CN110412685B - 基于集成电介质光波导的圆偏振模式鉴别与分束器件 - Google Patents
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Abstract
本发明涉及一种基于集成电介质光波导的圆偏振模式鉴别与分束器件，其包括第一分支波导以及第二分支波导，所述第一分支波导包括输入部分、偏振转换部分以及第一偏振分束部分，所述第二分支波导包括第二偏振分束部分，所述第一偏振分束部分包括第一耦合区波导、第一S型波导以及第一输出波导，所述第二偏振分束部分包括第二耦合区波导、第二S型波导以及第二输出波导，第一偏振分束部分线型与第二偏振分束部分呈镜像对称。该分束器件能够将入射的两种手性圆偏振模式分束到不同路径输出，因此可根据输出端能量判断输入的圆偏振模式是左旋手性圆偏振或右旋手性圆偏振，且其采用纯介质材料设计，与片上绝缘硅技术兼容，尺寸小，便于与其他光电器件集成。
Description
技术领域
本发明涉及集成光子芯片技术领域，具体涉及一种基于集成电介质光波导的圆偏振模式鉴别与分束器件。
背景技术
光的偏振态对应着光子自旋角动量，是光的重要本质属性之一。左旋手性和右旋手性圆偏振光对应着两种特殊的光子自旋状态，在光子技术有着重要应用，如自旋光通信、光存储、自旋光子成像和自旋轨道锁定等，因此，近年来自旋光子与物质的相互作用受到科学界广泛关注。由于传统光学晶体材料不具备较大的圆双折射或圆二色性，因此，长期以来人们通过多个分立光学元件，如四分之一波片、偏振分束器和偏振片等联合实现光子自旋状态的鉴别，但系统尺寸较大，机械系统复杂，且需要精密光学对准，难以适应高密度集成的光子技术发展趋势。
近年来随着超构材料技术的发展，多种特异性结构可以实现光子自旋状态鉴别功能，其一般具有复杂的结构，难于设计和加工，且将光限制在自由空间，不利于实现高密度光子芯片集成和片上光信息处理；光波导技术是实现光子互联的重要技术基础，因此，基于该技术设计的圆偏振模式分束器可与其他光子线路集成，是片上光信息处理、片上全光计算和全光互联等光子芯片的基础单元之一。然而目前该方面报道的成果较少，或传输效率较低，或结构复杂等等，不利于光子集成芯片技术的发展。其中，基于金属和硅杂合结构光波导技术的方法，尽管可以实现片上圆偏振模式的鉴别及能量分束，但分束后出射的效率较低，对实现后续光学逻辑计算或信息处理是及其不利的。且金属和介质杂合集成技术，须分别考虑介质和金属特性，具有相对繁杂的设计过程和加工工程，步骤较多，加工难度大，成本较高；基于楔形波导和模式干涉方法的方案需要相当长的距离实现模式分离，器件尺寸较大，不便于高密度光子芯片集成。因此，现有方法实现圆偏振模式鉴别分束目的方法具有结构复杂、不易集成、不宜加工、效率较低和设计制造成本较高等缺点，限制该技术的实际应用。
发明内容
针对现有技术中存在的难点和缺陷，本发明的首要目的是提供一种基于集成电介质光波导的圆偏振模式鉴别与分束器件，以克服现有方案中的缺陷，本申请方案能够将入射的两种不同手性(左旋或右旋)圆偏振模式能量分束到不同路径输出，因此可根据输出端输出能量直接判断输入器件的圆偏振模式是左旋手性圆偏振或右旋手性圆偏振，另外该方案采用纯介质材料(硅和二氧化硅)设计，与片上绝缘硅技术兼容，结构简单，易于加工，尺寸小，易于片上集成，为片上光学逻辑计算、片上光信息处理提供支撑。基于上述目的，本发明至少提供如下技术方案：
基于集成电介质光波导的圆偏振模式鉴别与分束器件，其包括，依次层叠的二氧化硅基底层、硅层以及二氧化硅包层，所述硅层中形成有波导结构，所述波导结构包括第一分支波导以及第二分支波导，所述第一分支波导包括输入部分、偏振转换部分以及第一偏振分束部分，所述第二分支波导包括第二偏振分束部分，所述第一偏振分束部分包括第一耦合区波导、第一S型波导以及第一输出波导，所述第二偏振分束部分包括第二耦合区波导，第二S型波导以及第二输出波导，所述第一耦合区波导与所述第二耦合区波导互相平行，且其之间具有偏振分束耦合区间距g1，所述第一输出波导与所述第二输出波导互相平行，且其之间间距为g2；所述第一分支波导以及所述第二分支波导均为条状光波导，所述第一分支波导的横截面为正方形，所述第二分支波导的横截面为长方形，且所述二氧化硅包层包覆所述第一分支波导以及所述第二分支波导；
其中，所述偏振转换部分从输入部分接收输入圆偏振模式光，并将输入光转换为水平线偏振的横电模或竖直线偏振的横磁模；所述第一偏振分束部分以及所述第二偏振分束部分从所述偏振转换部分接收所述横电模或所述横磁模，并分束至不同路径输出。
进一步的，所述第一分支波导的横截面呈正方形的边长范围为300～600nm，所述第二分支波导的横截面呈长方形，该长方形的宽度范围为100～300nm，该长方形的长度范围为200～600nm，所述长方形的宽度小于所述长方形的长度。
进一步的，所述偏振转换部分为一“L”型结构，所述“L”型结构具有一开口，所述开口位于偏振转换部分与二氧化硅基底层接触的面的相对面上，且沿面对第二分支波导侧设置，所述开口在空间上呈长方体状，所述开口在第一分支波导的长度方向上具有预定长度，所述开口沿垂直第一分支波导长度方向的截面呈正方形，所述开口具有预定高度以及预定宽度，所述预定高度等于预定宽度。
进一步的，在所述偏振转换部分处设置有一条状波导以及一“L”型结构，所述“L”型结构位于所述条状波导与所述二氧化硅基底层接触的面的相对面上，且沿背离第二分支波导侧设置，所述“L”型结构的两个端的厚度相等。
进一步的，所述“L”型结构紧贴设置于所述条状波导上，或者所述“L”型结构与所述条状波导之间具有间隙t，间隙的填充材料为二氧化硅。
进一步的，所述开口的预定高度以及预定宽度为10～150nm，所述开口的预定长度为：
其中，L表示所述开口的长度，k0为真空中波数，nπ/4和n-π/4分别为“L”型结构两个本征线偏振基模等效折射率。
进一步的，所述“L”型结构的两个端的厚度为10-150nm，所述“L”型结构的预定长度为：
其中，L表示所述“L”型结构的长度，k0为真空中波数，nπ/4和n-π/4分别为偏振转换部分两个本征线偏振基模等效折射率。
进一步的，所述偏振分束耦合区间距g1为20-200nm。
进一步的，所述第一输出波导与所述第二输出波导之间的间距g2满足g2＝g1+2h，其中，h为第一S型波导以及第二S型波导偏离原方向的距离，h≥0.20μm，原方向为y方向。
进一步的，所述第一S型波导以及所述第二S型波导具有对称的三次贝塞尔线型，且左右两侧呈镜像对称，用于将从偏振转换部分输出的垂直或水平偏振的线偏振模式分开到不同路径。
与现有技术相比，本发明至少具有如下有益效果：
(1)本发明的基于集成电介质光波导的圆偏振模式鉴别与分束器件能够根据两个端口输出能量直接鉴别输入的圆偏振模式光为左旋圆偏振或右旋圆偏振，该基于集成介质光波导的圆偏振模式鉴别与分束器的结构简单，鉴别方式直观，易于加工，加工成本低，透射效率高，尺寸小，且便于与其他光电器件集成。
(2)本发明基于集成电介质光波导的的圆偏振模式鉴别与分束器件，其偏振转换部分结构紧凑，最大长度不超过8μm。在该偏振转换部分设置“L”型结构，能够打破正方形截面波导的几何对称性，因此波导本征模式由原来水平和竖直方向变为沿波导横截面对角线方向(±π/4方向)，这样可以使得左旋圆偏振模式转换为水平线偏振模式，右旋圆偏振模式转换为竖直线偏振模式，为后续偏振分束部分设计奠定基础。
附图说明
图1为本发明实施例基于集成电介质光波导的圆偏振模式鉴别与分束器件的结构示意图。
图2为本发明实施例圆偏振模式分束器的偏振转换部分和偏振分束部分示意图。
图3为本发明实施例偏振转换部分的圆偏振模式鉴别与分束器及其鉴别及分束圆偏振模式的功能示意图。
图4为本发明实施例偏振转换部分的圆偏振模式鉴别与分束器及其鉴别及分束圆偏振模式的功能示意图。
图5为本发明实施例偏振转换部分的圆偏振模式鉴别与分束器及其鉴别及分束圆偏振模式的功能示意图。
图6为本发明实施例输入的左旋手性圆偏振模式光时输入部分截面上电场的幅值分布和相位分布的示意图(x-y平面)。
图7为本发明实施例输入的右旋手性圆偏振模式光时输入部分截面上电场的幅值分布和相位分布的示意图(x-y平面)。
图8为本发明实施例输入左旋手性圆偏振模式光和右旋手性圆偏振模式光时圆偏振模式鉴别与分束器输出端输出的电场强度分布图(x-y平面)。
图9为本发明实施例输入左旋手性圆偏振模式光和右旋手性圆偏振模式光时器件中的电场强度分布图(y-z平面)。
图10为本发明实施例输入左旋手性圆偏振模式光时器件中水平线偏振分量和竖直偏线振分量的电场强度实部分布图(y-z平面)。
图11为本发明实施例输入右旋手性圆偏振模式光时器件中水平线偏振分量和竖直偏线振分量的电场强度实部分布图(y-z平面)。
具体实施方式
下面将结合附图来对本发明做进一步详细的说明。附图中标出了参考坐标系，选取竖直向上为x方向，水平向右为y方向，光的传播方向为z方向，在笛卡尔坐标系中符合右手螺旋定则。
图1为本发明圆偏振模式鉴别与分束器的结构示意图，如图所示，该圆偏振模式鉴别与分束器自下而上包括二氧化硅基底层、位于二氧化硅基底层上的硅层，以及位于硅层上的二氧化硅包层，该硅层具有波导结构，二氧化硅包层覆盖该波导结构，该波导结构包括第一分支波导以及第二分支波导，第一分支波导与第二分支波导均为条状的光波导，第一分支波导的横截面为正方形，第二分支波导的横截面为长方形，其截面形状如图2中的(d)所示，且该硅波导结构被二氧化硅包层覆盖。二氧化硅基底层以及二氧化硅包层对波导结构起支撑和保护作用。
如图1所示，第一分支波导包括输入部分2、偏振转换部分3以及第一偏振分束部分，第二分支波导包括第二偏振分束部分。输入部分2将输入器件的左旋或右旋手性的圆偏振模式光平稳地输送到偏振转换部分3。偏振转换部分3从输入部分2接收输入光，并将左旋手性或右旋手性圆偏振模式光转换为水平线偏振模式光(横电模TE)或竖直线偏振模式光(横磁模TM)。本发明输入光的波长范围为1300～1700nm。
第一偏振分束部分与第二偏振分束部分的线型呈镜像对称，第一偏振分束部分包括第一耦合区波导4、第一S型波导5以及第一输出波导6，第一输出波导6的输出端记为端口B，第二偏振分束部分包括第二耦合区波导8、第二S型波导9以及第二输出波导11，第二输出波导11的输出端记为端口C，第一耦合区波导4与第二耦合区波导8互相平行，且第一耦合区波导4与第二耦合区波导8之间的间距7记为g1，第一输出波导6与第二输出波导11互相平行，且第一输出波导6与第二输出波导11之间的间距10记为g2。第一偏振分束部分以及第二偏振分束部分从偏振转换部分3处接收横电模TE和横磁模TM，并分束至不同路径输出。
如图2中的(d)所示，第一分支波导的横截面呈正方形，该正方形的边长W1范围为300～600nm，第二分支波导的横截面呈长方形，该长方形的宽度W2范围为100～300nm，该长方形的长度W3范围为200～600nm，且该宽度和高度需要满足竖直线偏振模式(横电模TM)在耦合区两根波导中100％耦合，即保证第一分支波导与第二分支波导的TM模式等效折射率一致，TM模式能量向前传输的过程中，能够完全在耦合区的两根波导中来回耦合。
第一偏振分束部分的第一耦合区波导4与第二偏振分束部分的第二耦合区波导8之间的间距7，即g1满足在通信波长1.55μm时(本发明以通信波长为设计基础)，水平线偏振TE模式的耦合长度为竖直线偏振TM模式的1/2倍时取得最优值，优选的，g1为20-200nm。第一耦合区波导4与第二耦合区波导8的实际耦合长度L”，需通过数值仿真优化方法，由理论长度L’逐渐减小优化以得到，具体的，实际耦合长度L”小于3μm。优选的，实际耦合长度L”可为1.00μm、1.20μm、1.50μm、1.80μm或2.00μm。L’为第一耦合区波导4以及第二耦合区波导8的理论长度，即TM模式的耦合长度，L’＝Lc_TM。水平偏振TE模式和竖直偏振的TM模式耦合长度可根据超模式理论求出：
其中，Lc_TE/TM代表TE模式或TM模式的耦合长度；Re(nTE/TM_even)代表TE偶模式或TM偶模等效折射率实部；Re(nTE/TM_odd)代表TE奇模式或TM奇模式等效折射率实部；k0代表真空中波数。
第一输出波导6与第二输出波导11之间的输出波导间距10，即g2满足g2＝g1+2h，其中h为第一S型波导以及第二S型波导偏离原方向(y方向)的距离，h≥0.20μm。
第一S型波导5以及第二S型波导9具有对称的三次贝塞尔线型，左右两侧呈镜像对称，用于将从偏振转换部分3输出的垂直偏振或水平偏振的线偏振模式分开到不同路径。
在一实施例中，位于第一分支波导上的偏振转换部分3为一“L”型结构，如图1所示，该“L”型结构具有一开口，该开口位于偏振转换部分3与二氧化硅基底层接触的面的相对面上，且沿面对第二分支波导侧设置，该开口具有预定高度以及预定宽度，且在空间上呈长方体状，其具体结构见图2的(a)，该长方体状的开口在第一分支波导的长度方向上具有预定长度，该长方体状的开口沿垂直第一分支波导长度方向的截面呈正方形，沿第一分支波导长度方向的截面呈长方形。该“L”型结构的开口(垂直于第一分支波导长度方向截面)的预定高度等于预定宽度，为W01，其尺寸范围为10～150nm。该“L”型结构的长度满足：
其中，L表示所述“L”型结构的长度，k0为真空中波数，nπ/4和n-π/4分别为“L”型结构波导两个本征线偏振基模等效折射率。其中，π/4指如图1所示坐标系x-y平面内第一和第三象限的角分线方向，-π/4指如图1所示坐标系x-y平面内第二和第四象限的角分线方向。
在另一实施例中，在第一分支波导上的偏振转换部分3处设置有一条状波导以及一“L”型结构，如图2中的(b)所示，该条状波导的截面与输入部分2的尺寸一致，呈正方形，该“L”型结构位于该条状波导与二氧化硅基底层接触的面的相对面上，且沿背离第二分支波导侧设置，该“L”型结构紧贴设置于该条状波导上，其“L”型结构的两个端的厚度相等，均为W02，其尺寸范围为10～150nm，该“L”型结构的预定长度满足：
其中，L表示所述“L”型结构的长度，k0为真空中波数，nπ/4和n-π/4分别为偏振转换部分两个本征线偏振基模等效折射率。其中，π/4指如图1所示坐标系x-y平面内第一和第三象限的角分线方向，-π/4指如图1所示坐标系x-y平面内第二和第四象限的角分线方向。
在另一实施例中，在第一分支波导上的偏振转换部分3处设置有一条状波导以及一“L”型结构，如图2中的(c)所示，该条状波导的截面与输入部分2的尺寸一致，呈正方形，该“L”型结构位于该条状波导与二氧化硅基底层接触的面的相对面上，且沿背离第二分支波导侧设置，该“L”型结构与该条状波导之间具有间隙t，间隙的填充材料为二氧化硅。其“L”型的两个端的厚度相等，均为W03，其尺寸范围为10～150nm，该“L”型结构的预定长度满足上式(3)：
其中，L表示所述“L”型结构的长度，k0为真空中波数，nπ/4和n-π/4分别为偏振转换部两个本征线偏振基模等效折射率。其中，π/4指如图1所示坐标系x-y平面内第一和第三象限的角分线方向，-π/4指如图1所示坐标系x-y平面内第二和第四象限的角分线方向。该圆偏振模式鉴别与分束器中，能够根据两个端口输出能量直接鉴别输入的圆偏振模式光为左旋手性圆偏振模式光或右旋手性圆偏振模式光。图3-5给出了分别含有(Ⅰ)，(Ⅱ)，(Ⅲ)三种可替换偏振转换结构的圆偏振模式鉴别与分束器功能示意图。图3-图5中的(a)为当左旋手性圆偏振模式光从圆偏振模式鉴别与分束器端口A输入器件后，从圆偏振模式鉴别与分束器端口B输出，且输出光为水平线偏振模式(横电模式TE)；图3-图5中的(b)为当右旋手性圆偏振模式光从圆偏振模式与鉴别分束器端口A输入器件后，从圆偏振模式鉴别与分束器端口C输出，且输出光为竖直线偏振模式(横磁模式TM)。
图6为输入本发明实施例圆偏振模式鉴别与分束器为左旋手性圆偏振模式光时输入部分波导横截面上电场强度的幅值分布和相位分布图(x-y平面)，其中，图6中的(a)为左旋手性圆偏振模式光输入器件时在输入部分光波导横截面上的电场强度分布图，图6中的(b)为左旋手性圆偏振模式光输入器件时在输入部分光波导横截面上的相位分布图。图7为输入本发明实施例圆偏振模式鉴别与分束器为右旋手性圆偏振光时输入部分波导横截面上电场强度的幅值分布和相位分布图(x-y平面)。其中，图7中的(a)为右旋手性圆偏振光输入器件时在输入部分光波导横截面上的电场强度分布图，图7中的(b)为右旋手性圆偏振模式光输入器件时在输入部分光波导横截面上的相位分布图。图8为本发明实施例输入左旋手性圆偏振模式光和右旋手性圆偏振模式光时圆偏振模式鉴别与分束器输出端输出的电场强度分布图(y-z平面)。图8中的(a)为当左旋手性圆偏振模式输入器件后输出端口B和C的电场强度分布图，左旋手性圆偏振模式光已经转换为水平偏振模式(TE模式)光并从器件左侧输出端口B输出。图8中的(b)为当右旋手性圆偏振模式输入器件后输出端口B和C的电场强度分布图，右旋手性圆偏振模式光已经转换为竖直偏振模式(TM模式)光并从器件右侧输出端口C输出。
图9-11为器件中电场强度分布图示(y-z平面)，可以根据输出端口的光场能量大小直接鉴别输入本发明实施例的光是左旋圆偏振模式或右旋圆偏振模式。如输入器件为左旋手性圆偏振模式光，B端口输出能量远远大于C端口输出能量；如输入器件为右旋手性圆偏振模式光，B端口输出能量远远小于C端口输出能量。图9中的(a)示出当左旋手性圆偏振模式光输入器件后在器件内传输的电场强度分布图。图9中的(b)示出当右旋手性圆偏振模式光输入器件后在器件内传输的电场强度分布图。图10中的(a)示出左旋手性圆偏振模式光输入本发明实施例圆偏振模式鉴别与分束器后竖直线偏振分量电场实部Re(Ex)分布图，其竖直线偏振分量在偏振转换部分逐渐减小至消失，说明竖直线偏振分量逐渐转换为水平线偏振分量。图10中的(b)示出左旋手性圆偏振模式光输入本发明实施例圆偏振模式鉴别与分束器后水平线偏振分量电场实部Re(Ey)分布图，其水平线偏振分量在偏振转换部分逐渐增强并从左侧端口B输出。图11中的(a)示出右旋手性圆偏振模式光输入本发明实施例圆偏振模式鉴别与分束器后水平线偏振分量电场实部Re(Ey)分布图，其水平线偏振分量在偏振转换部分逐渐增强并从右侧端口C输出。图11中的(b)示出右旋手性圆偏振模式光输入本发明实施例圆偏振模式鉴别与分束器后竖直线偏振分量电场实部Re(Ex)分布图，其竖直线偏振分量在偏振转换部分逐渐减小至消失，说明竖直线偏振分量逐渐转换为水平线偏振分量。
上述实施例为本发明较佳的实施方式，但本发明的实施方式并不受上述实施例的限制，其他的任何未背离本发明的精神实质与原理下所作的改变、修饰、替代、组合、简化，均应为等效的置换方式，都包含在本发明的保护范围之内。
Claims (8)
1.基于集成电介质光波导的圆偏振模式鉴别与分束器件，其包括，依次层叠的二氧化硅基底层、硅层以及二氧化硅包层，所述硅层中形成有波导结构，所述波导结构为硅波导，所述波导结构由第一分支波导和第二分支波导构成，所述第一分支波导由依次连接的输入部分（2）、偏振转换部分（3）以及第一偏振分束部分构成，所述第二分支波导由第二偏振分束部分构成，所述第一偏振分束部分包括第一耦合区波导（4）、第一S型波导（5）以及第一输出波导（6），所述第二偏振分束部分由依次连接的第二耦合区波导（8），第二S型波导（9）以及第二输出波导（11）构成，所述第一耦合区波导（4）与所述第二耦合区波导（8）互相平行，且其之间具有偏振分束耦合区间距g1（7），所述第一输出波导（6）与所述第二输出波导（11）互相平行，且其之间间距为g2（10）；所述第一分支波导以及所述第二分支波导均为条状光波导，所述第一分支波导的横截面为正方形，所述第二分支波导的横截面为长方形，且所述二氧化硅包层包覆所述第一分支波导以及所述第二分支波导，所述长方形的长度沿所述硅层的厚度方向设置，所述长度大于所述正方形的边长；
其中，所述偏振转换部分（3）为一“L”型结构，所述“L”型结构具有一开口，所述开口位于偏振转换部分（3）与二氧化硅基底层接触的面的相对面上，且沿面对第二分支波导侧设置，所述开口在空间上呈长方体状，所述开口在第一分支波导的长度方向上具有预定长度，所述开口沿垂直第一分支波导长度方向的截面呈正方形，所述开口具有预定高度以及预定宽度，所述预定高度等于预定宽度；所述偏振转换部分从输入部分接收输入圆偏振模式光，并将输入光转换为水平线偏振的横电模或竖直线偏振的横磁模；所述第一偏振分束部分以及所述第二偏振分束部分从所述偏振转换部分接收所述横电模或所述横磁模，并分束至不同路径输出。
2.基于集成电介质光波导的圆偏振模式鉴别与分束器件，其包括，依次层叠的二氧化硅基底层、硅层以及二氧化硅包层，所述硅层中形成有波导结构，所述波导结构为硅波导，所述波导结构由第一分支波导和第二分支波导构成，所述第一分支波导由依次连接的输入部分（2）、偏振转换部分（3）以及第一偏振分束部分构成，所述第二分支波导由第二偏振分束部分构成，所述第一偏振分束部分包括第一耦合区波导（4）、第一S型波导（5）以及第一输出波导（6），所述第二偏振分束部分由依次连接的第二耦合区波导（8），第二S型波导（9）以及第二输出波导（11）构成，所述第一耦合区波导（4）与所述第二耦合区波导（8）互相平行，且其之间具有偏振分束耦合区间距g1（7），所述第一输出波导（6）与所述第二输出波导（11）互相平行，且其之间间距为g2（10）；所述第一分支波导以及所述第二分支波导均为条状光波导，所述第一分支波导的横截面为正方形，所述第二分支波导的横截面为长方形，且所述二氧化硅包层包覆所述第一分支波导以及所述第二分支波导，所述长方形的长度沿所述硅层的厚度方向设置，所述长度大于所述正方形的边长；
其中，所述偏振转换部分（3）为一条状波导以及一“L”型结构，所述“L”型结构位于所述条状波导与所述二氧化硅基底层接触的面的相对面上，且沿背离第二分支波导侧设置，所述“L”型结构与所述条状波导之间无间隙，所述“L”型结构的两个端的厚度相等；所述偏振转换部分从输入部分接收输入圆偏振模式光，并将输入光转换为水平线偏振的横电模或竖直线偏振的横磁模；所述第一偏振分束部分以及所述第二偏振分束部分从所述偏振转换部分接收所述横电模或所述横磁模，并分束至不同路径输出。
3.根据权利要求1或2的所述圆偏振模式鉴别与分束器件，其特征在于，所述第一分支波导的横截面呈正方形的边长范围为300~600nm，所述第二分支波导的横截面呈长方形，该长方形的宽度范围为100~300nm，该长方形的长度范围为200~600nm，所述长方形的宽度小于所述长方形的长度。
4.根据权利要求1的所述圆偏振模式鉴别与分束器件，其特征在于，所述开口的预定高度以及预定宽度为10~150nm，所述开口的预定长度为：
其中，L表示所述开口的长度，k 0 为真空中波数，nπ/4和n-π/4分别为“L”型结构两个本征线偏振基模等效折射率。
5.根据权利要求2的所述圆偏振模式鉴别与分束器件，其特征在于，所述“L”型结构的两个端的厚度为10-150nm，所述“L”型结构的预定长度为：
其中，L表示所述“L”型结构的长度，k 0 为真空中波数，nπ/4和n-π/4分别为偏振转换部分两个本征线偏振基模等效折射率。
6.根据权利要求1或2的所述圆偏振模式鉴别与分束器件，其特征在于，所述偏振分束耦合区间距g1（7）为20-200nm。
7.根据权利要求6的所述圆偏振模式鉴别与分束器件，其特征在于，所述第一输出波导（6）与所述第二输出波导（11）之间的间距g2满足g2=g1+2h，其中，h为第一S型波导以及第二S型波导偏离原方向的距离，h≥0.20μm，所述原方向为y方向。
8.根据权利要求1或2的所述圆偏振模式鉴别与分束器件，其特征在于，所述第一S型波导（5）以及所述第二S型波导（9）具有对称的三次贝塞尔线型，且左右两侧呈镜像对称，用于将从偏振转换部分（3）输出的垂直或水平偏振的线偏振模式分开到不同路径。
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