CN113009621A - 定向耦合器及其分束器 - Google Patents
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Abstract
本申请公开了一种定向耦合器及其分束器。其中，所述定向耦合器包括：由第一弯曲波导、第一直波导、第二弯曲波导、第二直波导和第三弯曲波导依次连接而形成的第一移相臂，以及由第四弯曲波导、第五弯曲波导和第六弯曲波导依次连接而形成的第二移相臂，并且，第一弯曲波导与第六弯曲波导中心对称，第二弯曲波导与第五弯曲波导中心对称，第三弯曲波导与第四弯曲波导中心对称，第一直波导和第二直波导平行且长度相等，第一直波导和第二直波导均垂直于由第一耦合波导区往第二耦合波导区的方向。本申请实施例中，能够在保持具有较大带宽的情况下，减小器件的长度，保证相位的精度。
Description
技术领域
本申请实施例涉及但不限于硅基光子集成芯片技术领域，尤其涉及一种定向耦合器及其分束器。
背景技术
近些年，随着各种硅光器件性能的不断提高，快速、低成本、高度集成的硅基光子集成芯片亦得到了快速的发展，并逐渐商用化。作为硅基光子集成芯片的基本元件之一，耦合分束器可以实现硅光芯片对不同耦合分光比的要求，一直是行业的研究热点，而低损耗、小尺寸、大带宽的光耦合器更是行业不断追求的目标。而硅光芯片中常用的具有良好带宽特性的定向耦合器，尤其在涉及多波长的硅光芯片中具有极其重要的使用作用。
目前，宽带定向耦合器中多采用宽窄波导相结合的结构方式实现相位调整，或者主要利用圆弧形弯曲波导实现相位的调整。但是，宽窄波导相结合的结构方式会使得定向耦合器的带宽相对减小，并且插损较大、工艺敏感度大，不利于加工；而圆弧形弯曲波导的曲率半径大，不仅会导致器件的尺寸和插损均增大，而且增大的尺寸会导致光程增加，从而会增加相位的误差而劣化器件的性能。
发明内容
以下是对本文详细描述的主题的概述。本概述并非是为了限制权利要求的保护范围。
第一方面，本申请实施例提供了一种定向耦合器及其分束器，能够在保持具有较大带宽的情况下，减小器件的长度，保证相位的精度。
第二方面，本申请实施例提供了一种定向耦合器，包括依次连接的第一耦合波导区、相位控制区和第二耦合波导区，所述相位控制区包括第一移相臂和第二移相臂；
所述第一移相臂包括依次连接的第一弯曲波导、第一直波导、第二弯曲波导、第二直波导和第三弯曲波导，所述第二移相臂包括依次连接的第四弯曲波导、第五弯曲波导和第六弯曲波导；
所述第一弯曲波导与所述第六弯曲波导中心对称，所述第二弯曲波导与所述第五弯曲波导中心对称，所述第三弯曲波导与所述第四弯曲波导中心对称，所述第一直波导和所述第二直波导平行且长度相等，所述第一直波导和所述第二直波导均垂直于由所述第一耦合波导区往所述第二耦合波导区的方向。
第三方面，本申请实施例还提供了一种定向耦合分束器，包括有如上第二方面的定向耦合器。
本申请实施例包括：由第一弯曲波导、第一直波导、第二弯曲波导、第二直波导和第三弯曲波导依次连接而形成的第一移相臂，以及由第四弯曲波导、第五弯曲波导和第六弯曲波导依次连接而形成的第二移相臂，并且，第一弯曲波导与第六弯曲波导中心对称，第二弯曲波导与第五弯曲波导中心对称，第三弯曲波导与第四弯曲波导中心对称，第一直波导和第二直波导平行且长度相等，第一直波导和第二直波导均垂直于由第一耦合波导区往第二耦合波导区的方向。根据本申请实施例提供的方案，第一弯曲波导与第六弯曲波导中心对称，第二弯曲波导与第五弯曲波导中心对称，第三弯曲波导与第四弯曲波导中心对称，即，第一移相臂中的弯曲波导部分和第二移相臂中的弯曲波导部分相同，所以，第一移相臂中的弯曲波导部分和第二移相臂中的弯曲波导部分并不会导致产生相位差，而由于第一移相臂中还设置有相互平行且长度相等的第一直波导和第二直波导，因此可以通过第一直波导和第二直波导进行相位的调整，以使器件的性能能够满足使用需求，而由于利用第一直波导和第二直波导进行相位调整，即可以使第一直波导和第二直波导同步设置为不同的长度而实现不同的相位调整，因此，相比于现有的相位调整的方式，在保持具有较大带宽的情况下，本申请实施例提供的方案具有更优的相位精度，并且更易于实现相位的精确调整；此外，由于第一直波导和第二直波导均垂直于由第一耦合波导区往第二耦合波导区的方向，因此在利用第一直波导和第二直波导实现所需要的相位调整时，并不会增加器件的长度，从而可以达到减小器件的长度的目的。
本申请的其它特征和优点将在随后的说明书中阐述，并且，部分地从说明书中变得显而易见，或者通过实施本申请而了解。本申请的目的和其他优点可通过在说明书、权利要求书以及附图中所特别指出的结构来实现和获得。
附图说明
附图用来提供对本申请技术方案的进一步理解，并且构成说明书的一部分，与本申请的实施例一起用于解释本申请的技术方案，并不构成对本申请技术方案的限制。
图1是本申请一个实施例提供的定向耦合器的俯视结构示意图；
图2是本申请另一实施例提供的定向耦合器的俯视结构示意图；
图3A是常用的圆弧形弯曲波导的示意图；
图3B是本申请一个实施例提供的定向耦合器中采用的快速绝热弯曲波导的示意图；
图3C是本申请另一实施例提供的定向耦合器中采用的欧拉弯曲波导的示意图；
图3D是本申请另一实施例提供的定向耦合器中采用的贝塞尔弯曲波导的示意图；
图4是本申请另一实施例提供的定向耦合器的俯视结构示意图；
图5是图1所示实施例中的定向耦合器在实现8比2耦合分光比时的仿真结果图；
图6是图1所示实施例中的定向耦合器在实现5比5耦合分光比时的仿真结果图。
具体实施方式
为了使本申请的目的、技术方案及优点更加清楚明白，以下结合附图及实施例，对本申请进行进一步详细说明。应当理解，此处所描述的具体实施例仅用以解释本申请，并不用于限定本申请。
需要说明的是，说明书和权利要求书及上述附图中的术语“第一”、“第二”等是用于区别类似的对象，而不必用于描述特定的顺序或先后次序。
本申请提供了一种定向耦合器及其分束器，通过设置由第一弯曲波导、第一直波导、第二弯曲波导、第二直波导和第三弯曲波导依次连接而形成的第一移相臂，以及由第四弯曲波导、第五弯曲波导和第六弯曲波导依次连接而形成的第二移相臂，并且，第一弯曲波导与第六弯曲波导中心对称，第二弯曲波导与第五弯曲波导中心对称，第三弯曲波导与第四弯曲波导中心对称，第一直波导和第二直波导平行且长度相等，第一直波导和第二直波导均垂直于由第一耦合波导区往第二耦合波导区的方向，因此，第一移相臂中的弯曲波导部分和第二移相臂中的弯曲波导部分并不会导致产生相位差，而由于第一移相臂中还设置有相互平行且长度相等的第一直波导和第二直波导，因此可以通过第一直波导和第二直波导进行相位的调整，以使器件的性能能够满足使用需求，而由于利用第一直波导和第二直波导进行相位调整，即可以使第一直波导和第二直波导同步设置为不同的长度而实现不同的相位调整，因此，相比于现有的相位调整的方式，在保持具有较大带宽的情况下，本申请实施例提供的方案具有更优的相位精度，并且更易于实现相位的精确调整；此外，由于第一直波导和第二直波导均垂直于由第一耦合波导区往第二耦合波导区的方向，因此在利用第一直波导和第二直波导实现所需要的相位调整时，并不会增加器件的长度，从而可以达到减小器件的长度的目的。
下面结合附图，对本申请实施例作进一步阐述。
如图1所示，图1是本申请一个实施例提供的定向耦合器的俯视结构示意图。
如图1所示(图中的虚线仅用于区分各个波导)，该定向耦合器100包括：
依次连接的第一耦合波导区、相位控制区和第二耦合波导区，相位控制区包括第一移相臂110和第二移相臂120；
第一移相臂110包括依次连接的第一弯曲波导111、第一直波导112、第二弯曲波导113、第二直波导114和第三弯曲波导115，第二移相臂120包括依次连接的第四弯曲波导121、第五弯曲波导123和第六弯曲波导125；
第一弯曲波导111与第六弯曲波导125中心对称，第二弯曲波导113与第五弯曲波导123中心对称，第三弯曲波导115与第四弯曲波导121中心对称，第一直波导112和第二直波导114平行且长度相等，第一直波导112和第二直波导114均垂直于由第一耦合波导区往第二耦合波导区的方向。
在一实施例中，相位控制区中的第一移相臂110和第二移相臂120可以有不同的实施方式。例如，如图1所示，第一移相臂110和第二移相臂120之间可以为位置对应设置；又如，如图2所示(图中的虚线仅用于区分各个波导)，第一移相臂110和第二移相臂120之间可以为错位设置。对于第一移相臂110和第二移相臂120之间的设置方式，本实施例并不作具体限定。
在一实施例中，第一弯曲波导111、第三弯曲波导115、第四弯曲波导121和第六弯曲波导125，均可以有不同的实施方式。例如，第一弯曲波导111、第三弯曲波导115、第四弯曲波导121和第六弯曲波导125均可以采用快速绝热弯曲波导，也可以采用欧拉弯曲波导，还可以采用贝塞尔弯曲波导，本实施例并不作具体限定。
在一实施例中，第二弯曲波导113和第五弯曲波导123均可以有不同的实施方式。例如，第二弯曲波导113和第五弯曲波导123均可以采用快速绝热弯曲波导，也可以采用欧拉弯曲波导，还可以采用贝塞尔弯曲波导，本实施例并不作具体限定。
值得注意的是，快速绝热弯曲波导是本领域常用的弯曲波导之一，为避免冗余，此处不作具体描述，另外，欧拉弯曲波导是指弯曲波导的曲线符合欧拉螺线，贝塞尔弯曲波导是指弯曲波导的曲线符合贝塞尔曲线。如图3A、图3B、图3C和图3D所示，图3A是常用的圆弧形弯曲波导的示意图，图3B是快速绝热弯曲波导的示意图，图3C是欧拉弯曲波导的示意图，图3D是贝塞尔弯曲波导的示意图，由图3A、图3B、图3C和图3D可知，在相同的插损下，并且在具有同样的波导宽度以及实现同样的光信号的转向角度的情况下，相比于现有常用的圆弧形弯曲波导，快速绝热弯曲波导、欧拉弯曲波导和贝塞尔弯曲波导均具有更大的曲率，因此均具有更短的传输路径，从而有利于减小相位的误差。
在一实施例中，第一弯曲波导111与第六弯曲波导125中心对称，第二弯曲波导113与第五弯曲波导123中心对称，第三弯曲波导115与第四弯曲波导121中心对称，因此，可以认为第一移相臂110中的弯曲波导部分和第二移相臂120中的弯曲波导部分是相同的，即第一移相臂110中的弯曲波导部分和第二移相臂120中的弯曲波导部分并不会导致产生相位差，因此可以避免光程的计算误差，从而可以提高相位的精度；而由于第一移相臂110中还设置有相互平行且长度相等的第一直波导112和第二直波导114，并且第一直波导112和第二直波导114均垂直于由第一耦合波导区往第二耦合波导区的方向，因此可以通过第一直波导112和第二直波导114实现相位的调整，例如根据不同的相位要求而同步设置第一直波导112和第二直波导114为不同的长度，以使器件的性能能够满足使用需求。在实现相同的相位调整的情况下，与通过调整曲线的曲率及走向相比，对直线距离的调整更加便捷准确，因此，本实施例利用第一直波导112和第二直波导114实现相位的调整，能够保证具有更高的相位差精度，从而可以使器件的性能和要求的设计性能更接近。此外，由于第一移相臂110中的弯曲波导部分和第二移相臂120中的弯曲波导部分是相同的，并且第一直波导112和第二直波导114并不会影响光信号的传输带宽，因此，本实施例的定向耦合器100能够具有宽带宽的特性。另外，由于第一直波导112和第二直波导114均垂直于由第一耦合波导区往第二耦合波导区的方向，即第一直波导112和第二直波导114均垂直于如图1中沿左右的方向，因此在利用第一直波导112和第二直波导114实现所需要的相位调整时，并不会增加器件的长度，从而可以达到减小器件的长度的目的。
另外，在一实施例中，第一弯曲波导111和第四弯曲波导121镜像对称，第三弯曲波导115和第六弯曲波导125镜像对称。
在本实施例中，第一弯曲波导111和第四弯曲波导121镜像对称，第三弯曲波导115和第六弯曲波导125镜像对称，即第一移相臂110和第二移相臂120之间采用位置对应设置的方式，具体结构如图1所示，不仅能够保证相位的精度，还能够便于器件的生产制作。
另外，在一实施例中，参照图1，第一耦合波导区包括第一耦合波导210和第二耦合波导220，第二耦合波导区包括第三耦合波导230和第四耦合波导240；第一耦合波导210和第一弯曲波导111连接，第三弯曲波导115和第三耦合波导230连接，第二耦合波导220和第四弯曲波导121连接，第六弯曲波导125和第四耦合波导240连接。
在一实施例中，在第一耦合波导210中传输的光信号可以被耦合到第二耦合波导220，此时，在第一耦合波导210中传输的直通光信号会通过第一弯曲波导111进入到第一移相臂110中，而在第二耦合波导220中传输的耦合光信号则会通过第四弯曲波导121进入到第二移相臂120中，从而可以使直通光信号和耦合光信号产生相位差，以实现对光信号的相位控制；而经过相位调整后的直通光信号和耦合光信号，会对应传输到第三耦合波导230和第四耦合波导240中，再次进行耦合，以满足不同耦合分光比的要求。
在一实施例中，第一耦合波导210和第二耦合波导220的长度可以相等，也可以不相等；当第一耦合波导210和第二耦合波导220的长度相等时，第一耦合波导区的有效耦合长度即为第一耦合波导210的长度或者第二耦合波导220的长度；当第一耦合波导210和第二耦合波导220的长度不相等时，第一耦合波导区的有效耦合长度为第一耦合波导210的长度和第二耦合波导220的长度中的较短的一个。基于同样的原理，第三耦合波导230和第四耦合波导240的长度可以相等，也可以不相等，在此不再赘述。
另外，在一实施例中，参照图1，该定向耦合器100还包括输入波导区和输出波导区，输入波导区包括第一输入波导310和第二输入波导320，输出波导区包括第一输出波导410和第二输出波导420，第一输入波导310与第一耦合波导210连接，第二输入波导320与第二耦合波导220连接，第一输出波导410与第三耦合波导230连接，第二输出波导420与第四耦合波导240连接。
在一实施例中，参照图1，当光信号从第二输入波导320输入时，光信号会经过第一耦合波导210而耦合到第二耦合波导220，此时，在第一耦合波导210中传输的直通光信号会通过第一弯曲波导111进入到第一移相臂110中，而在第二耦合波导220中传输的耦合光信号则会通过第四弯曲波导121进入到第二移相臂120中，从而可以使直通光信号和耦合光信号产生相位差，以实现对光信号的相位控制；而经过相位调整后的直通光信号和耦合光信号，会对应传输到第三耦合波导230和第四耦合波导240中，在第三耦合波导230中传输的直通光信号会被耦合到第四耦合波导240中，而在第四耦合波导240中传输的耦合光信号则会被耦合到第三耦合波导230中，因此，第三耦合波导230和第四耦合波导240中均可以传输有具有不同相位的多个光信号，所以，第一输出波导410和第二输出波导420均可以容纳更多的波长通道，从而可以工作在更大的波长范围。
如图4所示(图中的虚线仅用于区分各个波导)，在一实施例中，相位控制区还包括长度相等的第三直波导122和第四直波导124，第三直波导122设置于第四弯曲波导121和第五弯曲波导123之间，第四直波导124设置于第五弯曲波导123和第六弯曲波导125之间，第三直波导122和第四直波导124的长度与第一直波导112和第二直波导114的长度不相等，第一直波导112、第二直波导114、第三直波导122和第四直波导124相互平行。
在一实施例中，第三直波导122和第四直波导124长度相等，并且第三直波导122和第四直波导124的长度与第一直波导112和第二直波导114的长度不相等，第一直波导112、第二直波导114、第三直波导122和第四直波导124相互平行，因此，可以根据第三直波导122和第一直波导112之间的距离差而实现对相位的调整，以使器件的性能能够满足使用需求。在实现相同的相位调整的情况下，与通过调整曲线的曲率及走向相比，对直线距离的调整更加便捷准确，因此，本实施例利用第三直波导122和第一直波导112之间的距离差实现相位的调整，能够保证具有更高的相位差精度，从而可以使器件的性能和要求的设计性能更接近。另外，由于第一直波导112和第二直波导114均垂直于由第一耦合波导区往第二耦合波导区的方向，即第一直波导112和第二直波导114均垂直于如图4中沿左右的方向，所以，第三直波导122和第四直波导124也垂直于如图4中沿左右的方向，因此，在利用第三直波导122和第一直波导112之间的距离差实现所需要的相位调整时，并不会增加器件的长度，从而可以达到减小器件的长度的目的。
另外，在一实施例中，参照图1，第一耦合波导区的长度和第二耦合波导区的长度不相等。
在本实施例中，可以通过对第一耦合波导区的长度和第二耦合波导区的长度进行选择设置，从而实现对定向耦合器100的耦合分光比的控制。
本实施例的定向耦合器100的工作原理可通过如下公式进行说明：
其中，
其中，MDC1为第一耦合波导区的传输矩阵，MDC2为第二耦合波导区的传输矩阵，MP为相位控制区的传输矩阵；t1 2为第一耦合波导区的传输系数，t2 2为第二耦合波导区的传输系数，k1 2为第一耦合波导区的耦合系数，k2 2为第二耦合波导区的耦合系数，t1 2+k1 2＝t2 2+k2 2＝1，i用于指示复数的虚部；ΔL表示第一移相臂110和第二移相臂120之间的长度差值，例如第一直波导112的长度值或者第一直波导112和第三直波导122之间的长度差值；β为传播常数；I1为从第一输入波导310输入的光信号功率值，I2为从第二输入波导320输入的光信号功率值，O1为从第一输出波导410输出的光信号功率值，O2为从第二输出波导420输出的光信号功率值。
需要说明的是，当光信号从第一输入波导310输入时，t1 2为光信号在第一耦合波导210中进行传输时的传输系数，t2 2为光信号在第三耦合波导230中进行传输时的传输系数，k1 2为光信号耦合到第二耦合波导220时的耦合系数，k2 2为光信号耦合到第四耦合波导240时的耦合系数；基于同样的原理，当光信号从第二输入波导320输入时，t1 2为光信号在第二耦合波导220中进行传输时的传输系数，t2 2为光信号在第四耦合波导240中进行传输时的传输系数，k1 2为光信号耦合到第一耦合波导210时的耦合系数，k2 2为光信号耦合到第三耦合波导230时的耦合系数。
在一实施例中，可以通过设置合适的传输系数t1 2和传输系数t2 2，或者通过设置合适的耦合系数k1 2和耦合系数k2 2，并且通过选择合适的长度差值ΔL，从而可以使得第二耦合波导区的输出功率在对应的波段中变得平坦，并且可以实现所需要的耦合分光比。
在一实施例中，可以采用粒子群优化算法(Particle Swarm Optimization，PSO)对传输系数t1 2、传输系数t2 2和长度差值ΔL进行遍历优化，或者对耦合系数k1 2、耦合系数k2 2和长度差值ΔL进行遍历优化，从而可以选取最佳的设计参数，实现所需要的定向耦合器100，以实现所需要的耦合分光比。
针对本申请实施例所提供的定向耦合器，下面以具体示例对其工作过程进行说明。
示例一
基于图1所示的结构，输入光信号从第二输入波导320输入到定向耦合器100中，当输入光信号传输到第一耦合波导区时，输入光信号会被分成在第二耦合波导220中传输的直通光信号和在第一耦合波导210中传输的耦合光信号，随后，直通光信号和耦合光信号分别在对应的第一移相臂110和第二移相臂120中经过不同的光程，从而产生特定的相位差，接着，相互之间存在相位差的直通光信号和耦合光信号会在第二耦合波导区中进行二次耦合，然后，第一输出波导410和第二输出波导420分别输出具有特定分光比的两个光信号，并且具有宽带宽的特性。
在该示例中，该定向耦合器100采用全刻蚀的硅波导，输入波导区、第一耦合波导区、相位控制区、第二耦合波导区和输出波导区中的各个波导的宽度均为420nm，高度均为220nm，相互配合以包裹各个波导的上包层和下包层均采用二氧化硅，第一耦合波导区中的传输系数t1 2为0.54，第二耦合波导区中的传输系数t2 2为0.79，第一耦合波导210和第二耦合波导220之间的间距以及第三耦合波导230和第四耦合波导240之间的间距均为20nm，第一弯曲波导111、第二弯曲波导113、第三弯曲波导115、第四弯曲波导121、第五弯曲波导123和第六弯曲波导125均采用贝塞尔弯曲波导，第一直波导112和第二直波导114的长度均为314nm。如图5所示，图5是本示例中的定向耦合器在实现8比2耦合分光比时的仿真结果图，根据图5所示的结果可知，本示例中的定向耦合器可以很好的实现了8比2耦合分光比，并且具有宽带宽的特性。
示例二
基于图1所示的结构，输入光信号从第二输入波导320输入到定向耦合器100中，当输入光信号传输到第一耦合波导区时，输入光信号会被分成在第二耦合波导220中传输的直通光信号和在第一耦合波导210中传输的耦合光信号，随后，直通光信号和耦合光信号分别在对应的第一移相臂110和第二移相臂120中经过不同的光程，从而产生特定的相位差，接着，相互之间存在相位差的直通光信号和耦合光信号会在第二耦合波导区中进行二次耦合，然后，第一输出波导410和第二输出波导420分别输出具有特定分光比的两个光信号，并且具有宽带宽的特性。
在该示例中，该定向耦合器100采用全刻蚀的硅波导，输入波导区、第一耦合波导区、相位控制区、第二耦合波导区和输出波导区中的各个波导的宽度均为420nm，高度均为220nm，相互配合以包裹各个波导的上包层和下包层均采用二氧化硅，第一耦合波导区中的传输系数t1 2为0.14，第二耦合波导区中的传输系数t2 2为0.7，第一耦合波导210和第二耦合波导220之间的间距以及第三耦合波导230和第四耦合波导240之间的间距均为20nm，第一弯曲波导111、第二弯曲波导113、第三弯曲波导115、第四弯曲波导121、第五弯曲波导123和第六弯曲波导125均采用贝塞尔弯曲波导，第一直波导112和第二直波导114的长度均为336nm。如图6所示，图6是本示例中的定向耦合器在实现5比5耦合分光比时的仿真结果图，根据图6所示的结果可知，本示例中的定向耦合器可以很好的实现了5比5耦合分光比，并且具有宽带宽的特性。
此外，本申请的另一个实施例还提供了一种定向耦合分束器，该定向耦合分束器包括有如上所述任一实施例中的定向耦合器100。该定向耦合分束器具有由上述任一实施例中的定向耦合器100所带来的有益效果，例如，该定向耦合分束器通过设置由第一弯曲波导111、第一直波导112、第二弯曲波导113、第二直波导114和第三弯曲波导115依次连接而形成的第一移相臂110，以及由第四弯曲波导121、第五弯曲波导123和第六弯曲波导125依次连接而形成的第二移相臂120，并且，第一弯曲波导111与第六弯曲波导125中心对称，第二弯曲波导113与第五弯曲波导123中心对称，第三弯曲波导115与第四弯曲波导121中心对称，第一直波导112和第二直波导114平行且长度相等，第一直波导112和第二直波导114均垂直于由第一耦合波导区往第二耦合波导区的方向，因此，第一移相臂110中的弯曲波导部分和第二移相臂120中的弯曲波导部分并不会导致产生相位差，而由于第一移相臂110中还设置有相互平行且长度相等的第一直波导112和第二直波导114，因此可以通过第一直波导112和第二直波导114进行相位的调整，以使器件的性能能够满足使用需求，而由于利用第一直波导112和第二直波导114进行相位调整，即可以使第一直波导112和第二直波导114同步设置为不同的长度而实现不同的相位调整，因此，相比于现有的相位调整的方式，在保持具有较大带宽的情况下，本申请实施例提供的方案具有更优的相位精度，并且更易于实现相位的精确调整；此外，由于第一直波导112和第二直波导114均垂直于由第一耦合波导区往第二耦合波导区的方向，因此在利用第一直波导112和第二直波导114实现所需要的相位调整时，并不会增加器件的长度，从而可以达到减小器件的长度的目的。
以上是对本申请的较佳实施进行了具体说明，但本申请并不局限于上述实施方式，熟悉本领域的技术人员在不违背本申请精神的前提下还可作出种种的等同变形或替换，这些等同的变形或替换均包含在本申请权利要求所限定的范围内。
Claims (9)
1.一种定向耦合器，其特征在于，包括依次连接的第一耦合波导区、相位控制区和第二耦合波导区，所述相位控制区包括第一移相臂和第二移相臂；
所述第一移相臂包括依次连接的第一弯曲波导、第一直波导、第二弯曲波导、第二直波导和第三弯曲波导，所述第二移相臂包括依次连接的第四弯曲波导、第五弯曲波导和第六弯曲波导；
所述第一弯曲波导与所述第六弯曲波导中心对称，所述第二弯曲波导与所述第五弯曲波导中心对称，所述第三弯曲波导与所述第四弯曲波导中心对称，所述第一直波导和所述第二直波导平行且长度相等，所述第一直波导和所述第二直波导均垂直于由所述第一耦合波导区往所述第二耦合波导区的方向。
2.根据权利要求1所述的定向耦合器，其特征在于，所述第一弯曲波导和所述第四弯曲波导镜像对称，所述第三弯曲波导和所述第六弯曲波导镜像对称。
3.根据权利要求1所述的定向耦合器，其特征在于，所述第一耦合波导区包括第一耦合波导和第二耦合波导，所述第二耦合波导区包括第三耦合波导和第四耦合波导；所述第一耦合波导和所述第一弯曲波导连接，所述第三弯曲波导和所述第三耦合波导连接，所述第二耦合波导和所述第四弯曲波导连接，所述第六弯曲波导和所述第四耦合波导连接。
4.根据权利要求3所述的定向耦合器，其特征在于，还包括输入波导区和输出波导区，所述输入波导区包括第一输入波导和第二输入波导，所述输出波导区包括第一输出波导和第二输出波导，所述第一输入波导与所述第一耦合波导连接，所述第二输入波导与所述第二耦合波导连接，所述第一输出波导与所述第三耦合波导连接，所述第二输出波导与所述第四耦合波导连接。
5.根据权利要求1至4任一所述的定向耦合器，其特征在于，所述相位控制区还包括长度相等的第三直波导和第四直波导，所述第三直波导设置于所述第四弯曲波导和所述第五弯曲波导之间，所述第四直波导设置于所述第五弯曲波导和所述第六弯曲波导之间，所述第三直波导和所述第四直波导的长度与所述第一直波导和所述第二直波导的长度不相等，所述第一直波导、第二直波导、第三直波导和第四直波导相互平行。
6.根据权利要求1所述的定向耦合器，其特征在于，所述第一耦合波导区的长度和所述第二耦合波导区的长度不相等。
7.根据权利要求1所述的定向耦合器，其特征在于，所述第一弯曲波导、所述第三弯曲波导、所述第四弯曲波导和所述第六弯曲波导均为如下之一：
快速绝热弯曲波导；
欧拉弯曲波导；
贝塞尔弯曲波导。
8.根据权利要求1所述的定向耦合器，其特征在于，所述第二弯曲波导和所述第五弯曲波导均为如下之一：
快速绝热弯曲波导；
欧拉弯曲波导；
贝塞尔弯曲波导。
9.一种定向耦合分束器，其特征在于，包括有如权利要求1至8中任意一项所述的定向耦合器。
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