CN118050849B - 基于铌酸锂的光学陀螺用光引擎、加工方法及工作方法 - Google Patents

Abstract

本发明公开了基于铌酸锂的光学陀螺用光引擎、加工方法及工作方法，属于光学器件集成领域，包括集成布置且依次经薄膜铌酸锂脊波导进行光级联的光源、起偏器、光分束器、调制器和探测器，薄膜铌酸锂脊波导包括铌酸锂波导层以及分别包覆于铌酸锂波导层上下两侧的SiO₂上包层和SiO₂下包层，铌酸锂波导层包括SOI晶圆基底层和铌酸锂薄膜。本发明采用上述基于铌酸锂的光学陀螺用光引擎、加工方法及工作方法，混合集成了光源，起偏器、分束器、调制器和探测器，在保证原有分立器件性能的同时，实现了器件组合整体结构的小型化。

Description

基于铌酸锂的光学陀螺用光引擎、加工方法及工作方法

技术领域

本发明涉及光学器件集成技术领域，尤其涉及基于铌酸锂的光学陀螺用光引擎、加工方法及工作方法。

背景技术

集成光学模块是目前光通信、传感等领域的研究热点，是未来光电磁学相关领域的主要发展方向，集成光学技术可实现分立光学器件的小型化与集成化，实现批量化生产，从而降低生产成本，掌握完整的集成光学核心技术可以使企业在市场中占据更多的份额，提高企业竞争力。

基于Sagnac效应（萨格纳克效应）的角速度传感光学陀螺也正朝着集成化、小型化的方向发展，如何在尽量保持集成光陀螺的精度与分立器件相当的同时，大幅度减小陀螺整体尺寸，降低生产成本是集成光学陀螺研究的热门话题。然而，集成光学陀螺需要使用SLD光源（超辐射发光二极管）、光探测器、光调制器等有源器件，与目前较为成熟的广泛应用于电子领域的CMOS加工工艺不同的是，所用不同材料之间由于晶格常数的不匹配而具有一定的不兼容性，增加了有源器件和无源器件或不同种类的器件彼此之间高效集成的困难度，在功能器件整体性能保持相对优良的同时，集成光学陀螺芯片体积和生产成本很难进一步下降，因此，寻找能同时实现不同功能器件包括有源和无源器件的材料，以及提高不同材料工艺加工及彼此间集成的整体水平是限制集成光学发展的当务之急。

同时，在应用较多的波导芯层材料中，铌酸锂材料具有相对较高的电光系数和优良的线性电光效应，广泛应用于制作光调制器，随着加工工艺的进步，可以制作与包层材料折射率对比度更大的薄膜铌酸锂脊波导，这种波导结构对光场有更强的束缚能力，光的传输损耗和调制时金属电极对光的吸收损耗更小，因此促进了并不局限于铌酸锂调制器的其他铌酸锂分立光模块的发展，包括铌酸锂光分束器、光起偏器、光隔离器、光谐振腔、光探测器（基于键合工艺）、光源（基于离子扩散或键合工艺）等器件，这使得利用铌酸锂进行光互连的集成光学陀螺混合集成芯片的发展成为可能。但目前对基于铌酸锂材料应用于调制器之外的光学陀螺混合集成芯片研究仍处在发展初级阶段。

发明内容

为解决上述问题，本发明提供一种基于铌酸锂的光学陀螺用光引擎、加工方法及工作方法，混合集成了光源，起偏器、分束器、调制器和探测器，在保证原有分立器件性能的同时，实现了器件组合整体结构的小型化。

为实现上述目的，本发明提供了基于铌酸锂的光学陀螺用光引擎，包括集成布置且依次经薄膜铌酸锂脊波导进行光级联的光源、起偏器、光分束器、调制器和探测器，薄膜铌酸锂脊波导包括铌酸锂波导层以及分别包覆于铌酸锂波导层上下两侧的SiO₂上包层和SiO₂下包层，铌酸锂波导层包括SOI晶圆基底层和铌酸锂薄膜。

优选的，薄膜铌酸锂脊波导为拉锥结构或阵列波导光栅结构；当薄膜铌酸锂脊波导为拉锥结构时，光源与薄膜铌酸锂脊波导的侧部对准；当薄膜铌酸锂脊波导为阵列波导光栅结构时，光源与薄膜铌酸锂脊波导的顶端对准；

铌酸锂波导层包括rib层和slab层，rib层为靠近slab层的方向逐渐变窄的锥波导，slab层为向远离rib层的方向逐渐变窄的锥波导或者三叉戟型波导。

优选的，光源经空间光耦合的方式与薄膜铌酸锂脊波导耦合；

光源为管芯材料为磷化铟、输出功率在200~300w之间、光谱宽度大于100nm、偏振消光比小于1dB的SLD光源，且SLD光源和薄膜铌酸锂脊波导之间设置有SLD光源发射的点光汇聚为平行光的聚光透镜。

优选的，起偏器为单级结构或者多级级联结构；

起偏器的输入模式为TE模式混合TM模式，输出模式为TE模式；

起偏器包括上波导和下波导，上波导包括依次设置的第一输入直波导、中间弧形波导和输出波导，输出波导包括输入端与中间弧形波导连接的第一分支输出直波导、第二分支输出直波导和总输出直波导，第一分支输出直波导的输出端和第二分支输出直波导的输出端均与总输出直波导的输入端连接；

下波导包括与第一输入直波导平行布置且用于耦合第一输入直波导中TM模式的第二输入直波导和用于将TM模式转化为TE模式并耦合至第二分支输出直波导的耦合波导。

优选的，分束器包括与起偏器级联的输入端、与调制器级联的第一输出端和第二输出端以及与探测器级联的第三输出端，且第一输出端和第二输出端间距大于1.5μm；

分束器为双Y分支分束器、1×2MMI级联分束器或定向分束器；

1×2MMI级联分束器包括链接波导以及分别设置于链接波导两端的输入多模波导和输出多模波导，输入多模波导的长度为输出多模波导的两倍；

链接波导与用于连接多模波导的薄膜铌酸锂脊波导关于多模波导的中心点对称布置。

优选的，调制器的信号电极设置在两个调制臂的中间，两个调制臂背离信号电极的一侧均设置有接地电极，接地电极和信号电极采用推挽结构；

接地电极和信号电极均为设置于铌酸锂波导层上或者SiO₂包层上的金属电极，且金属电极的宽度大于12µm，相邻两个金属电极之间距离大于3µm。

优选的，探测器与分束器的第三输出端采用空间光耦合透镜耦合或者采用顶部贴片键合耦合；

探测器包括由覆盖在铌酸锂波导层上的条形薄膜磷化铟层构成的光吸收层；

探测器为PD探测器或者PIN-FET探测器，PIN-FET探测器包括PIN光电二极管以及依次与PIN光电二极管连接的FET共源极放大器、PNP晶体管共基极放大器、NPN晶体管共集电极放大器。

基于铌酸锂的光学陀螺用光引擎的加工方法，包括以下步骤：

S1、利用整晶圆键合辅助离子注入剥离工艺在SOI晶圆基底层上制备铌酸锂薄膜：

首先采用热氧化方法制备SOI晶圆基底层，然后在铌酸锂整晶圆固定位置处注入氩离子，而后键合在SOI晶圆上，再令氩离子注入处发生物理化学反应，剥离铌酸锂薄膜；

S2、向铌酸锂薄膜上转移掩膜图案；

S3、沉淀金属电极、SiO₂上包层、薄膜磷化铟层；

S4、设置聚光透镜和光源，再利用化学物理研磨的方式打磨表面粗糙度。

基于铌酸锂的光学陀螺用光引擎的工作方法，包括以下步骤：

J1、光源发出点光，点光经过聚光透镜转化为TE模式混合TM模式的平行光；

J2、利用起偏器将TM模式转化为TE模式：

TE模式混合TM模式的平行光耦合进入起偏器的上波导，TE模式沿上波导传输至第一分支输出直波导，TM模式耦合进入下波导的第二输入直波导，并传输至耦合波导，利用耦合波导将TM模式转化为TE模式，并将TE模式耦合入第二分支输出直波导，与传输至第一分支输出直波导的TE模式合束后输出至总输出直波导；

J3、TE模式光信号经分束器1:1分束后经第一输出端和第二输出端输出至调制器；

J4、调制器的两个调制臂分别接收经第一输出端和第二输出端输出的光信号，调制后输出，并将返回的光信号利用分束器反馈至光探测器进行光电转换。

本发明具有以下有益效果：

1、实现了一种光学陀螺用光引擎芯片的混合集成，在保证原有分立器件性能的同时，实现了器件组合整体结构的小型化；

2、同时混合集成了光源，起偏器、分束器、调制器和探测器，具有光收发，偏振分光，光场调制等功能，且光引擎芯片的整体插入损耗为12~13dB，调制器理论调制效率为0.6V·cm，单级起偏器理论偏振消光比为28dB，探测器的光电响应度理论可达1.1A/W，光源的出光功率在200~300mW, 宽谱光源光谱宽度超过100nm；

3、与目前较为成熟的CMOS工艺相兼容，具备量产的工艺基础，便于实现生产规模化，相较于分立器件而言，可大幅度降低铌酸锂基光学器件的生产和测试成本。

下面通过附图和实施例，对本发明的技术方案做进一步的详细描述。

附图说明

图1为本发明的基于铌酸锂的光学陀螺用光引擎的结构框图；

图2为本发明的基于铌酸锂的光学陀螺用光引擎的当薄膜铌酸锂脊波导为拉锥结构时的光源耦合示意图；

图3为本发明的基于铌酸锂的光学陀螺用光引擎的当薄膜铌酸锂脊波导为阵列波导光栅结构时的光源耦合示意图；

图4为本发明的基于铌酸锂的光学陀螺用光引擎的当slab层为锥波导时的铌酸锂波导层结构图；

图5为本发明的基于铌酸锂的光学陀螺用光引擎的当slab层为三叉戟型波导时的铌酸锂波导层结构图；

图6为本发明的基于铌酸锂的光学陀螺用光引擎的探测器与分束器耦合示意图；

图7为本发明的基于铌酸锂的光学陀螺用光引擎的PN结构的探测器轴向剖视图；

图8为本发明的基于铌酸锂的光学陀螺用光引擎的PN结构的探测器径向剖视图；

图9为本发明的基于铌酸锂的光学陀螺用光引擎的PIN-FET结构的探测器原理图；

图10为本发明的基于铌酸锂的光学陀螺用光引擎的起偏器结构图；

图11为本发明的基于铌酸锂的光学陀螺用光引擎的分束器结构图；

图12为本发明的基于铌酸锂的光学陀螺用光引擎的调制器结构图。

其中：1、光源；2、起偏器；21、第一输入直波导；22、中间弧形波导；23、第一分支输出直波导；24、总输出直波导；25、第二分支输出直波导；26、第二输入直波导；27、耦合波导；3、薄膜铌酸锂脊波导；31、SiO₂上包层；32、铌酸锂波导层；321、rib层；322、slab层；33、SiO₂下包层；4、分束器；41、输入多模波导；42、链接波导；43、输出多模波导；5、调制器；51、接地电极；52、调制臂；53、信号电极；6、探测器；61、P层；62、负电极；63、N层；64、N+层；65、正电极；66、PIN光电二极管；67、FET共源极放大器；68、PNP晶体管共基极放大器；69、NPN晶体管共集电极放大器；7、聚光透镜；8、空间光耦合透镜。

具体实施方式

为了使本发明实施例公开的目的、技术方案及优点更加清楚明白，以下结合附图及实施例，对本发明实施例进行进一步详细说明。应当理解，此处描述的具体实施例仅仅用以解释本发明实施例，并不用于限定本发明实施例。基于本申请中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动的前提下所获得的所有其他实施例，都属于本申请保护的范围。所述实施例的示例在附图中示出，其中自始至终相同或类似的标号表示相同或类似的元件或具有相同或类似功能的元件。

需要说明的是，术语“包括”和“具有”及其任何变形，意图在于覆盖不排他的包含，例如，包含了一系列步骤或单元的过程、方法、系统、产品或服务器不必限于清楚地列出的那些步骤或单元，而是可包括没有清楚地列出的或对于这些过程、方法、产品或设备固有的其它步骤或单元。

相似的标号和字母在下面的附图中表示类似项，因此，一旦某一项在一个附图中被定义，则在随后的附图中不需要对其进行进一步定义和解释。

在本发明的描述中，需要说明的是，术语“上”、“下”、“内”、“外”等指示的方位或位置关系为基于附图所示的方位或位置关系，或者是该发明产品使用时惯常摆放的方位或位置关系，仅是为了便于描述本发明和简化描述，而不是指示或暗示所指的装置或元件必须具有特定的方位、以特定的方位构造和操作，因此不能理解为对本发明的限制。

在本发明的描述中，还需要说明的是，除非另有明确的规定和限定，术语“设置”、“安装”、“连接”应做广义理解，例如，可以是固定连接，也可以是可拆卸连接，或一体地连接；可以是机械连接，也可以是电连接；可以是直接相连，也可以通过中间媒介间接相连，可以是两个元件内部的连通。对于本领域的普通技术人员而言，可以具体情况理解上述术语在本发明中的具体含义。

如图1-图12所示，基于铌酸锂的光学陀螺用光引擎，包括集成布置且依次经薄膜铌酸锂脊波导3进行光级联的光源1、起偏器2、光分束器4、调制器5和探测器6，薄膜铌酸锂脊波导3包括铌酸锂波导层32以及分别包覆于铌酸锂波导层32上下两侧的SiO₂上包层31和SiO₂下包层33，铌酸锂波导层32包括SOI晶圆基底层和铌酸锂薄膜。

具体的，薄膜铌酸锂脊波导3为拉锥结构或阵列波导光栅结构，提高光耦合效率；当薄膜铌酸锂脊波导3为拉锥结构时，光源1与薄膜铌酸锂脊波导3的侧部对准；当薄膜铌酸锂脊波导3为阵列波导光栅结构时，光源1与薄膜铌酸锂脊波导3的顶端对准；铌酸锂波导层32包括rib层321和slab层322，rib层321为靠近slab层322的方向逐渐变窄的锥波导，slab层322为向远离rib层321的方向逐渐变窄的锥波导或者三叉戟型波导，便于进一步扩大本征光模场直径，以匹配通过聚光透镜7形成的光斑直径，实现80％以上的模式耦合效率。

光源1经空间光耦合的方式与薄膜铌酸锂脊波导3耦合；光源1为管芯材料为磷化铟、输出功率在200~300w之间、光谱宽度大于100nm、偏振消光比小于1dB的SLD光源1，SLD光源1是一种低偏非相干光的宽谱点光源1，且SLD光源1和薄膜铌酸锂脊波导3之间设置有SLD光源1发射的点光汇聚为平行光的聚光透镜7，提高耦合效率至80％以上。

起偏器2为单级结构或者多级级联结构，其中单级起偏器2可实现28dB消光比，多级级联结构实现不低于50dB的消光比；起偏器2的输入模式为TE模式混合TM模式，输出模式为TE模式；起偏器2包括上波导和下波导，上波导包括依次设置的第一输入直波导21、中间弧形波导22和输出波导，输出波导包括输入端与中间弧形波导22连接的第一分支输出直波导23、第二分支输出直波导25和总输出直波导24，第一分支输出直波导23的输出端和第二分支输出直波导25的输出端均与总输出直波导24的输入端连接；下波导包括与第一输入直波导21平行布置且用于耦合第一输入直波导21中TM模式的第二输入直波导26和用于将TM模式转化为TE模式，上述模式转化基于有效折射率匹配原理，且对波导宽度，波导间距，耦合区结构以及耦合区长度高度敏感，之后耦合至第二分支输出直波导25的耦合波导27，以实现较小的能量损耗和较高的偏振消光比，本实施例中单级起偏器2可实现0.2dB的传输损耗和28dB的偏振消光比。

分束器4包括与起偏器2级联的输入端、与调制器5级联的第一输出端和第二输出端以及与探测器6级联的第三输出端，且第一输出端和第二输出端间距大于1.5μm，以保证两输出波导之间不会发生光串扰，降低对分束比或器件插入损耗的影响；分束器4为双Y分支分束器4、1×2MMI级联分束器4或定向分束器4；

1×2MMI级联分束器4包括链接波导42以及分别设置于链接波导42两端的输入多模波导41和输出多模波导43，输入多模波导41的长度为输出多模波导43的两倍；链接波导42与用于连接多模波导的薄膜铌酸锂脊波导3关于多模波导的中心点对称布置。

调制器5的信号电极53设置在两个调制臂52的中间，两个调制臂52背离信号电极53的一侧均设置有接地电极51，接地电极51和信号电极53采用推挽结构；接地电极51和信号电极53均为设置于铌酸锂波导层32上或者SiO₂包层上的金属电极，且金属电极的宽度大于12µm，相邻两个金属电极之间距离大于3µm，以减少光调制的吸收损耗。

探测器6与分束器4的第三输出端采用空间光耦合透镜8耦合或者采用顶部贴片键合耦合；探测器6包括由覆盖在铌酸锂波导层32上的条形薄膜磷化铟层构成的光吸收层，其周边设有金属电极及信号检测电路用于光电转换；探测器6为PD探测器6或者PIN-FET探测器6，两种器件均为圆形结构，PIN-FET探测器6包括PIN光电二极管66以及依次与PIN光电二极管66连接的FET共源极放大器67、PNP晶体管共基极放大器68、NPN晶体管共集电极放大器69，实现电信号内放大，以获得较强的电信号输出，本实施例所述的探测器6光电响应度可达1.1A/W。PD探测器6包括P层61、N层62、N+层63、负电极64和正电极65。

基于铌酸锂的光学陀螺用光引擎的加工方法，包括以下步骤：

S1、利用整晶圆键合辅助离子注入剥离工艺在SOI晶圆基底层上制备铌酸锂薄膜：

首先采用热氧化方法制备SOI晶圆基底层，然后在铌酸锂整晶圆固定位置处注入氩离子，而后键合在SOI晶圆上，再令氩离子注入处发生物理化学反应，剥离铌酸锂薄膜；

S2、向铌酸锂薄膜上转移掩膜图案；

本实施例利用可电子束光刻、紫外光刻或飞秒激光直写，Ar离子干法刻蚀、反应离子束刻蚀或化学机械抛光等工艺实现掩膜图案的转移；

S3、沉淀金属电极、SiO₂上包层31、薄膜磷化铟层；

S4、设置聚光透镜7和光源1，再利用化学物理研磨的方式打磨表面粗糙度，研磨方法通常为化学机械抛光（CMP），磨抛机向芯片表面旋涂反应物，结合物理磨抛与化学反应双过程提高表面平整度。

基于铌酸锂的光学陀螺用光引擎的工作方法，包括以下步骤：

J1、光源1发出点光，点光经过聚光透镜7转化为TE模式混合TM模式的平行光；

J2、利用起偏器2将TM模式转化为TE模式，以最大限度利用减少能量损耗：

TE模式混合TM模式的平行光耦合进入起偏器2的上波导，TE模式沿上波导传输至第一分支输出直波导23，TM模式耦合进入下波导的第二输入直波导26，并传输至耦合波导27，利用耦合波导27将TM模式转化为TE模式，并将TE模式耦合入第二分支输出直波导25，与传输至第一分支输出直波导23的TE模式合束后输出至总输出直波导24；

J3、TE模式光信号经分束器41:1分束后经第一输出端和第二输出端输出至调制器5；

J4、调制器5的两个调制臂52分别接收经第一输出端和第二输出端输出的光信号，调制后输出，并将返回的光信号利用分束器4反馈至光探测器6进行光电转换。 在本实施例中由调制器5调制后的光信号可进入后续光学组件，如光纤等，输出波导也可根据不同的后续光学组件采用拉锥波导结构。

因此，本发明采用上述基于铌酸锂的光学陀螺用光引擎、加工方法及工作方法，混合集成了光源，起偏器、分束器、调制器和探测器，在保证原有分立器件性能的同时，实现了器件组合整体结构的小型化。

最后应说明的是：以上实施例仅用以说明本发明的技术方案而非对其进行限制，尽管参照较佳实施例对本发明进行了详细的说明，本领域的普通技术人员应当理解：其依然可以对本发明的技术方案进行修改或者等同替换，而这些修改或者等同替换亦不能使修改后的技术方案脱离本发明技术方案的精神和范围。

Claims (7)

1.基于铌酸锂的光学陀螺用光引擎，其特征在于：包括集成布置且依次经薄膜铌酸锂脊波导进行光级联的光源、起偏器、光分束器、调制器和探测器，薄膜铌酸锂脊波导包括铌酸锂波导层以及分别包覆于铌酸锂波导层上下两侧的SiO₂上包层和SiO₂下包层，铌酸锂波导层包括SOI晶圆基底层和铌酸锂薄膜；

起偏器为单级结构或者多级级联结构；

起偏器的输入模式为TE模式混合TM模式，输出模式为TE模式；

起偏器包括上波导和下波导，上波导包括依次设置的第一输入直波导、中间弧形波导和输出波导，输出波导包括输入端与中间弧形波导连接的第一分支输出直波导、第二分支输出直波导和总输出直波导，第一分支输出直波导的输出端和第二分支输出直波导的输出端均与总输出直波导的输入端连接；

下波导包括与第一输入直波导平行布置且用于耦合第一输入直波导中TM模式的第二输入直波导和用于将TM模式转化为TE模式并耦合至第二分支输出直波导的耦合波导；

分束器包括与起偏器级联的输入端、与调制器级联的第一输出端和第二输出端以及与探测器级联的第三输出端，且第一输出端和第二输出端间距大于1.5μm；

分束器为双Y分支分束器、1×2MMI级联分束器或定向分束器；

1×2MMI级联分束器包括链接波导以及分别设置于链接波导两端的输入多模波导和输出多模波导，输入多模波导的长度为输出多模波导的两倍；

链接波导与用于连接多模波导的薄膜铌酸锂脊波导关于多模波导的中心点对称布置。

2.根据权利要求1所述的基于铌酸锂的光学陀螺用光引擎，其特征在于：薄膜铌酸锂脊波导为拉锥结构或阵列波导光栅结构；当薄膜铌酸锂脊波导为拉锥结构时，光源与薄膜铌酸锂脊波导的侧部对准；当薄膜铌酸锂脊波导为阵列波导光栅结构时，光源与薄膜铌酸锂脊波导的顶端对准；

铌酸锂波导层包括rib层和slab层，rib层为靠近slab层的方向逐渐变窄的锥波导，slab层为向远离rib层的方向逐渐变窄的锥波导或者三叉戟型波导。

3.根据权利要求1所述的基于铌酸锂的光学陀螺用光引擎，其特征在于：光源经空间光耦合的方式与薄膜铌酸锂脊波导耦合；

光源为管芯材料为磷化铟、输出功率在200~300w之间、光谱宽度大于100nm、偏振消光比小于1dB的SLD光源，且SLD光源和薄膜铌酸锂脊波导之间设置有SLD光源发射的点光汇聚为平行光的聚光透镜。

4.根据权利要求1所述的基于铌酸锂的光学陀螺用光引擎，其特征在于：调制器的信号电极设置在两个调制臂的中间，两个调制臂背离信号电极的一侧均设置有接地电极，接地电极和信号电极采用推挽结构；

接地电极和信号电极均为设置于铌酸锂波导层上或者SiO₂包层上的金属电极，且金属电极的宽度大于12µm，相邻两个金属电极之间距离大于3µm。

5.根据权利要求1所述的基于铌酸锂的光学陀螺用光引擎，其特征在于：探测器与分束器的第三输出端采用空间光耦合透镜耦合或者采用顶部贴片键合耦合；

探测器包括由覆盖在铌酸锂波导层上的条形薄膜磷化铟层构成的光吸收层；

探测器为PD探测器或者PIN-FET探测器，PIN-FET探测器包括PIN光电二极管以及依次与PIN光电二极管连接的FET共源极放大器、PNP晶体管共基极放大器、NPN晶体管共集电极放大器。

6.如上述权利要求1-5任一项所述的基于铌酸锂的光学陀螺用光引擎的加工方法，其特征在于：包括以下步骤：

S1、利用整晶圆键合辅助离子注入剥离工艺在SOI晶圆基底层上制备铌酸锂薄膜：

首先采用热氧化方法制备SOI晶圆基底层，然后在铌酸锂整晶圆固定位置处注入氩离子，而后键合在SOI晶圆上，再令氩离子注入处发生物理化学反应，剥离铌酸锂薄膜；

S2、向铌酸锂薄膜上转移掩膜图案；

S3、沉淀金属电极、SiO₂上包层、薄膜磷化铟层；

S4、设置聚光透镜和光源，再利用化学物理研磨的方式打磨表面粗糙度。

7.如上述权利要求1-5任一项所述的基于铌酸锂的光学陀螺用光引擎的工作方法，其特征在于：包括以下步骤：

J1、光源发出点光，点光经过聚光透镜转化为TE模式混合TM模式的平行光；

J2、利用起偏器将TM模式转化为TE模式：

TE模式混合TM模式的平行光耦合进入起偏器的上波导，TE模式沿上波导传输至第一分支输出直波导，TM模式耦合进入下波导的第二输入直波导，并传输至耦合波导，利用耦合波导将TM模式转化为TE模式，并将TE模式耦合入第二分支输出直波导，与传输至第一分支输出直波导的TE模式合束后输出至总输出直波导；

J3、TE模式光信号经分束器1:1分束后经第一输出端和第二输出端输出至调制器；

J4、调制器的两个调制臂分别接收经第一输出端和第二输出端输出的光信号，调制后输出，并将返回的光信号利用分束器反馈至光探测器进行光电转换。