位于左右两侧的两个单模波导12中心的连线M与位于前后两侧的两个单模波导12中心的连线N垂直。连线M指的是位于左右两侧的两个单模波导12中心点的连线，连线N指的是位于前后两侧的两个单模波导12中心点的连线。
亚波长光栅指的是光栅尺寸小于入射光波波长的光栅。图4为图3中区域A从方向B-B剖切的剖面图。请参照图4，现对光栅尺寸进行说明。本实施例中的光栅尺寸指的是一条光栅条纹1411的宽度Q和一条光栅刻痕1421的宽度R之和，即光栅尺寸为宽度Q+R。亚波长光栅14的光栅尺寸小于单模波导12中传输的光波波长。本实施例中的光栅条纹1411的材质为包层绝缘体16上的硅，光栅刻痕1421为将硅刻蚀后形成的空间。
本实施例中的亚波长光栅的光栅条纹的排列方向O与该亚波长光栅对应的单模波导中传输的光波的传播方向相同。亚波长光栅14与单模波导12是一一对应的关系：单模波导对应的亚波长光栅指的是位于该单模波导与中心交叉多模波导之间的亚波长光栅，亚波长光栅对应的单模波导指的是位于该亚波长光栅远离中心交叉多模波导的一侧的单模波导。
一种实现方式中，请继续参照图2和图3，本实施例提供的十字交叉波导还包括四个锥形波导15。四个锥形波导15分别设置于单模波导12与对应的亚波长光栅之间，且越靠近于中心交叉多模波导11，锥形波导15的截面的宽度越小。本实施例中的锥形波导15的截面指的是用与该十字交叉波导所在平面平行的面去截锥形波导15所形成的面，对于位于左右两侧的锥形波导15来说，该截面的宽度指的是该截面上下边之间的长度，对于位于前后两侧的锥形波导15来说，该截面的宽度指的是该截面的左右边之间的长度。
通过设置锥形波导，可以减少传输的光波的反射，提高了光波传输的完整性。
需要说明的是，锥形波导的截面可以是一个三角形，即，锥形波导中最靠近中心交叉多模波导的位置，可以呈一尖头，锥形波导的截面也可以是一个梯形。图2和图3中以锥形波导的截面为梯形进行示例性说明。锥形波导的截面还可以是其他形状，只要保证越靠近于中心交叉多模波导，该截面的宽度越小即可。
可选地，请继续参照图2和图3，亚波长光栅14包括：渐变亚波长光栅141和等长亚波长光栅142。渐变亚波长光栅141设置于远离中心交叉多模波导11的一侧，等长亚波长光栅142设置于靠近中心交叉多模波导11的一侧。渐变亚波长光栅141中越靠近中心交叉多模波导11的位置，渐变亚波长光栅141的光栅条纹的长度越长，渐变亚波长光栅141中最长的光栅条纹的长度与等长亚波长光栅142中的光栅条纹的长度相等。
对于位于左右两侧的亚波长光栅来说，其光栅条纹的长度指的是光栅条纹在前后方向上的长度。对于位于前后两侧的亚波长光栅来说，其光栅条纹的长度指的是光栅条纹在左右方向上的长度。
可选地，锥形波导15的至少一部分区域与对应的渐变亚波长光栅141重合，并且，锥形波导15位于对应的渐变亚波长光栅141的长度方向的中间位置。
对于位于左右两侧的渐变亚波长光栅来说，其长度方向指的是渐变亚波长光栅的前后方向。对于位于前后两侧的亚波长光栅来说，其长度方向指的是渐变亚波长光栅的左右方向。
请参照图2，锥形波导15位于对应的渐变亚波长光栅141的长度方向的中间位置指的是渐变亚波长光栅中的区域X和区域Y是对称的。
一种实现方式中，为了降低工艺的复杂度，渐变亚波长光栅和等长亚波长光栅的光栅尺寸相同。当然，渐变亚波长光栅和等长亚波长光栅的光栅尺寸也可以不同，本实施例对此不做限制。
可选地，单模波导的宽度为500纳米、厚度为220纳米。请同时参照图3和图4，对于位于左右两侧的单模波导12来说，宽度指的是单模波导12的前后两个面之间的长度，厚度指的是单模波导12在包层绝缘体16上生长的厚度。对于位于前后两侧的单模波导12来说，宽度指的是单模波导12的左右两个面之间的长度。
可选地，中心交叉多模波导的长度和宽度均为2微米。中心交叉多模波导的厚度可以与单模波导的厚度相同，即，中心交叉多模波导的厚度也为220纳米。
另一种实现方式中，单模波导和中心交叉多模波导的厚度还可以为340纳米。
本实施例中的单模波导对于不同偏振状态光源的传播常数不同，具有双折射特征，即具有偏振敏感性，亚波长光栅对于不同偏振状态光源，有效折射率也不同，即亚波长光栅本身也具有偏振敏感性，但是，当在单模波导和中心交叉多模波导之间设置了亚波长光栅之后，TM和TE模式的光源均可以在本实施例提供的十字交叉波导中传输。因此，本实施例提供的十字交叉波导对TE模式和TM模式的光波偏振不敏感，能够支持光网络的偏振复用技术。
本实施例中，可以在亚波长光栅和中心交叉多模波导所在的区域中激励出TM的零阶模和二阶模，或者激励出TE的零阶模和二阶模。
一种具体的实现方式中，本实施例提供的十字交叉波导的初始长度，即，单模波导中最靠近中心交叉多模波导的一端与中心交叉多模波导的中心点之间的长度，可以根据中心交叉多模波导的自成像拍长确定。中心交叉多模波导的自成像拍长可以根据公式
Figure BDA0002038314300000101
确定。其中，i表示在该十字交叉波导中传输的光波的模式：当i表示的光波的模式为横电模时，β0(i)表示横电模模式的光波的零阶模在该十字交叉波导中的传播常数，β2(i)表示横电模模式的光波的二阶模在该十字交叉波导中的传播常数，L(i)表示横电模模式的光波在该十字交叉波导中传输时，中心交叉多模波导的自成像拍长；当i表示的光波的模式为横磁模时，β0(i)表示横磁模模式的光波的零阶模在该十字交叉波导中的传播常数，β2(i)表示横磁模模式的光波的二阶模在该十字交叉波导中的传播常数，L(i)表示横磁模模式的光波在该十字交叉波导中传输时，中心交叉多模波导的自成像拍长。如图3所示，长度S表示初始长度。
基于单模波导12中传输的光波的模式不同，等长亚波长光栅142的等效折射率不同。
本实施例提供的十字交叉波导中，亚波长光栅14位于深刻蚀区域，光波可以看成在类似均匀介质中传播。当在该十字交叉波导中传输的光波的模式为横电模时，等长亚波长光栅142的等效折射率均可以根据公式
Figure BDA0002038314300000111
确定。其中，nTE表示当在该十字交叉波导中传输的光波的模式为横电模时，等长亚波长光栅142的等效折射率，f表示等长亚波长光栅的占空比，n1表示组成该十字交叉波导的硅的折射率，n2表示包层绝缘体的折射率。当在该十字交叉波导中传输的光波的模式为横磁模时，等长亚波长光栅142的等效折射率均可以根据公式
Figure BDA0002038314300000112
确定。其中，nTM表示当在十字交叉波导中传输的光波的模式为横磁模时，等长亚波长光栅142的等效折射率，n1、n2和f所表示的意义如上所示。
通过选择合适的光栅参数，本实施例中的亚波长光栅对于TE模式和TM模式的光波都会有较好的透射和较低的串扰，可以提升该十字交叉波导偏振不敏感的性能。
如图4所示，本实施例中的亚波长光栅的占空比指的是宽度Q与宽度Q+R的比值。
图5为本发明实施例提供的基于硅基波导亚波长光栅和多模干涉原理的十字交叉波导在交叉光路中的应用示意图。如图5所示，这里的光源可以是TE模式或者TM模式光源。通过保偏光纤和光栅结构将光源发出的光波耦合到本实施例提供的十字交叉波导中。输入光波经过该十字交叉波导后输出至探测器中。在这个过程中，有一定比例的光波进入垂直方向的波导中，变成串扰信号。本实施例提供的十字交叉波导可以降低插入损耗和串扰，以提高光波信号传输的质量。
图6为横电模模式的光波和横磁模模式的光波经过本发明实施例提供的十字交叉波导传输后的光波的电场剖面图。如图6所示，可以看到TM模式和TE模式的光波均可以在本实施例提供的十字交叉波导中进行高质量的传输。
需要说明的是，本实施例提供的十字交叉波导中可以传输O-band，即波长为1260-1360纳米的光波，还可以传输C-band，即波长为1530-1565纳米的光波，也可以传输其他波长的光波，本实施例并不以此为限。针对不同的波长范围，只需要重新调节光栅参数和初始长度即可实现光波在该十字交叉波导中高质量的传输。
本实施例提供的十字交叉波导在加工过程中，只需要单次刻蚀，而且刻蚀的图案比较规则，加工工艺友好，非常适合未来大规模集成光路的量产。
本发明实施例提供一种基于硅基波导亚波长光栅和多模干涉原理的十字交叉波导，该十字交叉波导设置于包层绝缘体上，该十字交叉波导的材质为硅，该十字交叉波导包括：四个单模波导、四个亚波长光栅以及中心交叉多模波导，其中，两个单模波导对称地设置于中心交叉多模波导的左右两侧，另两个单模波导对称地设置于中心交叉多模波导的前后两侧，两个单模波导的中心的连线与另两个单模波导的中心的连线垂直，中心交叉多模波导与四个单模波导之间均设置有亚波长光栅，亚波长光栅中的光栅条纹的排列方向与在对应的单模波导中传输的光波的传播方向相同。一方面，通过在单模波导和中心交叉多模波导之间设置亚波长光栅，实现了偏振不敏感的特征，能够支持光网络的偏振复用技术，另一方面，该十字交叉波导基于SOI结构，可以实现较小的尺寸以及更高的集成度，同时，由于和传统的CMOS技术兼容，器件的加工成本也较低，再一方面，该十字交叉波导仅需采用单次刻蚀的工艺，工艺难度低，加工难度和加工成本均较低。
注意，上述仅为本发明的较佳实施例及所运用技术原理。本领域技术人员会理解，本发明不限于这里所述的特定实施例，对本领域技术人员来说能够进行各种明显的变化、重新调整和替代而不会脱离本发明的保护范围。因此，虽然通过以上实施例对本发明进行了较为详细的说明，但是本发明不仅仅限于以上实施例，在不脱离本发明构思的情况下，还可以包括更多其他等效实施例，而本发明的范围由所附的权利要求范围决定。

Claims (9)

1.一种基于硅基波导亚波长光栅和多模干涉原理的十字交叉波导，其特征在于，所述十字交叉波导设置于包层绝缘体上，所述十字交叉波导的材质为硅，所述十字交叉波导包括：
四个单模波导、四个亚波长光栅以及中心交叉多模波导；
其中，两个单模波导对称地设置于所述中心交叉多模波导的左右两侧，另两个单模波导对称地设置于所述中心交叉多模波导的前后两侧，所述两个单模波导的中心的连线与所述另两个单模波导的中心的连线垂直；
所述中心交叉多模波导与所述四个单模波导之间均设置有所述亚波长光栅，所述亚波长光栅中的光栅条纹的排列方向与在对应的单模波导中传输的光波的传播方向相同；
所述亚波长光栅包括：渐变亚波长光栅和等长亚波长光栅；
所述渐变亚波长光栅设置于远离所述中心交叉多模波导的一侧，所述等长亚波长光栅设置于靠近所述中心交叉多模波导的一侧；
所述渐变亚波长光栅中越靠近所述中心交叉多模波导的位置，所述渐变亚波长光栅的光栅条纹的长度越长，所述渐变亚波长光栅中最长的光栅条纹的长度与所述等长亚波长光栅中的光栅条纹的长度相等。
2.根据权利要求1所述的十字交叉波导，其特征在于，所述十字交叉波导还包括四个锥形波导，所述四个锥形波导分别设置于所述单模波导与对应的亚波长光栅之间，且越靠近于所述中心交叉多模波导，所述锥形波导的截面的宽度越小。
3.根据权利要求2所述的十字交叉波导，其特征在于，所述锥形波导的至少一部分区域与对应的渐变亚波长光栅重合，并且，所述锥形波导位于对应的渐变亚波长光栅的长度方向的中间位置。
4.根据权利要求1所述的十字交叉波导，其特征在于，所述渐变亚波长光栅和所述等长亚波长光栅的光栅尺寸相同，所述光栅尺寸为亚波长光栅中一条光栅条纹的宽度与一条光栅刻痕的宽度之和。
5.根据权利要求1-4任一项所述的十字交叉波导，其特征在于，所述单模波导中最靠近所述中心交叉多模波导的一端与所述中心交叉多模波导的中心点之间的长度根据所述中心交叉多模波导的自成像拍长确定，所述自成像拍长根据公式
Figure FDA0002446160860000021
确定；其中，i表示在所述十字交叉波导中传输的光波的模式：当i表示的光波的模式为横电模时，β0(i)表示横电模模式的光波的零阶模在所述十字交叉波导中的传播常数，β2(i)表示横电模模式的光波的二阶模在所述十字交叉波导中的传播常数，L(i)表示横电模模式的光波在所述十字交叉波导中传输时，所述中心交叉多模波导的自成像拍长；当i表示的光波的模式为横磁模时，β0(i)表示横磁模模式的光波的零阶模在所述十字交叉波导中的传播常数，β2(i)表示横磁模模式的光波的二阶模在所述十字交叉波导中的传播常数，L(i)表示横磁模模式的光波在所述十字交叉波导中传输时，所述中心交叉多模波导的自成像拍长。
6.根据权利要求1-4任一项所述的十字交叉波导，其特征在于，所述单模波导的宽度为500纳米、厚度为220纳米。
7.根据权利要求1-4任一项所述的十字交叉波导，其特征在于，所述中心交叉多模波导的长度和宽度均为2微米。
8.根据权利要求1-4任一项所述的十字交叉波导，其特征在于，当在所述十字交叉波导中传输的光波的模式为横电模时，所述等长亚波长光栅的等效折射率根据公式
Figure FDA0002446160860000031
确定；其中，nTE表示当在所述十字交叉波导中传输的光波的模式为横电模时，所述等长亚波长光栅的等效折射率，f表示所述等长亚波长光栅的占空比，n1表示组成所述十字交叉波导的硅的折射率，n2表示所述包层绝缘体的折射率；
当在所述十字交叉波导中传输的光波的模式为横磁模时，所述等长亚波长光栅的等效折射率根据公式
Figure FDA0002446160860000032
确定；其中，nTM表示当在所述十字交叉波导中传输的光波的模式为横磁模时，所述等长亚波长光栅的等效折射率。
9.根据权利要求1-4任一项所述的十字交叉波导，其特征在于，所述中心交叉多模波导为全硅；或者，所述中心交叉多模波导上刻蚀有任意图案。
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