CN112162352A - 一种基于宇称-时间对称的连续可调分光比定向耦合器 - Google Patents
一种基于宇称-时间对称的连续可调分光比定向耦合器 Download PDFInfo
- Publication number
- CN112162352A CN112162352A CN202010943207.8A CN202010943207A CN112162352A CN 112162352 A CN112162352 A CN 112162352A CN 202010943207 A CN202010943207 A CN 202010943207A CN 112162352 A CN112162352 A CN 112162352A
- Authority
- CN
- China
- Prior art keywords
- waveguide area
- gain
- directional coupler
- output port
- loss
- Prior art date
- Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
- Pending
Links
- 230000008878 coupling Effects 0.000 claims abstract description 22
- 238000010168 coupling process Methods 0.000 claims abstract description 22
- 238000005859 coupling reaction Methods 0.000 claims abstract description 22
- 230000003287 optical effect Effects 0.000 claims abstract description 18
- 239000000463 material Substances 0.000 claims description 10
- 239000000758 substrate Substances 0.000 claims description 4
- 238000000034 method Methods 0.000 abstract description 7
- 238000002360 preparation method Methods 0.000 abstract description 3
- 239000004065 semiconductor Substances 0.000 abstract description 3
- 230000009286 beneficial effect Effects 0.000 abstract description 2
- 238000012986 modification Methods 0.000 description 2
- 230000004048 modification Effects 0.000 description 2
- 238000006467 substitution reaction Methods 0.000 description 2
- 239000011149 active material Substances 0.000 description 1
- 230000005540 biological transmission Effects 0.000 description 1
- 230000007547 defect Effects 0.000 description 1
- 238000010586 diagram Methods 0.000 description 1
- 230000000694 effects Effects 0.000 description 1
- 238000005286 illumination Methods 0.000 description 1
- 238000004519 manufacturing process Methods 0.000 description 1
- 238000001259 photo etching Methods 0.000 description 1
- 230000005610 quantum mechanics Effects 0.000 description 1
Images
Classifications
-
- G—PHYSICS
- G02—OPTICS
- G02B—OPTICAL ELEMENTS, SYSTEMS OR APPARATUS
- G02B6/00—Light guides; Structural details of arrangements comprising light guides and other optical elements, e.g. couplings
- G02B6/10—Light guides; Structural details of arrangements comprising light guides and other optical elements, e.g. couplings of the optical waveguide type
- G02B6/12—Light guides; Structural details of arrangements comprising light guides and other optical elements, e.g. couplings of the optical waveguide type of the integrated circuit kind
- G02B6/122—Basic optical elements, e.g. light-guiding paths
- G02B6/125—Bends, branchings or intersections
-
- G—PHYSICS
- G02—OPTICS
- G02B—OPTICAL ELEMENTS, SYSTEMS OR APPARATUS
- G02B6/00—Light guides; Structural details of arrangements comprising light guides and other optical elements, e.g. couplings
- G02B6/10—Light guides; Structural details of arrangements comprising light guides and other optical elements, e.g. couplings of the optical waveguide type
- G02B6/12—Light guides; Structural details of arrangements comprising light guides and other optical elements, e.g. couplings of the optical waveguide type of the integrated circuit kind
-
- G—PHYSICS
- G02—OPTICS
- G02B—OPTICAL ELEMENTS, SYSTEMS OR APPARATUS
- G02B6/00—Light guides; Structural details of arrangements comprising light guides and other optical elements, e.g. couplings
- G02B6/10—Light guides; Structural details of arrangements comprising light guides and other optical elements, e.g. couplings of the optical waveguide type
- G02B6/12—Light guides; Structural details of arrangements comprising light guides and other optical elements, e.g. couplings of the optical waveguide type of the integrated circuit kind
- G02B2006/12035—Materials
-
- G—PHYSICS
- G02—OPTICS
- G02B—OPTICAL ELEMENTS, SYSTEMS OR APPARATUS
- G02B6/00—Light guides; Structural details of arrangements comprising light guides and other optical elements, e.g. couplings
- G02B6/10—Light guides; Structural details of arrangements comprising light guides and other optical elements, e.g. couplings of the optical waveguide type
- G02B6/12—Light guides; Structural details of arrangements comprising light guides and other optical elements, e.g. couplings of the optical waveguide type of the integrated circuit kind
- G02B2006/12083—Constructional arrangements
- G02B2006/12085—Integrated
-
- G—PHYSICS
- G02—OPTICS
- G02B—OPTICAL ELEMENTS, SYSTEMS OR APPARATUS
- G02B6/00—Light guides; Structural details of arrangements comprising light guides and other optical elements, e.g. couplings
- G02B6/10—Light guides; Structural details of arrangements comprising light guides and other optical elements, e.g. couplings of the optical waveguide type
- G02B6/12—Light guides; Structural details of arrangements comprising light guides and other optical elements, e.g. couplings of the optical waveguide type of the integrated circuit kind
- G02B2006/12133—Functions
- G02B2006/12147—Coupler
Landscapes
- Physics & Mathematics (AREA)
- Engineering & Computer Science (AREA)
- Microelectronics & Electronic Packaging (AREA)
- General Physics & Mathematics (AREA)
- Optics & Photonics (AREA)
- Optical Integrated Circuits (AREA)
Abstract
一种基于宇称‑时间对称的连续可调分光比定向耦合器,包括耦合波导区,所述耦合波导区包括相互耦合的损耗波导区和增益波导区,所述损耗波导区一端连接有输入端口,损耗波导区另一端连接有输出端口Ⅰ,所述增益波导区端部仅连接有输出端口Ⅱ。本发明的有益效果是:能够实现分光比连续可调,而且与现有的半导体工艺兼容,制备工艺简单。并且可广泛应用于集成光学系统。
Description
技术领域
本发明涉及一种基于宇称-时间对称的连续可调分光比定向耦合器。
背景技术
定向耦合器是集成光学系统中应用广泛的一种光学器件,它的本质是将光信号按一定的比例进行功率分配。在集成光学系统中,定向耦合器是把两个光波导放置在足够近的位置上,使得一条光波导上的功率可以耦合到另一光波导上的光学元件。在定向耦合器的输出端,两端口的输出功率主要由工作波长、两耦合波导的间距、耦合长度这三个主要参数决定。传统的定向耦合器由于在设计和制作时,两个耦合波导的间距和耦合长度已确定不变,所以两输出端口的功率分配比固定不变,这就极大的限制了定向耦合器的分光作用。
发明内容
为解决以上技术上的不足,本发明提供了一种基于宇称-时间对称的连续可调分光比定向耦合器
本发明是通过以下措施实现的:
一种基于宇称-时间对称的连续可调分光比定向耦合器,包括耦合波导区,所述耦合波导区包括相互耦合的损耗波导区和增益波导区,所述损耗波导区一端连接有输入端口,损耗波导区另一端连接有输出端口Ⅰ,所述增益波导区端部仅连接有输出端口Ⅱ。
上述增益波导区采用光致增益材料,能够通过调节照射在增益波导区的光强改变输出端口Ⅱ的输出功率。
该定向耦合器为InGaAsP材料,基于InP基集成光学系统,衬底为InP。
上述增益波导区在被照射连续调节的光强时,输出端口Ⅰ的输出功率基本不变,输出端口Ⅱ输出功率连续变化。
本发明的有益效果是:能够实现分光比连续可调,而且与现有的半导体工艺兼容,制备工艺简单。并且可广泛应用于集成光学系统。
附图说明
图1为本发明的结构示意图。
图2为本发明的立体结构示意图。
图3弱光(左图)和强光(右图)时,两输出端口的分光比。
图4为输出端口Ⅱ与输出端口Ⅰ输出光功率比与光致强度的关系图。
其中:1输入端口,2损耗波导区,3增益波导区,4输出端口Ⅰ,5输出端口Ⅱ。
具体实施方式
下面结合附图对本发明做进一步详细的描述:本发明专利基于宇称-时间(parity-time,PT)对称结构的耦合波导,提出一种连续可调分光比的定向耦合器,可以通过调节增益波导的增益系数,即调节光致增益,实现输出功率的连续变化。
宇称-时间对称的概念源于量子力学,后来将此概念应用到光学领域,并得出结论:满足宇称-时间对称的光学系统,其材料的折射率实部满足偶对称,虚部(即增益和损耗)满足奇对称。由两个耦合波导(其中一个为增益波导,一个为损耗波导)可构成宇称-时间对称系统,通过调节两耦合波导的增益和损耗系数,可以实现光在两波导上的非对称传输。利用这一特点,在定向耦合器引入宇称-时间对称结构,通过调节增益和损耗系数,实现分光比的连续可调。
如图1、2所示,本发明包括耦合波导区,耦合波导区包括相互耦合的损耗波导区2和增益波导区3,损耗波导区2一端连接有输入端口1,损耗波导区2另一端连接有输出端口Ⅰ4,增益波导区3端部仅连接有输出端口Ⅱ5。增益波导区3采用光致增益材料,能够通过调节照射在增益波导区3的光强改变输出端口Ⅱ5的输出功率。该定向耦合器为InGaAsP材料,基于InP基集成光学系统,衬底为InP。增益波导区3在被照射连续调节的光强时,输出端口Ⅰ4的输出功率基本不变,输出端口Ⅱ5输出功率连续变化。
光由输入端口1进入,经过耦合波导区,两耦合波导一个为增益波导,一个为损耗波导,在两波导之间发生耦合,由于两波导的位置是固定不变的,损耗波导的损耗系数一般也不可调,因此在耦合区,光能量的耦合率只与增益系数有关,而增益系数的调节可通过改变光致增益实现。
该结构基于InP基集成光学系统,衬底为InP,定向耦合器为InGaAsP材料,故器件的制备与传统的半导体工艺完全兼容,通过光刻工艺制备出器件的图形。工艺步骤不是本专利的重点。
器件中波导为有源材料,所以改变光照强度可以调节材料的增益系数,耦合波导区的增益波导即为光致增益波导。当外界没有光照时,此时系统不满足宇称-时间对称条件,耦合系数小于增益损耗系数,光大部分能量从输出端口Ⅰ4输出,当照射在增益波导上的光强逐渐增强时,材料增益逐渐增大,此时系统逐渐趋于满足宇称-时间对称条件,输出端口Ⅱ5的输出光强逐渐增大,随着光强的逐渐增大,输出端口Ⅰ4输出光功率基本不变,输出端口Ⅱ5的输出光功率一直增大,以至超过输出端口Ⅰ4并继续增大。从而实现输出光功率的连续改变。图3是光致强度较弱和较强时,两端口分光比的仿真结果图。从图4中可以看出,随着光强的逐渐增大,输出端口Ⅱ5与输出端口Ⅰ4的光功率比由小于1逐渐增大以至大于1。
以上所述仅是本专利的优选实施方式,应当指出,对于本技术领域的普通技术人员来说,在不脱离本专利技术原理的前提下,还可以做出若干改进和替换,这些改进和替换也应视为本专利的保护范围。
Claims (4)
1.一种基于宇称-时间对称的连续可调分光比定向耦合器,其特征在于:包括耦合波导区,所述耦合波导区包括相互耦合的损耗波导区和增益波导区,所述损耗波导区一端连接有输入端口,损耗波导区另一端连接有输出端口Ⅰ,所述增益波导区端部仅连接有输出端口Ⅱ。
2.根据权利要求1所述基于宇称-时间对称的连续可调分光比定向耦合器,其特征在于:所述增益波导区采用光致增益材料,能够通过调节照射在增益波导区的光强改变输出端口Ⅱ的输出功率。
3.根据权利要求1所述基于宇称-时间对称的连续可调分光比定向耦合器,其特征在于:该定向耦合器为InGaAsP材料,基于InP基集成光学系统,衬底为InP。
4.根据权利要求1所述基于宇称-时间对称的连续可调分光比定向耦合器,其特征在于:所述增益波导区在被照射连续调节的光强时,输出端口Ⅰ的输出功率基本不变,输出端口Ⅱ输出功率连续变化。
Priority Applications (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
CN202010943207.8A CN112162352A (zh) | 2020-09-09 | 2020-09-09 | 一种基于宇称-时间对称的连续可调分光比定向耦合器 |
Applications Claiming Priority (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
CN202010943207.8A CN112162352A (zh) | 2020-09-09 | 2020-09-09 | 一种基于宇称-时间对称的连续可调分光比定向耦合器 |
Publications (1)
Publication Number | Publication Date |
---|---|
CN112162352A true CN112162352A (zh) | 2021-01-01 |
Family
ID=73857706
Family Applications (1)
Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
---|---|---|---|
CN202010943207.8A Pending CN112162352A (zh) | 2020-09-09 | 2020-09-09 | 一种基于宇称-时间对称的连续可调分光比定向耦合器 |
Country Status (1)
Country | Link |
---|---|
CN (1) | CN112162352A (zh) |
Cited By (3)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
CN113922207A (zh) * | 2021-10-08 | 2022-01-11 | 中国电子科技集团公司第四十四研究所 | 基于量子点激光器及InGaAs探测器的高速高精度线性光耦 |
CN113917685A (zh) * | 2021-09-30 | 2022-01-11 | 中航光电科技股份有限公司 | 一种基于能量定向耦合的分光光波导设计方法 |
CN113933945A (zh) * | 2021-10-08 | 2022-01-14 | 中国电子科技集团公司第四十四研究所 | 一种基于可变比光束分离器的高精度线性光耦 |
Citations (5)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
US20060215957A1 (en) * | 2005-03-25 | 2006-09-28 | Doerr Christopher R | Optical coupler apparatus and method |
WO2017101051A1 (zh) * | 2015-12-17 | 2017-06-22 | 上海交通大学 | 用于非圆对称模式的光纤耦合器 |
CN107346060A (zh) * | 2017-06-07 | 2017-11-14 | 哈尔滨工业大学深圳研究生院 | 耦合波导阵列中的无损耗传输模式设计方法 |
CN109814202A (zh) * | 2019-03-28 | 2019-05-28 | 浙江大学 | 一种基于pt对称的非互易偏振分束器 |
CN111029900A (zh) * | 2019-12-25 | 2020-04-17 | 中国科学院半导体研究所 | 基于宇称时间对称性的三腔耦合激光器 |
-
2020
- 2020-09-09 CN CN202010943207.8A patent/CN112162352A/zh active Pending
Patent Citations (5)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
US20060215957A1 (en) * | 2005-03-25 | 2006-09-28 | Doerr Christopher R | Optical coupler apparatus and method |
WO2017101051A1 (zh) * | 2015-12-17 | 2017-06-22 | 上海交通大学 | 用于非圆对称模式的光纤耦合器 |
CN107346060A (zh) * | 2017-06-07 | 2017-11-14 | 哈尔滨工业大学深圳研究生院 | 耦合波导阵列中的无损耗传输模式设计方法 |
CN109814202A (zh) * | 2019-03-28 | 2019-05-28 | 浙江大学 | 一种基于pt对称的非互易偏振分束器 |
CN111029900A (zh) * | 2019-12-25 | 2020-04-17 | 中国科学院半导体研究所 | 基于宇称时间对称性的三腔耦合激光器 |
Cited By (4)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
CN113917685A (zh) * | 2021-09-30 | 2022-01-11 | 中航光电科技股份有限公司 | 一种基于能量定向耦合的分光光波导设计方法 |
CN113922207A (zh) * | 2021-10-08 | 2022-01-11 | 中国电子科技集团公司第四十四研究所 | 基于量子点激光器及InGaAs探测器的高速高精度线性光耦 |
CN113933945A (zh) * | 2021-10-08 | 2022-01-14 | 中国电子科技集团公司第四十四研究所 | 一种基于可变比光束分离器的高精度线性光耦 |
CN113933945B (zh) * | 2021-10-08 | 2023-02-07 | 中国电子科技集团公司第四十四研究所 | 一种基于可变比光束分离器的高精度线性光耦 |
Similar Documents
Publication | Publication Date | Title |
---|---|---|
CN112162352A (zh) | 一种基于宇称-时间对称的连续可调分光比定向耦合器 | |
DE60123427T2 (de) | Photonischer integrierter detektor mit mehreren asymmetrischen wellenleitern | |
US20020076133A1 (en) | Guided wave optical switch based on an active semiconductor amplifier and a passive optical component | |
CN110376753B (zh) | 一种高性能偏振分束器及其设计方法 | |
SG181649A1 (en) | Photonic integrated circuit having a waveguide-grating coupler | |
CN110824614B (zh) | 一种基于三耦合波导的横磁模截止横电模均分的光功分器 | |
DE69534989T2 (de) | Integriertes optisches Regelelement und Verfahren zu seiner Herstellung und integriertoptisches Element und es verwendende integriertoptische Schaltkreisanordnung | |
WO2005024469A3 (en) | Interfacing multiple wavelength sources to thin optical waveguides utilizing evanescent coupling | |
KR100471383B1 (ko) | 광모드 크기 변환기, 그 제조방법 및 광모드 크기 변환기집적 광검출소자 | |
CN106873077A (zh) | 一种基于非对称定向耦合器的硅基te模检偏器 | |
DE19637396A1 (de) | Koppelanordnung zum Aneinanderkoppeln von Wellenleitern | |
CN112230328B (zh) | 一种基于金填充的超短双芯光子晶体光纤偏振分束器 | |
CN205941972U (zh) | 一种偏振分束器 | |
CN114137664B (zh) | 一种用于提高全光波长转换效率的双谐振腔双波导耦合结构 | |
CN108594364B (zh) | 基于狭缝波导的超宽带宽3dB分合束器及方法 | |
Zhou et al. | Ultra-broadband hyperuniform disordered silicon photonic polarizers | |
US9557485B2 (en) | System and method for manipulating polarizations of optical signal | |
CN208780850U (zh) | 一种基于表面等离子体亚波长光栅的偏振分束器 | |
KR20020018611A (ko) | 광 검출기 부재 | |
CN111221068B (zh) | 一种基于亚波长光栅结构的起偏器 | |
CN110989080B (zh) | 一种基于反向耦合原理的光栅辅助型起偏器 | |
CN103392149B (zh) | 光闸开关 | |
CN116520493A (zh) | 一种基于薄膜铌酸锂的te模和tm模分离的偏振分束器芯片 | |
US20130272644A1 (en) | Multi-Mode Interference Manipulator | |
CN112462535A (zh) | 一种硅基电光调制与模分复用集成器件 |
Legal Events
Date | Code | Title | Description |
---|---|---|---|
PB01 | Publication | ||
PB01 | Publication | ||
SE01 | Entry into force of request for substantive examination | ||
SE01 | Entry into force of request for substantive examination | ||
WD01 | Invention patent application deemed withdrawn after publication |
Application publication date: 20210101 |
|
WD01 | Invention patent application deemed withdrawn after publication |