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专利号: 2021103477296
申请人: 西南交通大学
专利类型:发明专利
专利状态:已下证
专利领域: 光学
更新日期:2024-01-05
缴费截止日期: 暂无
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摘要:

权利要求书:

1.一种U形波导连接两级非对称定向耦合器型光偏振分束旋转器,其特征在于,采用二氧化硅作为基底及上包层,使用硅作为偏振分束旋转器的主体;所述器件的整体结构分为三部分:波导(1)为锥形刻蚀波导,通过刻蚀构造出与波导(2)第一段耦合的偏振模式匹配条件;波导(2)为一个U形波导,连接波导(1)和波导(3),其结构上分为三段:第一段中心位置通过全刻蚀形成一道缝隙,与波导(1)完成相位匹配,从而与波导(1)形成第一级非对称定向耦合器,实现TM0偏振模式的分离,第二段为一个弯曲波导,将器件折叠而增加紧凑度,第三段为一个均匀波导,与波导(3)共同构成第二级非对称定向耦合器,完成偏振旋转作用;波导(3)整体为绝热锥形结构,刻蚀方向与波导(1)相同;第二级非对称定向耦合器将从第一级非对称定向耦合器分离出来的TM0偏振模式进一步旋转为TE0偏振模式后输出。

2.根据权利要求1所述的U形波导连接两级非对称定向耦合器型光偏振分束旋转器,其特征在于,所述波导(1)与波导(2)第一段耦合的偏振模式的相位匹配条件为:neff1(TM0)=neff2(TM0)  (1)所述第二级非对称定向耦合器中波导(2)的TM0偏振模式与波导(3)中的TE0偏振模式应满足以下相位匹配条件:

neff2(TM0)=neff3(TE0)  (2)其中neff1(TM0)表示波导(1)中TM0偏振模式的有效折射率,neff2(TM0)表示波导(2)中的TM0偏振模式的有效折射率,neff3(TE0)表示波导(3)中TE0偏振模式的有效折射率;波导(2)的第一段在经过中心位置全刻蚀后,其结构在弯曲波导部分保持不变,而后经过一个锥形结构在波导(2)的第三段恢复为均匀波导。

3.根据权利要求2所述的U形波导连接两级非对称定向耦合器型光偏振分束旋转器,其特征在于,所述波导(1)的宽度为450nm,耦合区长度为11μm;波导(2)中第一段波导宽度设为540nm,波导(1)与波导(2)之间预设距离即波导(1)与波导(2)的第一段直波导的间隙为

250nm,U形波导(2)的第二段弯曲波导的半径为20μm;波导(2)中第三段波导宽度和厚度分别为450nm和220nm,且波导(3)与该段波导之间预设距离为200nm,波导(3)中直波导宽度为

310nm,波导(3)的锥形蚀刻深度为70nm。

4.根据权利要求3所述的U形波导连接两级非对称定向耦合器型光偏振分束旋转器,其特征在于,所述波导(2)第一段的刻蚀宽度为180nm,第三段为一个厚度为220nm的均匀直波导;所述第一级非对称定向耦合长度为11μm,第二级非对称定向耦合长度为40μm。