KR20130086651A - Planar polarization rotator - Google Patents

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KR20130086651A KR1020137016059A KR20137016059A KR20130086651A KR 20130086651 A KR20130086651 A KR 20130086651A KR 1020137016059 A KR1020137016059 A KR 1020137016059A KR 20137016059 A KR20137016059 A KR 20137016059A KR 20130086651 A KR20130086651 A KR 20130086651A
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롱 첸
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알까뗄 루슨트
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Abstract

광 편광 회전자는 기판의 평면 표면을 따라 위치되는 제 1 광 도파관 리브 및 제 2 광 도파관 리브를 포함한다. 제 2 광 도파관 리브는 제 1 광 도파관 리브보다 표면에서 더 멀리 위치된다. 상기 광 도파관 리브들의 제 1 세그먼트는 기판 위에 수직 적층을 형성하며, 상기 광 도파관 리브들의 제 2 세그먼트는 평면 표면을 따른 방향으로 횡방향 오프셋된다. 제 1 광 도파관 리브 및 제 2 광 도파관 리브는 서로 다른 벌크 굴절률을 가진 물질로 형성된다.The optical polarization rotor includes a first optical waveguide rib and a second optical waveguide rib positioned along the planar surface of the substrate. The second optical waveguide rib is located further from the surface than the first optical waveguide rib. The first segment of the optical waveguide ribs forms a vertical stack over the substrate, and the second segment of the optical waveguide rib is laterally offset in a direction along the planar surface. The first optical waveguide rib and the second optical waveguide rib are formed of a material having different bulk refractive indices.

Figure pct00001
Figure pct00001

Description

평면 편광 회전자{PLANAR POLARIZATION ROTATOR}Planar Polarization Rotors {PLANAR POLARIZATION ROTATOR}

본 발명은 편광 회전자 및 편광 회전자의 제조 및 사용 방법에 관한 것이다.
The present invention relates to a polarizing rotor and a method of making and using the polarizing rotor.

이 절은 본 발명의 더 나은 이해를 용이하게 하는 데 도움이 될 수 있는 양태를 소개한다. 따라서, 절의 설명은 이러한 관점에서 읽혀져야 하며, 종래 기술에 있는 것이나 종래 기술에 있지 않은 것에 대한 승인으로 이해되지 않아야 한다.This section introduces aspects that may help to facilitate a better understanding of the present invention. Therefore, the description of the section should be read in this respect and should not be understood as an admission of what is in the prior art or what is not in the prior art.

일부 광학 구성 요소는 디지털 데이터 스트림의 광통신과 관련된 기능을 개별적으로 수행하기 위해 하나 또는 두 개의 직교 선형 편광 성분을 처리한다. 그러한 처리를 가능하게 하기 위해, 편광 스플리터는 그 두 개의 직교 선형 편광 성분을 분리하기 위해 수신된 빛을 처리할 수 있다. 추가적으로, 이러한 처리를 가능하게 하기 위해, 편광 회전자는 그런 광의 분리된 선형 편광 성분의 하나 또는 양자를 회전시킬 수 있다. 예를 들면, 그러한 광 회전은 분리된 편광 성분의 양자의 편광을 정렬할 수 있다.
Some optical components process one or two orthogonal linearly polarized components to individually perform functions related to optical communication of the digital data stream. To enable such processing, the polarization splitter can process the received light to separate its two orthogonal linear polarization components. In addition, to enable this process, the polarization rotor can rotate one or both of the discrete linear polarization components of such light. For example, such light rotation can align the polarization of both of the separated polarization components.

일 실시예는 기판의 평면 표면을 따라 위치되는 제 1 및 제 2 광 도파관 리브를 갖는 광 편광 회전자를 포함하는 장치를 제공한다. 제 2 광 도파관 리브는 제 1 광 도파관 리브보다 표면에서 더 멀리 위치된다. 2개의 광 도파관 리브의 제 1 세그먼트는 기판 위에 수직 적층을 형성한다. 2개의 광 도파관 리브의 제 2 세그먼트는 평면 표면을 따른 방향으로 횡방향 오프셋(offset)된다. 제 1 및 제 2 광 도파관 리브는 서로 다른 벌크 굴절률을 가진 물질로 형성된다.One embodiment provides an apparatus including an optical polarization rotor having first and second optical waveguide ribs positioned along a planar surface of a substrate. The second optical waveguide rib is located further from the surface than the first optical waveguide rib. The first segment of the two optical waveguide ribs forms a vertical stack over the substrate. The second segment of the two optical waveguide ribs is laterally offset in the direction along the planar surface. The first and second optical waveguide ribs are formed of a material having different bulk refractive indices.

일부 실시예에서, 상기 장치는 추가로 제 1 및 제 2 광 도파관 리브 사이의 스페이서 층을 포함할 수 있다. 이러한 스페이서 층은 예를 들어 제 1 및 제 2 광 도파관 리브의 물질과 다른 벌크 굴절률을 가진 물질로 형성될 수 있다. 이러한 스페이서 층은 제 1 광 도파관 리브보다 표면에 수직하여 더 얇을 수 있다.In some embodiments, the device may further comprise a spacer layer between the first and second optical waveguide ribs. Such a spacer layer can be formed, for example, of a material having a bulk refractive index different from that of the first and second optical waveguide ribs. This spacer layer may be thinner perpendicular to the surface than the first optical waveguide rib.

상기 장치 중 임의 장치의 일부 실시예에서, 제 1 광 도파관 리브는 기판의 평면 표면의 부분과 동일한 물질로 형성될 수 있다.In some embodiments of any of the above devices, the first optical waveguide ribs may be formed of the same material as the portion of the planar surface of the substrate.

상기 장치 중 임의 장치의 일부 실시예에서, 광 도파관 리브들 중 하나는 반도체로 형성될 수 있으며, 광 도파관 리브들 중 다른 하나는 유전체로 형성될 수 있다.In some embodiments of any of the above devices, one of the optical waveguide ribs may be formed of a semiconductor, and the other of the optical waveguide ribs may be formed of a dielectric.

상기 장치 중 임의 장치의 일부 실시예에서, 광 편광 회전자는 수신되는 선형 편광된 광의 편광을 적어도 45도 회전하도록 구성될 수 있다.In some embodiments of any of the above devices, the optical polarization rotor may be configured to rotate the polarization of the received linearly polarized light at least 45 degrees.

상기 장치 중 임의 장치의 일부 실시예에서, 장치는 제 1 광 도파관 리브가 입력 평면 광 도파관의 경계에서의 큰 값에서 제 1 광 도파관 리브의 제 1 세그먼트에서의 작은 값으로 단조롭게 점점 감소하며 표면에 횡방향인 폭을 가진 천이 영역(transition region)을 포함할 수 있다. 이러한 일부 장치에서, 제 2 광 도파관 리브는 입력 광 도파관에 가까운 단부에서의 작은 값에서 제 2 광 도파관 리브의 제 1 세그먼트에서의 큰 값으로 단조롭게 점점 감소하며 표면에 횡방향인 폭을 갖는다. In some embodiments of any of the above devices, the device is characterized in that the first optical waveguide rib monotonically decreases from a large value at the boundary of the input planar optical waveguide to a small value in the first segment of the first optical waveguide rib and transverse to the surface. It may include a transition region having a width that is a direction. In some such devices, the second optical waveguide rib monotonically decreases from a small value at the end close to the input optical waveguide to a large value in the first segment of the second optical waveguide rib and has a width transverse to the surface.

상기 장치 중 임의 장치의 일부 실시예에서, 장치는 제 1 광 도파관 리브가 제 1 광 도파관 리브의 제 2 세그먼트에서의 작은 값에서 출력 평면 광 도파관의 경계에서의 큰 값으로 단조롭게 점점 감소하며 표면에 횡방향인 폭을 가진 천이 영역을 포함할 수 있다.In some embodiments of any of the above devices, the device is characterized in that the first optical waveguide rib monotonically decreases from a small value in the second segment of the first optical waveguide rib to a large value at the boundary of the output plane optical waveguide and transverse to the surface. It may include a transition region having a width in the direction.

어느 상기 장치의 일부 실시예에서, 장치는 빛을 제 1 광 도파관 리브로 전송하기 위해 연결된 제 1 광 출력, 및 제 1 광 도파관 리브에 횡방향인 기판 위에 위치되는 제 1 특정 출력 광 도파관에 연결된 제 2 광 출력을 가진 편광 빔 스플리터를 포함할 수 있다. 이러한 일부 실시예에서, 장치는 추가로 광 편광 회전자를 통해 편광 빔 스플리터의 제 1 광 출력에 연결된 제 2 특정 출력 광 도파관을 포함할 수 있다. 장치는 실질적으로 동일한 선형 편광의 빛을 두 특정 출력 광 도파관으로 전송하도록 구성될 수 있다.In some embodiments of any of the above devices, the device comprises a first optical output coupled to transmit light to the first optical waveguide rib, and a first coupled optical output coupled to a first specific output optical waveguide positioned over the substrate transverse to the first optical waveguide rib. It may include a polarizing beam splitter having two light outputs. In some such embodiments, the apparatus may further include a second specific output optical waveguide coupled to the first optical output of the polarizing beam splitter via the optical polarization rotor. The apparatus may be configured to transmit light of substantially the same linearly polarized light to two specific output optical waveguides.

상기 장치의 일부 실시예에서, 장치는 1×2 광 스플리터, 제 1 및 제 2 광 도파관 암 및 2×1 광 조합기를 갖는 광 변조기를 포함할 수 있다. 각각의 광 도파관 암은 1×2 광 스플리터의 대응하는 광 출력을 2×1 광 조합기의 대응하는 광 입력에 연결하고, 수신된 전기 신호에 응답하여 전파하는 빛의 위상 및/또는 진폭을 변조할 수 있는 전기 광학 변조기를 포함한다. 이러한 실시예에서, 광 편광 회전자는 광 도파관 암들 중 하나에 위치된다.In some embodiments of the device, the device may include a light modulator having a 1 × 2 light splitter, first and second optical waveguide arms, and a 2 × 1 light combiner. Each optical waveguide arm connects the corresponding light output of the 1x2 optical splitter to the corresponding light input of the 2x1 optical combiner and modulates the phase and / or amplitude of the light propagating in response to the received electrical signal. And an electro-optic modulator. In this embodiment, the optical polarization rotor is located in one of the optical waveguide arms.

다른 실시예는 방법을 제공한다. 방법은 기판의 평면 표면을 따라 위치된 제 1 광 도파관 리브 위에 광학 층을 형성하는 단계를 포함한다. 광학 층 및 제 1 광 도파관 리브는 서로 다른 벌크 굴절률을 가진 물질로 형성된다. 방법은 또한 제 2 광 도파관 리브를 형성하기 위해 광학 층을 에칭하는 단계를 포함한다. 광 도파관 리브들의 제 1 세그먼트는 평면 표면에 대해 수직으로 지향된 적층(stack)을 형성한다. 광 도파관 리브들의 제 2 세그먼트는 상대적으로 평면 표면을 따라 횡방향으로 오프셋된다.Another embodiment provides a method. The method includes forming an optical layer over a first optical waveguide rib positioned along a planar surface of the substrate. The optical layer and the first optical waveguide rib are formed of a material having different bulk refractive indices. The method also includes etching the optical layer to form a second optical waveguide rib. The first segment of optical waveguide ribs forms a stack oriented perpendicular to the planar surface. The second segment of the optical waveguide ribs is laterally offset along the relatively planar surface.

일부 실시예에서, 상기 방법은 추가로 광학 층을 형성하기 전에 제 1 광 도파관 리브 위에 스페이서 층을 형성하는 단계를 포함할 수 있다. 스페이서 층은 광학 층 및 제 1 광 도파관 층의 물질과 다른 벌크 굴절률을 가진 물질로 형성된다.In some embodiments, the method may further include forming a spacer layer over the first optical waveguide ribs prior to forming the optical layer. The spacer layer is formed of a material having a bulk refractive index different from that of the optical layer and the first optical waveguide layer.

상기 방법 중 임의 방법의 일부 실시예에서, 제 1 광 도파관 및 평면 표면의 부분은 동일한 광학 물질로 형성될 수 있다. 이러한 일부 실시예에서, 광학 물질이 에칭 동안에 정지 층의 역할을 하도록 에칭이 수행될 수 있다.In some embodiments of any of the above methods, the portion of the first optical waveguide and the planar surface may be formed of the same optical material. In some such embodiments, the etching may be performed such that the optical material acts as a stop layer during the etching.

상기 방법 중 임의 방법의 일부 실시예에서, 광학 층 및 제 1 광 도파관 리브 중 하나는 반도체로 형성될 수 있으며, 광학 층 및 제 1 광 도파관 리브 중 다른 하나는 유전체로 형성될 수 있다.In some embodiments of any of the above methods, one of the optical layer and the first optical waveguide rib may be formed of a semiconductor, and the other of the optical layer and the first optical waveguide rib may be formed of a dielectric.

상기 방법 중 임의 방법의 일부 실시예에서, 제 1 광 도파관 리브의 제 3 및 4 세그먼트는 제 2 광 도파관 리브에 대해 횡방향으로 위치될 수 있으며, 제 1 광 도파관 리브의 제 1 및 제 2 세그먼트보다 횡방향으로 더 넓을 수 있다. 이러한 실시예에서, 제 1 광 도파관 리브의 제 1 및 제 2 세그먼트는 이의 제 3 및 제 4 세그먼트 사이에 연결된다.In some embodiments of any of the above methods, the third and fourth segments of the first optical waveguide rib can be positioned transverse to the second optical waveguide rib and the first and second segments of the first optical waveguide rib It may be wider in the transverse direction. In this embodiment, the first and second segments of the first optical waveguide rib are connected between the third and fourth segments thereof.

다른 실시예는 제 2 방법을 제공하는데, 상기 제 2 방법은 하이브리드 광 도파관의 세그먼트의 제 1 단부에서 평면 도파관으로부터 선형 편광된 빛을 수신하는 단계, 및 빛의 선형 편광을 회전하기 위해 하이브리드 광 도파관의 세그먼트를 통해 빛을 전파하는 단계를 포함한다. 하이브리드 광 도파관의 세그먼트는 제 2 광 도파관 리브가 제 1 광 도파관 리브 위에 수직으로 위치되는 하나의 세그먼트를 포함하고, 제 2 광 도파관 리브가 실질적으로 제 1 광 도파관 리브의 대응하는 세그먼트로부터 횡방향으로 오프셋되는 다른 세그먼트를 포함한다. 제 1 및 제 2 광 도파관 리브는 서로 다른 벌크 굴절률을 갖는 물질로 형성된다.Another embodiment provides a second method, the method comprising receiving linearly polarized light from a planar waveguide at a first end of a segment of the hybrid optical waveguide, and hybrid optical waveguide to rotate the linear polarization of light. Propagating light through segments of the substrate. The segment of the hybrid optical waveguide comprises one segment in which the second optical waveguide rib is positioned vertically above the first optical waveguide rib, wherein the second optical waveguide rib is substantially laterally offset from the corresponding segment of the first optical waveguide rib. Include other segments. The first and second optical waveguide ribs are formed of a material having different bulk refractive indices.

제 2 방법의 일부 실시예에서, 제 1 및 제 2 광 도파관 리브 중 하나는 반도체 리브일 수 있고, 제 1 및 제 2 광 도파관 리브 중 다른 하나는 유전체 리브일 수 있다.In some embodiments of the second method, one of the first and second optical waveguide ribs may be a semiconductor rib and the other of the first and second optical waveguide ribs may be a dielectric rib.

제 2 방법의 상기 실시예 중 임의의 실시예에서, 하이브리드 광 도파관의 세그먼트는 제 1 및 제 2 광 도파관 리브 사이에 위치되며 광 도파관 리브의 물질과 다른 벌크 굴절률을 가진 물질로 만들어지는 스페이서 층을 포함할 수 있다.
In any of the above embodiments of the second method, the segment of the hybrid optical waveguide comprises a spacer layer positioned between the first and second optical waveguide ribs and made of a material having a bulk refractive index different from that of the optical waveguide ribs. It may include.

도 1a 및 1b는 광 편광 회전자를 도시한 각각의 평면도 및 측면도이다.
도 2a, 2b 및 2c는 제각기 도 1a-1b의 횡방향 평면 A, B 및 C에서 도 1a-1b의 광 편광 회전자의 제 1 광 전파 모드의 빛 전력 분포의 선회(evolution)를 개략적으로 예시하는 단면도이다.
도 3a, 3b 및 3c는 제각기 도 1a-1b의 동일한 횡방향 평면 A, B 및 C에서 도 1a-1b의 광 편광 회전자의 제 2의 비교적 직교 광 전파 모드의 빛 전력 분포의 선회를 개략적으로 예시하는 단면도이다.
도 4a, 4b 및 4c는 도 1a-1b의 광 편광 회전자를 개략적으로 예시하는 각각의 평면도, 측면도 및 사투상도(oblique views)이다.
도 5는 광 편광 회전자, 예를 들어 도 4a-4c에 개략적으로 예시된 광 편광 회전자를 제조하는 방법을 개략적으로 예시한 흐름도이다.
도 6은 예를 들어 도 1a-1b 및 도 4a-4c에 개략적으로 예시된 광 편광 회전자에서 선형 편광된 빛의 편광을 회전하는 방법을 개략적으로 예시한 흐름도이다.
도 7은 편광 다중화, 데이터 다중화된 광 캐리어를 생성하기 위해 광 편광 회전자, 예를 들어 도 1a-1b 또는 도 4a-4c의 광 편광 회전자 중 하나를 통합하는 광 변조기를 개략적으로 예시한 블록도이다.
도 8은 편광 다중화되는 데이터 변조된 광 캐리어, 예를 들어 도 7에 개략적으로 예시된 광 변조기에 의해 생성된 광 캐리어의 두 선형 편광 성분으로부터 데이터를 별도로 복조하도록 구성되는 광 수신기를 개략적으로 예시한 블록도이다.
1A and 1B are plan and side views, respectively, showing an optical polarization rotor.
2A, 2B and 2C schematically illustrate the evolution of the light power distribution of the first light propagation mode of the optical polarization rotor of FIGS. 1A-1B in the transverse planes A, B and C of FIGS. 1A-1B, respectively. It is a cross section.
3A, 3B and 3C schematically illustrate the rotation of the light power distribution of the second relatively orthogonal light propagation mode of the optical polarization rotor of FIGS. 1A-1B in the same transverse planes A, B and C of FIGS. 1A-1B, respectively. It is sectional drawing to illustrate.
4A, 4B and 4C are respective plan, side and oblique views illustrating schematically the optical polarization rotor of FIGS. 1A-1B.
5 is a flow chart schematically illustrating a method of manufacturing an optical polarization rotor, for example the optical polarization rotor illustrated schematically in FIGS. 4A-4C.
6 is a flow diagram schematically illustrating a method of rotating the polarization of linearly polarized light in the optical polarization rotor illustrated schematically in FIGS. 1A-1B and 4A-4C, for example.
FIG. 7 is a block diagram schematically illustrating an optical modulator incorporating an optical polarization rotor, eg, one of the optical polarization rotors of FIGS. 1A-1B or 4A-4C, to produce a polarization multiplexed, data multiplexed optical carrier. It is also.
FIG. 8 schematically illustrates an optical receiver configured to separately demodulate data from two linearly polarized components of a data modulated optical carrier that is polarized multiplex, for example, an optical carrier produced schematically by FIG. 7. It is a block diagram.

본 명세서에서, 광 도파관은 수신된 빛이 미리 정의된 광 안내 방향을 따라 전파하도록 하는 광학 구조를 나타낸다. 광 도파관은 평면으로 전파하도록 수신된 빛을 단순히 한정하는 광학 구조와는 다르다. 본 명세서에서, 광 도파관은 언클래드(unclad) 광 도파관 또는 클래드 광 도파관의 광 코어를 나타낼 수 있다. 즉, 표현 광 도파관은 두 타입의 구조를 포괄한다.In this specification, an optical waveguide represents an optical structure that allows received light to propagate along a predefined light guide direction. An optical waveguide is different from an optical structure that simply defines the light received to propagate in a plane. In this specification, an optical waveguide may refer to an unclad optical waveguide or an optical core of a clad optical waveguide. That is, the expression optical waveguide encompasses two types of structures.

도 1a 및 1b는 광 도파관으로 형성된 광 편광 회전자(10)를 도시한다. 광 도파관은 제 1 천이 영역(12), 편광 회전 영역(14), 및 제 2 천이 영역(16)을 갖는다. 제 1 천이 영역(12)은 편광 회전 영역(14)을 입력 광 도파관(18), 예를 들어 평면 광 도파관에 광학적으로 최종 연결한다. 편광 회전 영역(14)은 하나 또는 둘의 실질적 선형 편광 전파 모드에서 수신된 빛의 선형 편광을 회전시킨다. 제 2 천이 영역(16)은 편광 회전 영역(14)을 출력 광 도파관(20), 예를 들어 평면 광 도파관에 광학적으로 최종 연결한다.1A and 1B show an optical polarization rotor 10 formed from an optical waveguide. The optical waveguide has a first transition region 12, a polarization rotation region 14, and a second transition region 16. The first transition region 12 optically connects the polarization rotation region 14 to an input optical waveguide 18, for example a planar optical waveguide. The polarization rotation region 14 rotates the linear polarization of the received light in one or two substantially linear polarization propagation modes. The second transition region 16 optically connects the polarization rotation region 14 to an output optical waveguide 20, for example a planar optical waveguide.

제 1 및 제 2 천이 영역(12, 16)은 각각의 입력 및 출력 광 도파관(18, 20)과 광 결합한 영역이다. 일부 실시예에서, 천이 영역(12, 16)은 또한 예를 들어 선형 편광을 회전하지 않고 기판(22)의 가까운 표면에 대해 수직 또는 횡방향으로 광 모드를 전파하는 빛 전력 밀도를 재분포시킨다. 제 1 천이 영역(12)은 상기 빛 전력 밀도를 큰 수직 영역에 걸쳐서 단열적으로(adiabatically) 재분포할 수 있는 광 도파관의 점진적인 감소(tapering)를 포함할 수 있다. 제 2 천이 영역(16)은 상기 수신된 빛 전력 밀도를 작은 수직 영역을 통해 단열적으로 재분포시키는 광 도파관의 점진적인 감소를 포함할 수 있다. The first and second transition regions 12, 16 are regions in optical coupling with the respective input and output optical waveguides 18, 20. In some embodiments, the transition regions 12, 16 also redistribute light power densities that propagate the light mode vertically or transversely relative to the near surface of the substrate 22 without rotating linearly polarized light, for example. The first transition region 12 can include a gradual tapering of the optical waveguide that can adiabatically redistribute the light power density over a large vertical region. The second transition region 16 may comprise a gradual reduction of the optical waveguide that thermally redistributes the received light power density through a small vertical region.

편광 회전 영역(14)은 광 적층 및 기판(22)을 포함한다. 광 적층은 기판(22) 상에 위치된 제 1 광 도파관 리브(24), 및 제 1 광 도파관 리브(24)보다 기판(22)의 평면 표면에서 더 멀리 위치된 제 2 광 도파관 리브(26)를 포함한다. 제 1 및 제 2 광 도파관 리브(24, 26)는 서로 다른 벌크 굴절률을 갖는 물질로 형성된다. 예를 들면, 광 도파관 리브(24, 26) 중 하나는 반도체로 만들어질 수 있으며, 광 도파관 리브(26, 24) 중 다른 하나는 유전체로 만들어질 수 있다. 대안적으로, 제 1 및 제 2 광 도파관 리브(24, 26)는 서로 다른 유전체 또는 서로 다른 반도체로 만들어질 수 있다.The polarization rotation region 14 includes a light stack and a substrate 22. The optical stack includes a first optical waveguide rib 24 positioned on the substrate 22, and a second optical waveguide rib 26 located further away from the planar surface of the substrate 22 than the first optical waveguide rib 24. It includes. The first and second optical waveguide ribs 24, 26 are formed of materials having different bulk refractive indices. For example, one of the optical waveguide ribs 24, 26 may be made of a semiconductor, and the other of the optical waveguide ribs 26, 24 may be made of a dielectric. Alternatively, the first and second optical waveguide ribs 24, 26 may be made of different dielectrics or different semiconductors.

일부 실시예에서, 제 1 광 도파관 리브(24)는 기판(22)의 필수적인 부분(integral part)일 수 있다. 그 후, 제 1 광 도파관 리브(24)는 기판(22)의 가까운 평면 표면의 부분과 동일한 물질로 형성된다.In some embodiments, first optical waveguide rib 24 may be an integral part of substrate 22. The first optical waveguide rib 24 is then formed of the same material as the portion of the near planar surface of the substrate 22.

대안적으로, 제 1 광 도파관 리브(24)는 기판(22)의 평면 표면의 가까운 부분과 다른 물질, 예를 들어 서로 다른 굴절률의 물질로 형성될 수 있다.Alternatively, the first optical waveguide rib 24 may be formed of a material different from a near portion of the planar surface of the substrate 22, for example, a material of different refractive index.

사실상, 제 1 광 도파관 리브(24)는 기판(22)의 가까운 평면 표면 위에서 직접 접촉하여 위치될 수 있거나 상기 평면 표면과 직접 접촉하지 않고 기판(22)의 가까운 평면 표면 위에 위치될 수 있다.In fact, the first optical waveguide ribs 24 may be positioned in direct contact over the near planar surface of the substrate 22 or may be located over the near planar surface of the substrate 22 without directly contacting the planar surface.

제 2 광 도파관 리브(26)는 제 1 광 도파관 리브(24) 위에서 직접 접촉할 수 있거나(도시되지 않음), 제 1 광 도파관 리브(24) 위에 위치되고 실질적으로 광학적으로 투명한 물질의 스페이서 층(28)에 의해 제 1 광 도파관 리브(24)로부터 분리될 수 있다. 이러한 스페이서 층(28)은 일반적으로 제 1 광 도파관 리브(24)보다 수직으로 더 얇다.The second optical waveguide ribs 26 may be in direct contact (not shown) over the first optical waveguide ribs 24, or a spacer layer of a material that is positioned over the first optical waveguide ribs 24 and is substantially optically transparent ( 28 may be separated from the first optical waveguide rib 24. This spacer layer 28 is generally thinner vertically than the first optical waveguide rib 24.

편광 회전 영역(14)에서, 제 1 및 제 2 광 도파관(24, 26)의 중심 축은 발산하는 횡 방향을 따라 지향된다. 이런 이유로, 제 1 및 제 2 광 도파관(24, 26)의 세그먼트에 대응하는 횡방향 폭 사이의 수직 오버랩은 편광 회전 영역(14)에서 빛의 전파 방향을 따라 감소하며, 즉 도 1a-1b에서 오른쪽으로 감소한다. 따라서, 제 1 및 제 2 광 도파관 리브(24, 26)의 일부 대응하는 세그먼트가 기판(22)의 평면 표면을 따라, 즉 편광 회전 영역(14)의 가장 오른쪽 부분에서 횡방향으로 오프셋될 수 있다. In the polarization rotating region 14, the central axes of the first and second optical waveguides 24, 26 are directed along the transverse transverse direction. For this reason, the vertical overlap between the transverse widths corresponding to the segments of the first and second optical waveguides 24, 26 decreases along the direction of propagation of light in the polarization rotation region 14, ie in FIGS. 1A-1B. Decrease to the right. Thus, some corresponding segments of the first and second optical waveguide ribs 24, 26 may be laterally offset along the planar surface of the substrate 22, ie at the rightmost part of the polarization rotation region 14. .

편광 회전 영역(14)에서, 제 1 및 제 2 광 도파관 리브(24, 26)의 각각은 일정한 횡방향 폭을 가질 수 있거나 일정하지 않은 폭을 가질 수 있다. 예를 들면, 제 1 광 도파관 리브(24)의 폭은 편광 회전 영역(14)에서 빛의 전파의 방향을 따라 증가할 수 있다. 또한, 제 2 광 도파관 리브(26)의 폭은 편광 회전 영역(14)에서 빛의 전파의 방향을 따라 감소할 수 있다.In the polarization rotation region 14, each of the first and second optical waveguide ribs 24, 26 may have a constant transverse width or may have a non-uniform width. For example, the width of the first optical waveguide rib 24 may increase along the direction of propagation of light in the polarization rotation region 14. In addition, the width of the second optical waveguide rib 26 may decrease along the direction of propagation of light in the polarization rotation region 14.

제 1 및 제 2 광 도파관 리브(24, 26)의 수직 폭은 일반적으로 광 편광 회전자(10)를 통해 실질적으로 일정하다.The vertical widths of the first and second optical waveguide ribs 24, 26 are generally substantially constant through the optical polarization rotor 10.

도 2a, 2b 및 2c는 도 1a-1b의 연속적인 횡방향 평면 A, B 및 C에서 제 1 전파 빛 모드의 예상된 빛 전력 분포를 개략적으로 도시한다. 제 1 전파 모드는 초기에는 초기 선형 편광을 가진 횡 자기(TM) 전파 빛 모드이다.2A, 2B and 2C schematically illustrate the expected light power distribution of the first propagating light mode in the continuous transverse planes A, B and C of FIGS. 1A-1B. The first propagation mode is initially a transverse magnetic (TM) propagation light mode with initial linear polarization.

초기 횡방향 평면 A에서, 제 1 및 제 2 광 도파관 리브(24, 26)의 횡단면은 기판(22)의 평면 표면 PS에 대해 수직으로 정렬된다. 초기 횡방향 평면 A에서, 제 1 전파 빛 모드, 즉 TM 모드의 광 전력은 주요 축이 기판(22)의 평면 표면 PS에 대해 수직으로 지향되는 제 1 직사각형 영역 OR1에 집중된다.In the initial transverse plane A, the cross sections of the first and second optical waveguide ribs 24, 26 are aligned perpendicular to the planar surface PS of the substrate 22. In the initial transverse plane A, the optical power of the first propagating light mode, ie the TM mode, is concentrated in the first rectangular region OR1 whose main axis is directed perpendicular to the plane surface PS of the substrate 22.

나중에 횡방향 평면 B에서, 제 1 및 제 2 광 도파관 리브(24, 26)의 단면의 중심은 실질적으로 횡방향으로 오프셋되며, 제 1 전파 빛 모드의 광 전력은 제 2 직사각형 영역 OR2에 집중된다. 직사각형 영역 OR2는 직사각형 영역의 주요 축이 2개의 광 도파관 리브(24, 26)의 중심 사이의 대각선을 따라 거의 지향되도록 기판(22)의 평면 표면 PS에 법선 방향에 대해 상당히 기울어진다.Later in the transverse plane B, the centers of the cross sections of the first and second optical waveguide ribs 24, 26 are substantially laterally offset, and the optical power of the first propagating light mode is concentrated in the second rectangular area OR2. . The rectangular region OR2 is inclined considerably with respect to the normal direction to the planar surface PS of the substrate 22 such that the major axis of the rectangular region is oriented almost along the diagonal between the centers of the two optical waveguide ribs 24 and 26.

최종 횡방향 평면 C에서, 제 1 및 제 2 광 도파관 리브(24, 26)의 단면은 큰 횡방향 갭에 의해 분리되며, 제 1 전파 빛 모드의 광 전력은 주요 축이 기판(22)의 평면 표면에 거의 평행한 제 3 직사각형 영역 OR3에 집중된다.In the final transverse plane C, the cross sections of the first and second optical waveguide ribs 24, 26 are separated by a large transverse gap, and the optical power of the first propagation light mode is the principal axis of the substrate 22 It is concentrated in the third rectangular area OR3 which is almost parallel to the surface.

따라서, 광 적층의 느린 선회는 제 1 광 전파 모드의 광 전력이 집중되는 직사각형 영역을 점진적으로 회전시킨다. 점진적으로 회전하는 동안, 제 1 전파 빛 모드의 선형 편광은 모드의 광 전력이 집중되는 직사각형 영역으로 회전한다. 예시된 예에서, 편광 회전은 약 π/2 라디안만큼 이루어져 초기 TM 전파 빛 모드를 최종 횡 전기(TE) 전파 빛 모드로 변경한다.Therefore, the slow turning of the light stack gradually rotates the rectangular area where the optical power of the first light propagation mode is concentrated. During progressive rotation, the linearly polarized light of the first propagated light mode rotates into a rectangular region where the optical power of the mode is concentrated. In the illustrated example, polarization rotation consists of about π / 2 radians to change the initial TM propagation light mode to the final transverse electric (TE) propagation light mode.

도 3a, 3b 및 3c는 도 1a-1b의 동일한 각각의 횡방향 평면 A, B 및 C에서 제 2 전파 빛 모드의 예상된 빛 전력 분포를 개략적으로 도시한다. 제 1 전파 모드는 초기에 초기 선형 편광을 가진 TE 전파 빛 모드이고 상대적으로 제 1 전파 빛 모드에 직교한다.3A, 3B and 3C schematically illustrate the expected light power distribution of the second propagating light mode in the same respective transverse planes A, B and C of FIGS. 1A-1B. The first propagation mode is initially a TE propagation light mode with initial linear polarization and is relatively orthogonal to the first propagation light mode.

초기 횡방향 평면 A에서, 제 1 및 제 2 광 도파관 리브(24, 26)의 단면은 수직으로 정렬되며, 제 2 전파 빛 모드, 즉 TE 모드의 광 전력은 다른 제 1 직사각형 영역 OR1'에 집중된다. 제 1 직사각형 영역 OR1'은 기판(22)의 평면 표면과 평행하게 수평으로 지향되는 주요 축을 갖는다.In the initial transverse plane A, the cross sections of the first and second optical waveguide ribs 24, 26 are vertically aligned, and the optical power of the second propagating light mode, ie TE mode, is concentrated in the other first rectangular area OR1 '. do. The first rectangular area OR1 'has a major axis which is oriented horizontally parallel to the planar surface of the substrate 22.

나중에 횡방향 평면 B에서, 제 1 및 제 2 광 도파관 리브(24, 26)의 단면의 중심은 실질적으로 횡방향으로 오프셋되며, 제 2 전파 빛 모드의 광 전력은 다른 제 2 직사각형 영역 OR2'에 집중된다. 직사각형 영역 OR2'는 직사각형 영역의 주요 축이 2개의 광 도파관 리브(24, 26)의 중심 사이의 대각선을 따라 거의 지향되도록 기판(22)의 평면 표면에 법선 방향에 대해 상당히 기울어진다.Later in the transverse plane B, the centers of the cross sections of the first and second optical waveguide ribs 24, 26 are substantially laterally offset, and the optical power of the second propagating light mode is directed to another second rectangular area OR2 '. Are concentrated. The rectangular region OR2 'is inclined considerably with respect to the normal direction to the planar surface of the substrate 22 such that the major axis of the rectangular region is oriented almost along the diagonal between the centers of the two optical waveguide ribs 24, 26.

최종 횡방향 평면 C에서, 제 1 및 제 2 광 도파관 리브(24, 26)의 단면은 큰 횡방향 갭에 의해 분리되며, 제 2 전파 빛 모드의 광 전력은 주요 축이 기판(22)의 평면 표면에 거의 수직으로 지향되는 다른 제 3 직사각형 영역 OR3'에 집중된다.In the final transverse plane C, the cross sections of the first and second optical waveguide ribs 24, 26 are separated by a large transverse gap, and the optical power of the second propagation light mode is mainly the plane of the substrate 22 It is concentrated in another third rectangular area OR3 'which is oriented almost perpendicular to the surface.

따라서, 광 적층의 느린 선회는 또한 제 2 전파 빛 모드의 광 전력이 집중되는 직사각형 영역을 점진적으로 회전시킨다. 점진적으로 회전하는 동안, 제 2 전파 빛 모드의 선형 편광은 모드의 광 전력이 집중되는 직사각형 영역의 주요 축으로 회전한다. 예시된 예에서, 회전은 약 π/2 라디안만큼 이루어져 초기 TE 전파 빛 모드를 최종 TM 전파 빛 모드로 변경한다.Thus, slow turning of the light stack also gradually rotates the rectangular region where the optical power of the second propagated light mode is concentrated. During progressive rotation, the linearly polarized light of the second propagated light mode rotates around the major axis of the rectangular region where the light power of the mode is concentrated. In the illustrated example, the rotation is made by about [pi] / 2 radians to change the initial TE propagation light mode to the final TM propagation light mode.

도 4a, 4b 및 4c는 도 1a-1b에 도시된 광 도파관(10)의 특정 예(10')를 도시한다. 광 도파관(10')은 제 1 천이 영역(12), 편광 회전 영역(14) 및 제 2 천이 영역(16)을 갖는다. 편광 회전 영역(14) 및 제 1 천이 영역(12)의 세그먼트에서, 광 도파관(10')은 제 1 및 제 2 광 도파관 리브(24, 26)를 포함한다. 제 1 광 도파관 리브(24)는 제 2 광 도파관 리브(26)보다 기판(22)의 평면 표면에 더 가깝게 다시 위치된다. 4A, 4B and 4C show specific examples 10 ′ of the optical waveguide 10 shown in FIGS. 1A-1B. The optical waveguide 10 ′ has a first transition region 12, a polarization rotation region 14, and a second transition region 16. In the segments of the polarization rotation region 14 and the first transition region 12, the optical waveguide 10 ′ includes first and second optical waveguide ribs 24, 26. The first optical waveguide rib 24 is repositioned closer to the planar surface of the substrate 22 than the second optical waveguide rib 26.

제 1 천이 영역(12)에서, 광 도파관(10')의 단면은 전파 빛 모드의 횡방향 빛 전력 분포가 도 2a 또는 3a에 개략적으로 도시된 바와 같이 되기 위해 선회하도록 점진적으로 변화한다. 이러한 예에서, 변화는 2개의 광 도파관 리브(24, 26)의 횡방향 변화를 포함한다. 변화는 전파 방향을 따라 제 1 광 도파관 리브(24)의 횡방향 폭을 단조롭게 감소시키는 평활 점진적인 감소(smooth tapering)를 포함한다. 발명자는 이러한 횡방향 폭의 점진적 감소가 초기 TE 및 TM 전파 빛 모드의 많은 광 전력이 제 1 광 도파관 리브(24)의 외부로 재분포되도록 한다고 생각한다. 이러한 변화는 또한 전파 방향을 따라 제 2 광 도파관 리브(26)의 횡방향 폭을 단조롭게 증가시키는 평활 점진적인 감소를 포함한다. 발명자는 또한 이러한 횡방향 폭의 점진적 증가가 초기 TM 전파 빛 모드의 많은 광 전력이 제 1 광 도파관 리브(24)에서 제 2 광 도파관 리브(26)로 재분포되도록 한다고 생각한다. 제 1 및 제 2 광 도파관 리브(24, 26)의 점진적으로 감소된 세그먼트가 없으면, 발명자는 입력 광 도파관에서 주입된 빛이 아마 더욱 높은 모드의 많은 산란, 반사 및 여기를 발생시킨다는 것, 즉 광 편관 회전자(10')에서 더욱 높은 삽입 손실을 유발시킨다고 생각한다. In the first transition region 12, the cross section of the optical waveguide 10 ′ gradually changes so that the transverse light power distribution of the propagating light mode turns to become schematically illustrated in FIG. 2A or 3A. In this example, the change includes the transverse change of the two optical waveguide ribs 24, 26. The change includes a smooth tapering that monotonously reduces the lateral width of the first optical waveguide rib 24 along the direction of propagation. The inventors believe that this gradual decrease in lateral width causes many of the optical power of the initial TE and TM propagating light modes to be redistributed out of the first optical waveguide rib 24. This change also includes a smooth gradual decrease that monotonously increases the transverse width of the second optical waveguide rib 26 along the direction of propagation. The inventor also believes that this gradual increase in lateral width causes many of the optical power of the initial TM propagating light mode to be redistributed from the first optical waveguide rib 24 to the second optical waveguide rib 26. In the absence of progressively reduced segments of the first and second optical waveguide ribs 24, 26, the inventors believe that the light injected from the input optical waveguide probably generates a higher amount of scattering, reflection and excitation in a higher mode, i.e., light It is believed that this results in higher insertion loss in the canal rotor 10 '.

편광 회전 영역(14)에서, 예를 들어 도 2a-2c 및 3a-3c에 개략적으로 도시된 바와 같이, 광 도파관(10')은 실질적으로 선형 편광의 전파 모드가 선형 편광이 회전되도록 선회하기 위해 평활 변화를 겪는다. 여기서, 변화는 전파 방향을 따라 제 1 및 제 2 광 도파관 리브(24, 26)의 단면 사이의 횡방향 오버랩의 평활 감소를 포함한다. 이러한 감소는 적어도 부분적으로 제 1 및 제 2 광 도파관 리브(24, 26)의 축 사이의 각도 오정렬에 기인한다. 일부 실시예에서, 감소는 또한 부분적으로 전파 방향을 따라 제 2 광 도파관 리브(26)의 횡방향 폭의 선택적 단조롭고 평활한 감소에 기인할 수 있다. 여기서, 변화는 또한 전파 방향을 따라 제 1 광 도파관 리브(24)의 횡방향 폭의 평활하고 단조로운 감소를 포함할 수 있다.In the polarization rotation region 14, for example as schematically shown in FIGS. 2A-2C and 3A-3C, the optical waveguide 10 ′ is substantially adapted to pivot the propagation mode of linear polarization such that the linear polarization is rotated. Undergo smooth changes. Here, the change includes the smoothing of the lateral overlap between the cross sections of the first and second optical waveguide ribs 24, 26 along the propagation direction. This reduction is at least in part due to the angular misalignment between the axes of the first and second optical waveguide ribs 24, 26. In some embodiments, the reduction may also be due, in part, to a selective monotonous smooth decrease in the lateral width of the second optical waveguide rib 26 along the propagation direction. Here, the change may also comprise a smooth and monotonous reduction of the lateral width of the first optical waveguide rib 24 along the direction of propagation.

제 2 천이 영역(16)에서, 광 도파관(10')의 단면은 최종 전파 빛 모드의 횡방향 빛 전력 분포가 출력 광 도파관(20)의 전파 빛 모드에 더욱 효율적으로 결합하도록 점진적으로 변화한다. 여기서, 변화는 전파 방향을 따라 제 1 광 도파관 리브(24)의 횡방향 폭을 단조롭게 증가시키는 평활 점진적 감소이다. 제 2 광 도파관 리브(26)는 제 2 천이 영역(16)에 있지 않거나, 예를 들어 제 2 천이 영역(16)에서 전파 빛 모드의 선회에 크게 영향을 주지 않도록 하기 위해 제 1 광 도파관 리브(24)로부터 큰 횡방향 거리만큼 오프셋된다.In the second transition region 16, the cross section of the optical waveguide 10 ′ gradually changes so that the lateral light power distribution of the final propagation light mode couples more efficiently to the propagation light mode of the output optical waveguide 20. Here, the change is a smooth gradual decrease that monotonously increases the transverse width of the first optical waveguide rib 24 along the propagation direction. The second optical waveguide ribs 26 are not in the second transition region 16 or, for example, so as not to significantly affect the turning of the propagation light mode in the second transition region 16. Offset by a large transverse distance from the figure 24).

상기 설명은 도 1a-1b 및 4a-4c에 개략적으로 도시되는 광 편광 회전자(10, 10')의 동작 동안 왼쪽에서 오른쪽으로의 빛의 전파 방향을 나타낸다. 그럼에도 불구하고, 광 편광 회전자(10, 10')는 또한 빛이 여기서 반대 방향으로 전파할 때 작동한다. 즉, 광 편광 회전자(10, 10')는 또한 도 1a-1b 및 4a-4c의 오른쪽에 도시되는 광 도파관(20)에서 주입된 빛의 선형 편광을 회전할 것이다.The above description shows the direction of propagation of light from left to right during the operation of the optical polarization rotors 10, 10 ′ schematically shown in FIGS. 1A-1B and 4A-4C. Nevertheless, the optical polarization rotors 10, 10 ′ also work when light propagates in the opposite direction here. That is, the optical polarization rotors 10 and 10 'will also rotate the linear polarization of the light injected from the optical waveguide 20 shown to the right of FIGS. 1A-1B and 4A-4C.

예시적인 예Illustrative example

도 4a-도 4c는 예를 들어 상업적으로 이용 가능한 실리콘 온 인슐레이터(SOI) 기판으로부터 예를 들어 상보성 금속 산화물 반도체 프로세스를 이용하여 제조될 수 있는 광 도파관(10')의 예를 도시한다.4A-4C show an example of an optical waveguide 10 ′ that can be fabricated, for example, using a complementary metal oxide semiconductor process from a commercially available silicon on insulator (SOI) substrate.

예에서, 제 1 및 제 2 광 도파관 리브(24, 26)와 입력 및 출력 광 도파관(18, 20)은 여기에 설명된 바와 같이 구성된다. 제 1 광 도파관 리브(24)는 초기 SOI 기판의 실리콘 층의 부분으로 형성되고 약 200 나노미터(nm)의 두께를 갖는다. 제 2 광 도파관 리브(26)는 질화 규소로 형성되고 약 400nm의 두께를 갖는다. 입력 및 출력 광 도파관(18, 20)은 초기 SOI 기판의 실리콘 층의 부분으로 형성되고 약 200nm의 두께 및 약 500nm 내지 600nm의 횡방향 폭을 갖는다.In the example, the first and second optical waveguide ribs 24, 26 and the input and output optical waveguides 18, 20 are configured as described herein. The first optical waveguide ribs 24 are formed as part of the silicon layer of the initial SOI substrate and have a thickness of about 200 nanometers (nm). The second optical waveguide ribs 26 are formed of silicon nitride and have a thickness of about 400 nm. Input and output optical waveguides 18 and 20 are formed as part of the silicon layer of the initial SOI substrate and have a thickness of about 200 nm and a lateral width of about 500 nm to 600 nm.

예에서, 광 도파관(10')은 제 1 및 제 2 광 도파관 리브(24, 26) 사이에 위치된 이산화 규소의 약 100nm인 선택적 스페이서 층(28)을 포함한다. In an example, the optical waveguide 10 'includes an optional spacer layer 28 that is about 100 nm of silicon dioxide located between the first and second optical waveguide ribs 24 and 26.

예에서, 제 1 천이 영역(12), 편광 회전 영역(14) 및 제 2 천이 영역(16)은 아래에 설명되는 바와 같이 횡방향 크기 및 형상을 갖는다.In the example, the first transition region 12, the polarization rotation region 14 and the second transition region 16 have a lateral size and shape as described below.

제 1 천이 영역(12)에서, 제 1 및 제 2 광 도파관 리브(24, 26)는 횡방향으로 정렬된 중심 축을 가지며, 예를 들어 길이가 약 50 마이크로미터(μm)일 수 있는 영역(12)의 전체 길이에 걸쳐 연장한다. 제 1 광 도파관 리브(24)는 입력 광 도파관(18)과의 경계에서 약 500nm 내지 600nm의 초기 횡방향 폭을 갖는다. 입력 광 도파관(18)의 것과 거의 일치하는 초기 횡방향 폭은 편광 회전 영역(16)의 경계에서나 근처에서 약 200㎚의 값까지 거리가 선형적으로 감소한다. 제 2 광 도파관 리브(26)는 입력 광 도파관(18)과의 경계에서나 근처에서 약 100㎚ 이하의 초기 횡방향 폭을 가지며, 이의 횡방향 폭은 편광 회전 영역(16)의 경계에서나 근처에서 약 200㎚의 값까지 거리가 선형적으로 증가한다.In the first transition region 12, the first and second optical waveguide ribs 24, 26 have a central axis that is laterally aligned, for example, the region 12, which may be about 50 micrometers (μm) in length. ) Extends over the entire length. The first optical waveguide rib 24 has an initial transverse width of about 500 nm to 600 nm at the boundary with the input optical waveguide 18. The initial lateral width, which nearly coincides with that of the input optical waveguide 18, decreases linearly with distance up to a value of about 200 nm at or near the boundary of the polarization rotation region 16. The second optical waveguide rib 26 has an initial transverse width of about 100 nm or less at or near the boundary with the input optical waveguide 18, the transverse width of which is about at or near the boundary of the polarization rotation region 16. The distance increases linearly to a value of 200 nm.

일부 실시예에서, 제 1 천이 영역(12)에서 제 1 및 제 2 광 도파관 리브(24, 26) 중 하나 또는 양자의 횡방향 폭은 편광 회전 영역(14)의 경계 직전의 약 200nm 정도의 값에 도달한다. 예를 들면, 이러한 횡방향 폭은 경계로부터의 100nm 이상의 정도의 거리에서 200nm의 값에 도달할 수 있으며, 그 후 편광 회전 영역(14)의 경계까지 일정하게 유지한다.In some embodiments, the transverse width of one or both of the first and second optical waveguide ribs 24, 26 in the first transition region 12 is about 200 nm shortly before the boundary of the polarization rotation region 14. To reach. For example, this transverse width can reach a value of 200 nm at a distance of about 100 nm or more from the boundary, and then remains constant up to the boundary of the polarization rotation region 14.

편광 회전 영역(14)에서, 제 1 및 제 2 광 도파관 리브(24, 26)는 예를 들어 길이가 250μm 내지 300μm일 수 있는 영역(14)의 전체 길이 정도까지 연장한다. 제 1 광 도파관 리브(24)는 제 1 천이 영역(12)과의 경계에서 약 200㎚의 초기 횡방향 폭을 가지며, 이의 횡방향 폭은 제 2 횡방향 영역(16)과의 경계에서 약 260nm까지 선형적으로 증가한다. 제 2 광 도파관 리브(26)는 제 1 천이 영역(12)과의 경계에서 약 200㎚의 횡방향 폭을 가지며, 이의 횡방향 폭은 제 2 천이 영역(14)과의 경계에서 약 150nm 이하의 값까지 일정하거나 선형적으로 감소할 수 있다. 편광 회전 영역(14)에서 제 1 및 제 2 광 도파관 리브(24, 26)의 중심 축 사이의 발산 횡방향 정렬(divergent lateral alignment)로 인해, 제 2 광 도파관 리브(26)는 제 2 천이 영역(16)과의 경계 근처에서 제 1 광 도파관 리브(24)의 대응하는 부분으로부터 약 150nm 내지 약 200㎚의 횡방향 오프셋을 갖는다. In the polarization rotation region 14, the first and second optical waveguide ribs 24, 26 extend to the full length of the region 14, which may be, for example, 250 μm to 300 μm in length. The first optical waveguide rib 24 has an initial transverse width of about 200 nm at the boundary with the first transition region 12, and its transverse width is about 260 nm at the boundary with the second transverse region 16. Increases linearly. The second optical waveguide rib 26 has a lateral width of about 200 nm at the boundary with the first transition region 12, and its lateral width is about 150 nm or less at the boundary with the second transition region 14. The value can be constant or decrease linearly. Due to the divergent lateral alignment between the central axes of the first and second optical waveguide ribs 24, 26 in the polarization rotation region 14, the second optical waveguide rib 26 has a second transition region. It has a lateral offset of about 150 nm to about 200 nm from the corresponding portion of the first optical waveguide rib 24 near the boundary with (16).

제 2 천이 영역(16)에서, 제 1 광 도파관 리브(24)는 예를 들어 약 50μm일 수 있는 영역(16)의 전체 길이에 걸쳐 연장한다. 제 1 광 도파관 리브(24)는 편광 회전 영역(14)과의 경계에서 약 260nm의 초기 횡방향 폭을 가지며, 이의 횡방향 폭은 출력 광 도파관(20)과의 경계에서 약 500㎚ 내지 600㎚의 값까지 거리가 선형적으로 증가한다. In the second transition region 16, the first optical waveguide rib 24 extends over the entire length of the region 16, which may be, for example, about 50 μm. The first optical waveguide rib 24 has an initial transverse width of about 260 nm at the boundary with the polarization rotation region 14, and its transverse width is about 500 nm to 600 nm at the boundary with the output optical waveguide 20. The distance increases linearly to.

제 2 광 도파관 리브(26)는 제 2 천이 영역(16)의 초기 부분으로 투사하거나 투사하지 않을 수 있다. 제 2 광 도파관 리브(26)가 제 2 천이 영역(16)으로 투사할 경우에, 제 2 광 도파관 리브(26)의 횡방향 폭은 약 150nm에서 약 100㎚ 이하로 평활하게 계속 감소할 수 있다. 제 2 천이 영역(16)에서, 제 1 광 도파관 리브(24)의 점진적 외향(outward) 점진적 감소는 제 1 및 제 2 광 도파관 리브(24, 26) 사이의 횡방향 오프셋을 실질적으로 감소시키는데 불충분하다. 큰 초기 횡방향 오프셋으로 인해, 제 2 광 도파관 리브(26)는 제 2 천이 영역(16)에 전파하면서 빛의 실질적 편광 회전을 발생시키지 않는다.The second optical waveguide rib 26 may or may not project to the initial portion of the second transition region 16. When the second optical waveguide rib 26 projects into the second transition region 16, the lateral width of the second optical waveguide rib 26 may continue to decrease smoothly from about 150 nm to about 100 nm. . In the second transition region 16, the gradual outward gradual reduction of the first optical waveguide rib 24 is insufficient to substantially reduce the lateral offset between the first and second optical waveguide ribs 24, 26. Do. Due to the large initial lateral offset, the second optical waveguide ribs 26 propagate in the second transition region 16 and do not generate substantial polarization rotation of the light.

도 1a-1b 및 4a-4c의 편광 회전자(10, 10')의 다양한 실시예에서, 제 1 광 도파관 리브(24)의 물질 조성물과 제 2 광 도파관 리브(26)의 물질 조성물의 차이는 제조 동안 유리할 수 있다. 특히, 서로 다른 물질 조성물은 제 2 광 도파관 리브(26) 및/또는 선택적 스페이서 층(28)의 이방성 에칭을 위한 에칭 정지로서 제 1 광 도파관 리브(24) 및/또는 제 1 광 도파관 리브(24)와 제 2 광 도파관 리브(26) 사이의 선택적 스페이서 층(28)의 물질을 이용 가능하게 할 수 있다. 이러한 서로 다른 조성물은 존재한다면 광 도파관 리브(24, 26) 및 스페이서 층(28)의 더욱 간단한 및/또는 정확한 에칭 제조를 지원할 수 있다.In various embodiments of the polarization rotors 10, 10 ′ of FIGS. 1A-1B and 4A-4C, the difference between the material composition of the first optical waveguide rib 24 and the material composition of the second optical waveguide rib 26 is It may be advantageous during manufacture. In particular, different material compositions may be applied to the first optical waveguide ribs 24 and / or the first optical waveguide ribs 24 as an etch stop for anisotropic etching of the second optical waveguide ribs 26 and / or the optional spacer layer 28. ) And the material of the optional spacer layer 28 between the second optical waveguide rib 26 may be made available. Such different compositions, if present, may support simpler and / or accurate etch fabrication of the optical waveguide ribs 24, 26 and spacer layer 28.

도 5는 광 편광 회전자, 예를 들어 도 1a-1b 및/또는 4a-4c의 편광 회전자(10, 10')를 제조하는 예시적인 방법(30)을 개략적으로 도시한다.FIG. 5 schematically illustrates an exemplary method 30 of manufacturing an optical polarization rotor, for example the polarization rotors 10, 10 ′ of FIGS. 1A-1B and / or 4A-4C.

방법(30)은 도 4a-4c의 제 1 광 도파관 리브(24)를 형성하기 위해 기판의 상부 층, 예를 들어 SOI 기판의 실리콘 층의 에칭을 수행하는 단계(단계(32))를 포함한다. 동일한 에칭은 추가적인 실리콘 광 도파관을 제 1 광 도파관 리브(24)에 대해 횡방향으로 형성하기 위해, 예를 들어 도 1a-1b 및 4a-4c의 입력 및 출력 광 도파관(18, 20)을 형성하기 위해 사용될 수 있다. 에칭은 이러한 예시적인 SOI 기판 상에 마스크 제어식 에칭 실리콘에 대한 어떤 기존의 프로세스, 예를 들어 이산화 규소의 실리콘 정지의 이방성 건식 에칭을 이용할 수 있다.The method 30 includes performing an etching of a top layer of a substrate, such as a silicon layer of an SOI substrate, to form the first optical waveguide ribs 24 of FIGS. 4A-4C (step 32). . The same etching may be used to form additional silicon optical waveguides transverse to the first optical waveguide ribs 24, for example to form the input and output optical waveguides 18, 20 of FIGS. 1A-1B and 4A-4C. Can be used for Etching may use any existing process for mask controlled etch silicon, such as anisotropic dry etching of silicon dioxide, of silicon dioxide on this exemplary SOI substrate.

방법(30)은 선택적으로 제 1 광 도파관 리브(24) 위에, 예를 들어 또한 기판(22)의 평면 표면의 횡방향 인접한 부분 및/또는 횡방향 인접한 광 도파관 위에 서로 다른 물질의 층을 형성하는 단계(단계(34))를 포함할 수 있다. 서로 다른 물질의 층은 예를 들어 광 품질의 이산화 규소 층을 형성하는 기존의 증착 프로세스에 의해 형성될 수 있다.The method 30 optionally forms a layer of different material over the first optical waveguide rib 24, for example also on a transversely adjacent portion and / or on a transversely adjacent optical waveguide of the planar surface of the substrate 22. Step (step 34). Layers of different materials can be formed by, for example, conventional deposition processes that form light quality silicon dioxide layers.

단계(34)가 수행되면, 방법(30)은 적절한 스페이서 층, 예를 들어 도 1a-1b 및 4a-4c의 스페이서 층(28)을 생성하기 위해 단계(34)에서 형성된 서로 다른 물질의 층을 화학 기계적 연마하는 단계를 포함할 수 있다. 화학 기계적 연마하는 단계는 예를 들어 단계(32)에서 형성된 제 1 광 도파관 리브 상에 예를 들어 약 100㎚ 이하의 두께를 가진 이산화 규소의 평평한 스페이서 층을 생성할 수 있다. 화학 기계적 연마하는 단계는 단계(34)에서 형성된 서로 다른 물질의 층을 연마하는데 효과적이도록 당업자에 알려진 기존의 프로세스를 이용할 수 있다.Once step 34 is performed, the method 30 may utilize layers of different materials formed in step 34 to produce a suitable spacer layer, for example the spacer layer 28 of FIGS. 1A-1B and 4A-4C. Chemical mechanical polishing. Chemical mechanical polishing may, for example, produce a flat spacer layer of silicon dioxide having a thickness of about 100 nm or less, for example, on the first optical waveguide rib formed in step 32. The chemical mechanical polishing step may utilize existing processes known to those skilled in the art to be effective in polishing the layers of different materials formed in step 34.

방법(30)은 또한 제 1 광 도파관 리브(24)의 부분 위에, 예를 들어 기판(22)의 평면 표면의 부분 위에 광학 층을 형성하는 단계(단계(38))를 포함한다. 형성하는 단계(38)는 예를 들어 선택적 스페이서 층 상에 질화 규소의 약 400nm의 층을 증착하는 단계를 포함할 수 있고, 질화 규소의 광학 층을 증착하기 위해 당업자에게 알려진 어떤 기존의 프로세스를 이용할 수 있다. 광학 층, 제 1 광 도파관 리브(24) 및 스페이서 층은 일반적으로 서로 다른 벌크 굴절률을 가진 물질로 형성된다.The method 30 also includes forming an optical layer (step 38) over a portion of the first optical waveguide rib 24, for example over a portion of the planar surface of the substrate 22. Forming 38 may include, for example, depositing a layer of about 400 nm of silicon nitride on the optional spacer layer, using any existing process known to those skilled in the art to deposit an optical layer of silicon nitride. Can be. The optical layer, the first optical waveguide ribs 24 and the spacer layer are generally formed of materials having different bulk refractive indices.

방법(30)은 또한 예를 들어 선택적 스페이서 층(28) 상에 직접 또는 제 1 광 도파관 리브(24) 상에 직접 제 2 광 도파관 리브(26)를 형성하기 위해 광학 층을 에칭하는 단계(단계(40))를 포함한다. 제 2 광 도파관 리브(26)는 제 1 및 제 2 광 도파관 리브(24, 26)의 제 1 세그먼트가 기판(22)의 평면 표면에 대해 수직으로 지향되는 적층을 형성하고 광 도파관 리브(24, 26)의 제 2 세그먼트가 기판(22)의 평면 표면을 따른 방향으로 상대적으로 횡방향 오프셋되도록 형성된다. 광학 층이 질화 규소인 실시예에서, 에칭 단계(40)는 예를 들어 질화 규소를 에칭하기 위한 어떤 기존의 프로세스를 이용할 수 있다. 예를 들면, 에칭 단계는 실질적으로 예시적인 스페이서 층(28)의 이산화 규소에서 정지하며/하거나, 예시적인 실리콘의 제 1 광 도파관 리브(24)의 실리콘 및/또는 예시적인 기판(22)의 실리콘 표면에서 실질적으로 정지하는 질화 규소를 위한 이방성 건식 에칭을 포함할 수 있다.The method 30 also includes etching the optical layer to form a second optical waveguide rib 26, for example directly on the optional spacer layer 28 or directly on the first optical waveguide rib 24. 40). The second optical waveguide ribs 26 form a stack in which the first segments of the first and second optical waveguide ribs 24, 26 are oriented perpendicular to the planar surface of the substrate 22 and the optical waveguide ribs 24, The second segment of 26 is formed to be relatively transversely offset in the direction along the planar surface of the substrate 22. In embodiments where the optical layer is silicon nitride, etching step 40 may use any existing process, for example for etching silicon nitride. For example, the etching step stops substantially at the silicon dioxide of the exemplary spacer layer 28 and / or the silicon of the first optical waveguide rib 24 of the exemplary silicon and / or the silicon of the exemplary substrate 22. And anisotropic dry etching for silicon nitride that substantially stops at the surface.

방법은 또한 상기 단계(40)에서 생성된 도파관 구조 위에 클래딩 층, 예를 들어 이산화 규소 층을 증착하는 단계(단계(42))를 포함할 수 있다. 예를 들면, 클래딩 층은 몇 마이크로미터 이상의 두께를 가질 수 있다. 증착 단계(42)는 예를 들어 이산화 규소의 두꺼운 광 클래딩 층을 증착하는 어떤 기존의 프로세스를 이용할 수 있다.The method may also include depositing a cladding layer, such as a silicon dioxide layer (step 42), on the waveguide structure created in step 40 above. For example, the cladding layer may have a thickness of several micrometers or more. Deposition step 42 may utilize any existing process, for example depositing a thick light cladding layer of silicon dioxide.

도 6은 평면 광 편광 회전자, 예를 들어 도 1a-1b 및 도 4a-4c에 예시된 광 편광 회전자(10, 10')에서 선형 편광 성분의 편광을 회전하는 방법(50)을 개략적으로 도시한다.6 schematically illustrates a method 50 of rotating a polarization of a linear polarization component in a planar optical polarization rotor, for example the optical polarization rotors 10, 10 ′ illustrated in FIGS. 1A-1B and 4A-4C. Illustrated.

방법(50)은 편광 회전자의 제 1 단부에서 평면 도파관, 예를 들어 입력 광 도파관(18)으로부터 빛을 수신하는 단계(단계(52))를 포함한다. 수신된 빛은 일반적으로 선형 편광 모드, 예를 들어, TE 또는 TM 전파 빛 모드 또는 TE 및 TM 전파 빛 모드의 거의 동상(in-phase)의 조합이다.The method 50 includes receiving (step 52) light from a planar waveguide, for example an input optical waveguide 18, at the first end of the polarization rotor. The received light is generally a combination of a linear polarization mode, for example a near in-phase of TE or TM propagated light mode or TE and TM propagated light mode.

방법(50)은 선택적으로 광 편광 회전자의 빛 전력의 상당한 부분이 예를 들어 도 1a-1b 및 4a-4c의 제 1 천이 영역(12)에서 횡방향 및/또는 수직으로 재분포되도록 광 편광 회전자의 제 1 점진 감소 도파관 세그먼트를 통해 수신된 빛을 전파하는 단계(단계(54))를 포함한다. 빛 전력의 횡방향 및/또는 수직 재분포는 일반적으로 수신된 빛의 편광에 대한 실질적인 변경없이 수행된다.The method 50 optionally optically polarizes such that a substantial portion of the light power of the optical polarization rotor is redistributed laterally and / or vertically in the first transition region 12 of FIGS. 1A-1B and 4A-4C, for example. Propagating the received light through the first progressive reduction waveguide segment of the rotor (step 54). Transverse and / or vertical redistribution of light power is generally performed without substantial change to the polarization of the received light.

방법(50)은 예를 들어 도 1a-1b 및 4a-4c의 편광 회전 영역(16)에서 상당한 각도, 예를 들어 45도보다 큰 각도 및 종종 약 90도의 각도만큼 빛의 선형 편광을 회전시키기 위해 편광 회전자의 하이브리드 광 도파관 세그먼트를 따라 횡방향으로 재분포된 빛 전력을 전파하는 단계(단계(56))를 포함한다. 하이브리드 광 도파관 세그먼트는 예를 들어 제각기 도 1a-1b 및 4a-4c의 편광 회전 영역(14)의 왼쪽 부분에서와 같이 제 2 광 도파관 리브가 제 1 광 도파관 리브 위에 수직으로 위치되는 하나의 세그먼트를 포함한다. 두 개의 광 도파관 리브가 편광 회전자의 하이브리드 광 도파관 세그먼트에서 발산 방향을 따라 지향되기 때문에, 하이브리드 광 도파관 세그먼트는 제 2 광 도파관 리브가 제 1 광 도파관 리브의 대응하는 세그먼트로부터 실질적으로 횡방향 오프셋되는 다른 세그먼트를 포함한다. 하이브리드 광 도파관 세그먼트에서, 제 1 및 제 2 광 도파관 리브는 서로 다른 벌크 굴절률을 갖는 물질로 형성된다.The method 50 is for example to rotate the linear polarization of light by a significant angle, for example an angle greater than 45 degrees and often an angle of about 90 degrees in the polarization rotation region 16 of FIGS. 1A-1B and 4A-4C. Propagating laterally redistributed light power along the hybrid optical waveguide segment of the polarization rotor (step 56). The hybrid optical waveguide segment includes one segment in which the second optical waveguide rib is positioned vertically above the first optical waveguide rib, for example as in the left portion of the polarization rotation region 14 of FIGS. 1A-1B and 4A-4C, respectively. do. Since the two optical waveguide ribs are directed along the diverging direction in the hybrid optical waveguide segment of the polarization rotor, the hybrid optical waveguide segment is another segment in which the second optical waveguide rib is substantially laterally offset from the corresponding segment of the first optical waveguide rib. It includes. In the hybrid optical waveguide segment, the first and second optical waveguide ribs are formed of a material having different bulk refractive indices.

방법(50)은 예를 들어 도 1a-1b 및 4a-4c의 제 2 천이 영역(16)에서 빛 전력의 상당한 부분이 횡방향 및/또는 수직으로 재분포되도록 광 편광 회전자의 최종적으로 점진 감소된 도파관 세그먼트를 통해 하이브리드 광 도파관 세그먼트로부터 빛을 전파하는 단계(단계(58))를 포함할 수 있다. 빛 전력의 이러한 최종 횡방향 재분포는 전송되는 빛의 편광을 실질적으로 변경하지 않고 수행될 수 있다. 이러한 횡방향 재분포는 출력 평면 도파관, 예를 들어 도 1a-1b 및 4a-4c의 출력 광 도파관(20)의 전파 빛 모드에 편광 회전된 빛을 더욱 효율적으로 결합한다. The method 50 finally reduces progressively the optical polarization rotor such that a substantial portion of the light power is redistributed transversely and / or vertically in the second transition region 16 of FIGS. 1A-1B and 4A-4C, for example. Propagating light from the hybrid optical waveguide segment through the configured waveguide segment (step 58). This final lateral redistribution of light power can be performed without substantially changing the polarization of the transmitted light. This lateral redistribution more efficiently couples polarized rotated light to the propagation light mode of the output planar waveguide, for example the output optical waveguide 20 of FIGS. 1A-1B and 4A-4C.

도 7은 디지털 데이터의 편광 모드 다중화를 지원하는 광 변조기(43)를 도시한다. 광 변조기(43)는 1×2 광 스플리터(44), 제 1 및 제 2 광 도파관 암(45, 46) 및 2×1 광 조합기(47)를 포함한다. 7 illustrates an optical modulator 43 that supports polarization mode multiplexing of digital data. The light modulator 43 includes 1 × 2 light splitter 44, first and second optical waveguide arms 45, 46 and 2 × 1 light combiner 47.

1×2 광 스플리터(43)는 광원으로부터 실질적으로 선형 편광된 빛, 예를 들어 TE 또는 TM 모드의 레이저 빛을 수신하고, 수신된 빛의 부분을 2개의 광 도파관 암(45, 46)으로 지향되는 2개의 광속(light beam)으로 분리한다. 도 7에서, 광원은 예시적인 TE 모드의 빛을 1×2 광 스플리터(44)로 전송하는 것으로 예시된다.The 1 × 2 optical splitter 43 receives substantially linearly polarized light from the light source, for example laser light in TE or TM mode, and directs a portion of the received light to the two optical waveguide arms 45 and 46. Split into two light beams. In FIG. 7, the light source is illustrated as transmitting light of an exemplary TE mode to a 1 × 2 light splitter 44.

각각의 광 도파관 암(45, 46)은 1×2 광 스플리터(43)의 대응하는 광 출력을 2×1 광 조합기(47)의 대응하는 광 입력에 연결한다. 1×2 광 스플리터(43)는 예시적인 TE 전파 빛 모드로 예시된 거의 동일한 선형 편광의 빛을 2개의 광 도파관 암(45, 46)으로 전송한다. 각각의 광 도파관 암(45, 46)은 전기적 디지털 데이터 신호, 즉 DATA_1 또는 DATA_2의 스트림을 수신하기 위해 전기적으로 연결되는 전기 광학 변조기(48_1, 48_2)를 포함한다. 각각의 전기 광학 변조기(48_1, 48_2)는 수신된 디지털 데이터 신호, 즉 DATA_1 또는 DATA_2의 수신된 스트림을 반송하기 위해 전파하는 빛의 위상 및/또는 진폭을 변조한다. 제 2 광 도파관 암(46)은 또한 빛의 선형 편광을 회전하는 광 편광 회전자(49), 예를 들어 도 1a-1b 및 4a-4c의 광 편광 회전자(10, 10')를 포함한다. 편광 회전자(49)는 2개의 광 도파관 암(45, 46)으로부터 변조된 광속이 2×1 광 조합기(47)에서 재조합될 때 거의 직교 편광을 갖도록 예를 들어 적어도 45 도, 더욱 바람직하게는 약 90 도만큼 선형 편광을 회전한다. 2개의 광 도파관 암(45, 46)으로부터 변조된 광속은 2×1 광 조합기(47)에서 2개의 데이터 변조된 광 캐리어를 편광 다중화하기 위해 조합된다.Each optical waveguide arm 45, 46 couples the corresponding light output of the 1 × 2 light splitter 43 to the corresponding light input of the 2 × 1 light combiner 47. The 1 × 2 optical splitter 43 transmits light of approximately the same linearly polarized light, illustrated in the exemplary TE propagation light mode, to the two optical waveguide arms 45, 46. Each of the optical waveguide arms (45, 46) comprises an electro-optical modulator (48_1, 48_2) is electrically connected to in order to receive the electrical digital data signal, i.e. a stream of DATA 1 or DATA _ _ 2. Each electro-optical modulator (48_1, 48_2) modulates the phase and / or amplitude of light propagating in order to transport the received stream of the received digital data signal, i.e., DATA or DATA _ 1 _ 2. The second optical waveguide arm 46 also includes an optical polarization rotor 49 that rotates linearly polarized light of light, for example optical polarization rotors 10, 10 ′ of FIGS. 1A-1B and 4A-4C. . The polarization rotor 49 is for example at least 45 degrees, more preferably such that the light flux modulated from the two optical waveguide arms 45, 46 has a substantially orthogonal polarization when recombined in the 2 × 1 light combiner 47. Rotate the linearly polarized light by about 90 degrees. The light beams modulated from the two optical waveguide arms 45 and 46 are combined in the 2x1 light combiner 47 to polarize multiplex the two data modulated light carriers.

일부 다른 실시예에서, 광학 편광 회전자(49) 및 전기 광학 변조기(48_2)의 순서는 광 도파관 암(46)에서 반전될 수 있다.In some other embodiments, the order of the optical polarization rotator (49) and the electro-optical modulator (48 _ 2) may be reversed in the optical waveguide arm 46.

광 변조기(43)는 완전히 광학적으로 통합된 장치 또는 부분 광학적으로 통합된 장치로 제조될 수 있다.The light modulator 43 may be manufactured in a fully optically integrated device or in a partially optically integrated device.

도 8은 광 캐리어로부터 데이터를 복조하도록 구성되는 광 수신기(60)의 부분을 도시하며, 광 캐리어는 데이터 스트림 DATA_l 및 DATA_2과 편광 다중화된다. 광 수신기(60)는 제 1 광 편광 빔 스플리터(62), 광 편광 회전자(64), 및 제 1 및 제 2 광 복조기(66, 68)를 포함한다. 광 편광 회전자(64)는 제 1 광 편광 빔 스플리터(62)의 하나의 광 출력으로부터 광 신호를 수신하고, 상기 수신된 광 신호의 선형 편광을 광학적으로 회전하기 위해 연결된다. 광 편광 회전자(64)의 작용으로 인해, 양자의 광 복조기는 예를 들어 도 8에서 예시적인 TE 전파 빛 모드로 예시되는 실질적으로 유사하거나 동일한 선형 편광의 빛을 수신한다. 따라서, 각각의 광 복조기(66, 68)가 광 수신기(60)의 입력에서 수신된 빛의 서로 다른 선형 편광 성분으로부터 디지털 데이터, 예를 들어, 데이터 스트림 DATA_l' 및 DATA_2'를 복조할 동안, 2개의 광 복조기(66, 68)는 실질적으로 유사하거나 동일한 선형 편광의 광속을 처리한다.Figure 8 illustrates a part of an optical receiver (60) configured to demodulate data from the optical carrier, and optical carriers are multiplexed stream data DATA and DATA _ l _ 2 with polarized light. The optical receiver 60 includes a first optical polarization beam splitter 62, an optical polarization rotor 64, and first and second optical demodulators 66, 68. The optical polarization rotor 64 is connected to receive an optical signal from one optical output of the first optical polarization beam splitter 62 and to optically rotate the linear polarization of the received optical signal. Due to the action of the optical polarization rotor 64, both optical demodulators receive light of substantially similar or identical linear polarization, which is illustrated, for example, in the exemplary TE propagation light mode in FIG. 8. Thus, each of the light demodulators (66, 68) the digital data from the different linear polarization component of the received light at the input of the optical receiver 60, for example, the data stream DATA _ l 'and DATA _ 2' demodulates In the meantime, the two optical demodulators 66, 68 process light beams of substantially similar or identical linearly polarized light.

일부 실시예에서, 광 편광 회전자(64)의 광 출력은 (도시되지 않은) 선택적인 제 2 광 편광 빔 스플리터에 직접 연결할 수 있으며, 그 후 제 2 광 편광 빔 스플리터의 광 출력 중 하나는 제 2 광 복조기(68)의 광 입력에 직접 연결한다. 이러한 실시예에서, 제 2 광 편광 빔 스플리터는 광 편광 회전자(64)에 대한 클린업 편광 필터의 역할을 한다.In some embodiments, the light output of optical polarization rotor 64 may be directly connected to an optional second optical polarization beam splitter (not shown), after which one of the optical outputs of the second optical polarization beam splitter is 2 Connect directly to the optical input of the optical demodulator 68. In this embodiment, the second optical polarization beam splitter serves as a clean up polarization filter for the optical polarization rotor 64.

광 수신기(60)에서, 하나의 광속의 선형 편광의 중간 변환은 각 데이터 반송 광 캐리어의 처리가 실질적으로 유사하다는 것을 보증하는 데 유용할 수 있다. 즉, 중간 변환은 광 복조기(66, 68)의 도파관 및 매체의 광학적 특성의 편광 의존성에 관련된 문제를 방지하는 데 사용될 수 있다.In the optical receiver 60, an intermediate conversion of linear polarization of one luminous flux can be useful to ensure that the processing of each data carrier optical carrier is substantially similar. That is, intermediate conversion can be used to avoid problems related to the polarization dependence of the optical properties of the waveguides and media of the optical demodulators 66, 68.

예시적인 실시예 및 도면의 상세한 설명은 단지 본 발명의 원리를 예시한다. 따라서, 본 명세서에 명시적으로 설명되거나 도시되지 않았지만 당업자는 본 발명의 원리를 실시하고 청구된 발명에 포함되는 다양한 장치를 고안할 수 있다는 점이 이해될 것이다. 더욱이, 본 명세서에 열거된 모든 예는 원칙적으로 발명자에 의해 기술 발전에 기여한 발명 및 개념의 원리를 이해하는 데 도움이 되는 교육적 목적으로만 의도되며, 이와 같이 구체적으로 열거된 예 및 조건에 제한하지 않는 것으로 해석되어야 한다. 더욱이, 본 발명의 원리, 양태 및 실시예 뿐만 아니라 이의 특정 예를 열거하는 본 명세서의 모든 설명은 이의 균등물을 포함하도록 의도된다.The detailed description of exemplary embodiments and figures merely illustrates the principles of the invention. Accordingly, it will be appreciated that those skilled in the art, although not explicitly described or shown herein, may practice various principles of the present invention and to devise various devices included in the claimed invention. Moreover, all examples listed herein are intended in principle only for educational purposes to assist in understanding the principles of the inventions and concepts contributed to the technological development by the inventor, and are not limited to the examples and conditions specifically enumerated above. Should be interpreted as not. Moreover, all descriptions herein that list the principles, aspects, and examples of the present invention, as well as specific examples thereof, are intended to include equivalents thereof.

Claims (10)

기판의 평면 표면을 따라 위치된 제 1 광 도파관 리브 및 제 2 광 도파관 리브를 포함하되, 상기 제 2 광 도파관 리브는 상기 제 1 광 도파관 리브보다 상기 표면에서 더 멀리 위치되는 광 편광 회전자를 포함하고,
상기 광 도파관 리브들의 제 1 세그먼트는 상기 기판 위에 수직 적층을 형성하며, 상기 광 도파관 리브들의 제 2 세그먼트는 상기 표면을 따른 방향에서 횡방향으로 오프셋되며,
상기 제 1 광 도파관 리브 및 상기 제 2 광 도파관 리브는 서로 다른 벌크 굴절률을 가진 물질로 형성되는
장치.
A first optical waveguide rib and a second optical waveguide rib positioned along a planar surface of the substrate, wherein the second optical waveguide rib comprises an optical polarization rotor positioned further away from the surface than the first optical waveguide rib. and,
The first segment of the optical waveguide ribs forms a vertical stack over the substrate, the second segment of the optical waveguide rib is laterally offset in a direction along the surface,
The first optical waveguide ribs and the second optical waveguide ribs are formed of a material having a different bulk refractive index
Device.
제 1 항에 있어서,
상기 제 1 광 도파관 리브와 상기 제 2 광 도파관 리브 사이에 위치되며 상기 제 1 광 도파관 리브 및 상기 제 2 광 도파관 리브의 물질과 다른 벌크 굴절률을 가진 물질로 형성되는 스페이서 층을 더 포함하는
장치.

The method of claim 1,
And a spacer layer positioned between the first optical waveguide rib and the second optical waveguide rib and formed of a material having a bulk refractive index different from that of the first and second optical waveguide ribs.
Device.

제 1 항에 있어서,
상기 광 도파관 리브들 중 하나는 반도체로 형성되며, 상기 광 도파관 리브들 중 다른 하나는 유전체로 형성되는
장치.
The method of claim 1,
One of the optical waveguide ribs is formed of a semiconductor, and the other of the optical waveguide ribs is formed of a dielectric
Device.
제 1 항에 있어서,
천이 영역을 더 포함하되, 상기 천이 영역에서
상기 제 1 광 도파관 리브는, 입력 평면 광 도파관에서의 큰 값에서 상기 제 1 광 도파관 리브의 제 1 세그먼트에서의 작은 값으로 단조롭게 점점 감소하는, 상기 표면에 횡방향인 폭을 가지는
장치.
The method of claim 1,
And further comprising a transition region, wherein in the transition region
The first optical waveguide rib has a width transverse to the surface, monotonically decreasing from a large value in the input planar optical waveguide to a small value in the first segment of the first optical waveguide rib.
Device.
제 1 항에 있어서,
빛을 상기 제 1 광 도파관 리브로 전송하기 위해 연결된 제 1 광 출력, 및 출력 광 도파관에 연결된 제 2 광 출력을 갖는 편광 빔 스플리터를 더 포함하되, 상기 출력 광 도파관은 상기 제 1 광 도파관 리브에 횡방향인 기판 위에 위치되는
장치.
The method of claim 1,
And a polarizing beam splitter having a first optical output coupled to transmit light to the first optical waveguide rib, and a second optical output coupled to an output optical waveguide, the output optical waveguide transverse to the first optical waveguide rib. Positioned above the substrate
Device.
제 1 항에 있어서,
1×2 광 스플리터, 제 1 광 도파관 암 및 제 2 광 도파관 암, 및 2×1 광 조합기를 가지되, 각각의 광 도파관 암은 상기 1×2 광 스플리터의 대응하는 광 출력을 상기 2×1 광 조합기의 대응하는 광 입력에 연결하는 광 변조기를 더 포함하고,
각각의 광 도파관 암은 수신된 전기 신호에 응답하여 통과하여 전파하는 빛의 위상 및/또는 진폭을 변조할 수 있는 전기 광학 변조기를 포함하며,
상기 광 도파관 암들 중 하나에 광 편광 회전자가 위치되는
장치.
The method of claim 1,
1 × 2 optical splitter, a first optical waveguide arm and a second optical waveguide arm, and a 2 × 1 light combiner, each optical waveguide arm having a corresponding light output of the 1 × 2 optical splitter; Further comprising a light modulator coupling to a corresponding light input of the light combiner,
Each optical waveguide arm includes an electro-optic modulator capable of modulating the phase and / or amplitude of light passing through and propagating in response to the received electrical signal,
An optical polarization rotor is located on one of the optical waveguide arms
Device.
기판의 평면 표면을 따라 위치된 제 1 광 도파관 리브 위에 광학 층 ― 상기 광학 층 및 제 1 광 도파관 리브는 서로 다른 벌크 굴절률을 가진 물질로 형성됨 ― 을 형성하는 단계와,
상기 광학 층을 에칭하여 제 2 광 도파관 리브를 형성하는 단계 ― 상기 광 도파관 리브들의 제 1 세그먼트가 상기 평면 표면에 대해 수직으로 지향된 적층을 형성하며 상기 광 도파관 리브들의 제 2 세그먼트가 상기 평면 표면을 따라 상대적으로 횡방향으로 오프셋 됨 ― 를 포함하는
방법.
Forming an optical layer over the first optical waveguide rib positioned along the planar surface of the substrate, wherein the optical layer and the first optical waveguide rib are formed of a material having different bulk refractive indices;
Etching the optical layer to form a second optical waveguide rib, wherein the first segment of the optical waveguide ribs forms a stack oriented perpendicular to the planar surface and the second segment of the optical waveguide ribs is the planar surface Relatively transversely offset along
Way.
제 7 항에 있어서,
상기 제 1 광 도파관 리브의 제 3 세그먼트 및 제 4 세그먼트는 상기 제 2 광 도파관 리브에 대해 횡방향으로 위치되고 상기 제 1 광 도파관 리브의 상기 제 1 세그먼트 및 상기 제 2 세그먼트보다 횡방향으로 더 넓으며, 상기 제 1 광 도파관 리브의 상기 제 1 세그먼트 및 상기 제 2 세그먼트는 상기 제 1 광 도파관 리브의 상기 제 3 세그먼트와 상기 제 4 세그먼트 사이에 연결되는
방법.
The method of claim 7, wherein
Third and fourth segments of the first optical waveguide rib are positioned transverse to the second optical waveguide rib and are laterally wider than the first and second segments of the first optical waveguide rib. Wherein the first segment and the second segment of the first optical waveguide rib are connected between the third segment and the fourth segment of the first optical waveguide rib.
Way.
하이브리드 광 도파관의 세그먼트의 제 1 단부에서 평면 도파관으로부터 선형 편광된 빛을 수신하는 단계와,
상기 빛의 선형 편광을 회전하기 위해 상기 하이브리드 광 도파관의 세그먼트를 통해 상기 빛을 전파하는 단계를 포함하고,
상기 하이브리드 광 도파관의 세그먼트는 제 2 광 도파관 리브가 제 1 광 도파관 리브 위에 수직으로 위치되는 하나의 세그먼트를 포함하며, 상기 제 2 광 도파관 리브가 실질적으로 상기 제 1 광 도파관 리브의 대응하는 세그먼트로부터 횡방향으로 오프셋되는 다른 세그먼트를 포함하며,
상기 제 1 광 도파관 리브 및 상기 제 2 광 도파관 리브는 서로 다른 벌크 굴절률을 갖는 물질로 형성되는
방법.
Receiving linearly polarized light from the planar waveguide at the first end of the segment of the hybrid optical waveguide,
Propagating the light through a segment of the hybrid optical waveguide to rotate the linear polarization of the light,
The segment of the hybrid optical waveguide comprises one segment in which a second optical waveguide rib is positioned vertically above the first optical waveguide rib, wherein the second optical waveguide rib is substantially transverse from the corresponding segment of the first optical waveguide rib. Contains other segments that are offset by
The first optical waveguide rib and the second optical waveguide rib are formed of a material having different bulk refractive indices
Way.
제 9 항에 있어서,
상기 하이브리드 광 도파관의 세그먼트는 상기 제 1 광 도파관 리브와 상기 제 2 광 도파관 리브 사이에 위치되고 상기 광 도파관 리브들의 물질과 다른 벌크 굴절률을 가진 물질로 형성되는 스페이서 층을 포함하는
방법.
The method of claim 9,
The segment of the hybrid optical waveguide includes a spacer layer positioned between the first optical waveguide rib and the second optical waveguide rib and formed of a material having a bulk refractive index different from that of the optical waveguide ribs.
Way.
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