CN112666652B - 一种偏振无关的光功率分束器 - Google Patents

一种偏振无关的光功率分束器 Download PDF

Info

Publication number
CN112666652B
CN112666652B CN202011570275.0A CN202011570275A CN112666652B CN 112666652 B CN112666652 B CN 112666652B CN 202011570275 A CN202011570275 A CN 202011570275A CN 112666652 B CN112666652 B CN 112666652B
Authority
CN
China
Prior art keywords
mode
waveguide
optical power
spot
mode converter
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.)
Active
Application number
CN202011570275.0A
Other languages
English (en)
Other versions
CN112666652A (zh
Inventor
吴文昊
耿安兵
王群
杨睿
胡文良
Current Assignee (The listed assignees may be inaccurate. Google has not performed a legal analysis and makes no representation or warranty as to the accuracy of the list.)
717th Research Institute of CSIC
Original Assignee
717th Research Institute of CSIC
Priority date (The priority date 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 date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by 717th Research Institute of CSIC filed Critical 717th Research Institute of CSIC
Priority to CN202011570275.0A priority Critical patent/CN112666652B/zh
Publication of CN112666652A publication Critical patent/CN112666652A/zh
Application granted granted Critical
Publication of CN112666652B publication Critical patent/CN112666652B/zh
Active legal-status Critical Current
Anticipated expiration legal-status Critical

Links

Images

Landscapes

  • Optical Integrated Circuits (AREA)

Abstract

本发明涉及一种偏振无关的光功率分束器，模斑均分器包括对称设置的两个弯曲波导，模式转换器的光输出端和模斑均分器的光输入端连接；包层设置于模式转换器和模斑均分器的外侧并完全包裹模式转换器和模斑均分器；TE偏振态的光入射光功率分束器时，在模斑均分器处能量被等分为两份后分别从两个弯曲波导输出；TM偏振态的光入射光功率分束器时，经过模式转换器变为TE1模式得到两个能量相同的光斑，两个光斑在模斑均分器处被等分为两份并分别从两个弯曲波导输出；结构具有对称性，两个输出功率一定相同，因而具有更大的工作带宽；结构简单，对加工工艺的精度要求较低，实现具有较大带宽、制作工艺简单、与其他波导器件兼容性好的偏振无关分束器。

Description

一种偏振无关的光功率分束器
技术领域
本发明涉及集成光子器件技术领域，尤其涉及一种偏振无关的光功率分束器。
背景技术
光功率分束器是集成光学系统中的关键器件，由于集成波导普遍存在偏振相关性，因此通常需要针对不同的入射光偏振态来设计分束器，增加了设计复杂度。针对这个问题，人们提出偏振无关的功率分束器。目前的方案主要有光栅型和定向耦合型，前者结构复杂，后者带宽较窄。中国发明专利申请CN201910374206.3公开了一种基于亚波长结构的定向耦合型偏振无关分束器，该方案带宽较窄且采用的是空气包层，难以兼容其他常见采用二氧化硅包层的硅基集成器件。
发明内容
本发明针对现有技术中存在的技术问题，提供一种偏振无关的光功率分束器，解决现有技术中偏振无关的光功率分束器结构复杂、带宽较窄的问题。
本发明解决上述技术问题的技术方案如下：一种偏振无关的光功率分束器，包括：模式转换器、模斑均分器以及包层1；所述模斑均分器包括对称设置的两个弯曲波导，所述模式转换器的光输出端和所述模斑均分器的光输入端连接；所述包层1设置于所述模式转换器和模斑均分器的外侧并完全包裹所述模式转换器和模斑均分器；
TE偏振态的光入射所述光功率分束器时，经过所述模式转换器不发生变化，在所述模斑均分器处能量被等分为两份后分别从两个所述弯曲波导输出；
TM偏振态的光入射所述光功率分束器时，经过所述模式转换器变为TE1模式得到两个能量相同的光斑，两个所述光斑在所述模斑均分器处被等分为两份并分别从两个所述弯曲波导输出。。
本发明的有益效果是：本发明提供的一种偏振无关的光功率分束器，结构具有对称性，两个输出功率一定相同，因而具有更大的工作带宽；结构简单，对加工工艺的精度要求较低，实现具有较大带宽、制作工艺简单、与其他波导器件兼容性好的偏振无关分束器。
在上述技术方案的基础上，本发明还可以做如下改进。
进一步，所述包层1的材料为二氧化硅；所述模式转换器和所述模斑均分器的材料均为硅。
进一步，所述包层1的厚度的范围是2-10μm。
进一步，所述模式转换器为双层结构，包括位于上层的拉锥波导3和位于下层的浅刻蚀波导2；
所述拉锥波导3和浅刻蚀波导2共底面设置，且长度方向上的起点和终点重合；
所述拉锥波导3的宽度从起点到终点线性增大；所述浅刻蚀波导2的宽度从起点中点线性增大，从中点到终点线性减小。
进一步，所述拉锥波导3的厚度范围为200-240nm，长度范围为80-120μm，起点处的宽度范围为400nm-500nm，终点处的宽度在800nm-1μm。
进一步，所述浅刻蚀波导2的厚度范围为70-110nm，长度范围为80-120μm，中点处的宽度范围为1.35-1.75μm。
进一步，所述弯曲波导为S型弯曲波导，包括相同结构对称设置的第一S型弯曲波导401和第二S型弯曲波导402。
进一步，所述弯曲波导与所述模式转换器共底面设置；
所述S型弯曲波导厚度范围为200-240nm，半径在10μm以上，角度范围在30°-60°，宽度为所述拉锥波导3的最大宽度的一半。
采用上述进一步方案的有益效果是：使用二氧化硅包层，和其它硅基波导器件的兼容性更好。
附图说明
图1为本发明实施例提供的一种偏振无关光功率分束器的俯视结构图；
图2为本发明实施例提供的一种偏振无关光功率分束器的侧视图。
附图中，各标号所代表的部件列表如下：
1、包层，2、浅刻蚀波导，3、拉锥波导，401、第一S型弯曲波导，402、第二S型弯曲波导。
具体实施方式
以下结合附图对本发明的原理和特征进行描述，所举实例只用于解释本发明，并非用于限定本发明的范围。
本发明提供的一种偏振无关的光功率分束器，如图1和图2所示分别为本发明实施例提供的一种偏振无关光功率分束器的俯视结构图和侧视图，结合图1和图2可知，该光功率分束器包括：模式转换器、模斑均分器以及包层1；模斑均分器包括对称设置的两个弯曲波导，模式转换器的光输出端和模斑均分器的光输入端连接；包层1设置于模式转换器和模斑均分器的外侧并完全包裹模式转换器和模斑均分器。
TE偏振态的光入射光功率分束器时，经过模式转换器不发生变化，在模斑均分器处能量被等分为两份后分别从两个弯曲波导输出。
TM偏振态的光入射光功率分束器时，经过模式转换器变为TE1模式得到两个能量相同的光斑，两个光斑在模斑均分器处被等分为两份并分别从两个弯曲波导输出，实现了偏振无关的光功率分束。
本发明提供的一种偏振无关的光功率分束器，结构具有对称性，两个输出功率一定相同，因而具有更大的工作带宽；结构简单，对加工工艺的精度要求较低，实现具有较大带宽、制作工艺简单、与其他波导器件兼容性好的偏振无关分束器。
实施例1
本发明提供的实施例1为本发明提供的一种偏振无关的光功率分束器的实施例，结合图1和图2可知，该光功率分束器包括：模式转换器、模斑均分器以及包层1；模斑均分器包括对称设置的两个弯曲波导，模式转换器的光输出端和模斑均分器的光输入端连接；包层1设置于模式转换器和模斑均分器的外侧并完全包裹模式转换器和模斑均分器。
TE偏振态的光入射光功率分束器时，经过模式转换器不发生变化，在模斑均分器处能量被等分为两份后分别从两个弯曲波导输出。
TM偏振态的光入射光功率分束器时，经过模式转换器变为TE1模式得到两个能量相同的光斑，两个光斑在模斑均分器处被等分为两份并分别从两个弯曲波导输出，实现了偏振无关的光功率分束。
优选的，包层1的材料为二氧化硅；模式转换器和模斑均分器的材料均为硅。
使用二氧化硅包层，和其它硅基波导器件的兼容性更好。
包层1的厚度的范围是2-10μm。
具体实施中，该厚度可以为5μm，完全包围模式转换器和模斑均分器。
优选的，模式转换器为双层结构，包括位于上层的拉锥波导3和位于下层的浅刻蚀波导2。
拉锥波导3和浅刻蚀波导2共底面设置，且长度方向上的起点和终点重合。
拉锥波导3的宽度从起点到终点线性增大；浅刻蚀波导2的宽度从起点中点线性增大，从中点到终点线性减小。
拉锥波导3的厚度范围为200-240nm，长度范围为80-120μm，起点处的宽度范围为400nm-500nm，终点处的宽度在800nm-1μm。
具体实施中可以为厚度220nm，长度100μm，起点处的宽度为450nm，终点处的宽度为900nm。
浅刻蚀波导2的厚度范围为70-110nm，长度范围为80-120μm，中点处的宽度范围为1.35-1.75μm。
具体实施中可以为厚度90nm，长度100μm，中点处的宽度为1.55μm。
优选的，弯曲波导为S型弯曲波导，包括相同结构对称设置的第一S型弯曲波导401和第二S型弯曲波导402。
弯曲波导与模式转换器共底面设置。
S型弯曲波导厚度范围为200-240nm，半径在10μm以上，角度范围在30°-60°，宽度为拉锥波导3的最大宽度的一半。
具体实施中，该S型弯曲波导厚度可以为220nm，半径的优选值为15μm，角度的优选值为45°
以上所述仅为本发明的较佳实施例，并不用以限制本发明，凡在本发明的精神和原则之内，所作的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本发明的保护范围之内。

Claims (7)

1.一种偏振无关的光功率分束器，其特征在于，所述光功率分束器包括：模式转换器、模斑均分器以及包层(1)；所述模斑均分器包括对称设置的两个弯曲波导，所述模式转换器的光输出端和所述模斑均分器的光输入端连接；所述包层( 1) 设置于所述模式转换器和模斑均分器的外侧并完全包裹所述模式转换器和模斑均分器；
TE偏振态的光入射所述光功率分束器时，经过所述模式转换器不发生变化，在所述模斑均分器处能量被等分为两份后分别从两个所述弯曲波导输出；
TM偏振态的光入射所述光功率分束器时，经过所述模式转换器变为TE1模式得到两个能量相同的光斑，两个所述光斑在所述模斑均分器处被等分为两份并分别从两个所述弯曲波导输出；
所述模式转换器为双层结构，包括位于上层的拉锥波导(3)和位于下层的浅刻蚀波导(2)；
所述拉锥波导(3)和浅刻蚀波导(2)共底面设置，且长度方向上的起点和终点重合；
所述拉锥波导(3)的宽度从起点到终点线性增大；所述浅刻蚀波导(2)的宽度从起点中点线性增大，从中点到终点线性减小。
2.根据权利要求1所述的光功率分束器，其特征在于，所述包层(1)的材料为二氧化硅；所述模式转换器和所述模斑均分器的材料均为硅。
3.根据权利要求1所述的光功率分束器，其特征在于，所述包层(1)的厚度的范围是2-10μm。
4.根据权利要求1所述的光功率分束器，其特征在于，所述拉锥波导(3)的厚度范围为200-240nm，长度范围为80-120μm，起点处的宽度范围为400nm-500nm，终点处的宽度在800nm-1μm。
5.根据权利要求1所述的光功率分束器，其特征在于，所述浅刻蚀波导(2)的厚度范围为70-110nm，长度范围为80-120μm，中点处的宽度范围为1.35-1.75μm。
6.根据权利要求1所述的光功率分束器，其特征在于，所述弯曲波导为S型弯曲波导，包括相同结构对称设置的第一S型弯曲波导(401)和第二S型弯曲波导(402)。
7.根据权利要求6所述的光功率分束器，其特征在于，所述弯曲波导与所述模式转换器共底面设置；
所述S型弯曲波导厚度范围为200-240nm，半径在10μm以上，角度范围在30°-60°，宽度为所述拉锥波导3的最大宽度的一半。
CN202011570275.0A 2020-12-26 2020-12-26 一种偏振无关的光功率分束器 Active CN112666652B (zh)

Priority Applications (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
CN202011570275.0A CN112666652B (zh) 2020-12-26 2020-12-26 一种偏振无关的光功率分束器

Applications Claiming Priority (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
CN202011570275.0A CN112666652B (zh) 2020-12-26 2020-12-26 一种偏振无关的光功率分束器

Publications (2)

Publication Number Publication Date
CN112666652A CN112666652A (zh) 2021-04-16
CN112666652B true CN112666652B (zh) 2022-03-01

Family

ID=75409905

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
CN202011570275.0A Active CN112666652B (zh) 2020-12-26 2020-12-26 一种偏振无关的光功率分束器

Country Status (1)

Country Link
CN (1) CN112666652B (zh)

Families Citing this family (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN117075257A (zh) * 2023-09-05 2023-11-17 南通大学 一种te0模式和te1模式功率均分器

Citations (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
FR2672730A1 (fr) * 1991-02-12 1992-08-14 Thomson Tubes Electroniques Dispositif convertisseur de modes et diviseur de puissance pour tube hyperfrequence et tube hyperfrequence comprenant un tel dispositif.

Family Cites Families (6)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN103412367B (zh) * 2013-07-19 2015-08-19 浙江大学 一种集成光波导芯片的片上偏振不依赖系统
US20150104130A1 (en) * 2013-10-14 2015-04-16 Cisco Technology, Inc. Optical power splitter
US9864141B1 (en) * 2016-12-09 2018-01-09 Inphi Corporation Silicon-waveguide-based broadband polarization beam rotator
CN110187439B (zh) * 2019-05-07 2020-11-13 南京邮电大学 一种偏振无关分束器
CN110618487B (zh) * 2019-09-09 2020-06-30 东南大学 一种基于亚波长光栅结构的多模干涉型偏振不敏感功分器
US12019270B2 (en) * 2020-08-27 2024-06-25 Intel Corporation Multi-layer silicon photonics apparatus

Patent Citations (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
FR2672730A1 (fr) * 1991-02-12 1992-08-14 Thomson Tubes Electroniques Dispositif convertisseur de modes et diviseur de puissance pour tube hyperfrequence et tube hyperfrequence comprenant un tel dispositif.

Also Published As

Publication number Publication date
CN112666652A (zh) 2021-04-16

Similar Documents

Publication Publication Date Title
US7251406B2 (en) Optical waveguide termination with vertical and horizontal mode shaping
US10018789B2 (en) Method and apparatus for coupling optical waveguide to single-mode fiber
CN108983352B (zh) 一种端面耦合器及其制备方法
US8000565B2 (en) Buried dual taper waveguide for passive alignment and photonic integration
WO2011136741A1 (en) An optical arrangement and a method of forming the same
CN109407229B (zh) 一种端面耦合器
US9575251B1 (en) Optical mode converter having multiple regions
US20160306117A1 (en) Tapered polymer waveguide
US20030174956A1 (en) Polarization insensitive modal field transformer for high index contrast waveguide devices
EP3494424B1 (en) An optical beam spot size convertor
CN115079345B (zh) 一种基于双锥形非对称定向耦合器型光偏振分束旋转器
EP1461651A1 (en) Optical waveguide termination with vertical and horizontal mode shaping
CN112666652B (zh) 一种偏振无关的光功率分束器
CN114384632A (zh) 一种基于阵列波导光栅和波导型探测器的模斑转换器
CN114114535A (zh) 多层硅光子装置
WO2021108967A1 (zh) 模斑转换器及其制备方法、硅光器件和光通信设备
CN215678846U (zh) 一种端面耦合器
Teng et al. Effect of waveguide surface roughness on the fiber coupling efficiency of inverse tapers
CN113376743B (zh) 一种基于长周期光栅的模斑转换器
CN106468810B (zh) 一种光斑转换器及光学装置
WO2017124032A1 (en) Optical waveguide device using vertically stacked de-centered bend structures for high-to-low index optical mode transforming
CN112014925B (zh) 一种用于硅光芯片的模斑转换器
CN107924024B (zh) 一种锥形波导及硅基芯片
JP5438080B2 (ja) スポットサイズ変換器
CN114839722B (zh) 一种异构多模波导耦合器

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
GR01 Patent grant
GR01 Patent grant