工藝。
[0023]采用三維束傳播法對該器件進行了仿真分析。當將基模信號輸入模分復用/解復用器結構時，幾乎所有的模式都從中間的輸出波導端口 6輸出。其模式的插入損耗只有
0.02dB，幾乎可以忽略不計。當將一階模信號輸入模分復用/解復用器結構時，幾乎所有的模式都從輸出端口 7輸出，且將一階模轉換為了基模，其模式損耗只有0.21dB，幾乎可以達到100%的模式轉換效率。根據上述器件的仿真結果，該器件成功的實現(xiàn)了基模和一階模的模式解復用功能，由于光路的可逆性，將該器件倒置，即可實現(xiàn)模式復用功能。因此，該器件不僅100%的將一階模轉換為基模，而且成功的實現(xiàn)了模分復用/解復用功能。且該器件制作工藝簡單，制作容差較大，非常適合于與有源器件進行單片集成。
[0024]實施例2:
[0025]通過減少相移區(qū)的有效折射率實現(xiàn)/2相移差的基于多模干涉耦合器的模分復用/解復用器結構；
[0026]如圖2和圖4所示，器件的外延材料結構描述如下:首先在N型InP襯底①上一次外延N型InP緩沖層②(厚度為500nm)，300nm厚的InGaAsP波導芯層③(其帶隙波長為
1.3 μ m，且其與InP晶格匹配)，20nm厚的非摻雜InP刻蝕停止層，和10nm厚的InGaAsP波導芯層③(其帶隙波長為1.3 μ m，且其與InP晶格匹配)。接下來通過光刻和濕法選擇性腐蝕工藝將相移區(qū)10nm厚的InGaAsP波導芯層腐蝕掉。然后二次外延1.7 ym厚的非摻雜InP波導蓋層④。
[0027]圖1中模分復用/解復用器件的各個部分尺寸為:輸入波導端口 I的寬度為
3.4 μπι，端口 3的寬度為3.4 μπι，輸出波導端口 5和端口 7的寬度為1.7 μπι，輸出波導端口6寬度為3.4 μπι，端口 2和4的寬度為1.7 μπι，模式轉換分離結構(I)中的多模干涉耦合區(qū)域寬度為9 μ m，長度為178 μ m? 3dB耦合器結構(2)中的多模干涉耦合區(qū)域寬度為9 μ m，長度為356 μ m。端口 2、端口 3和端口 4的長度均為14.7 μ m，由于相移區(qū)在端口 4或者端口 2上，相移區(qū)的長度為14.7 μπι。器件采用深刻蝕脊波導結構，其制作工藝與實施例1相同。
[0028]使用三維束傳播法對該器件進行了仿真分析。當將基模信號輸入模分復用/解復用器結構時，幾乎所有的模式都從中間的輸出波導端口 6輸出。
[0029]當將一階模信號輸入模分復用/解復用器結構時，幾乎所有的模式都從輸出端口5輸出，且將一階模轉換為了基模，成功的實現(xiàn)了模式轉換功能。因此該器件可以實現(xiàn)基模和一階模的模式復用/解復用功能，而且可將一階模轉換為基模，其模式轉換效率幾乎為100%。
[0030]以上所述的具體實施例，對本發(fā)明的目的、技術方案和有益效果進行了進一步詳細說明，所應理解的是，以上所述僅為本發(fā)明的具體實施例而已，并不限制本發(fā)明，凡在本發(fā)明的精神和原則之內，所做的任何修改、等同替換、改進等，均包含在本發(fā)明的保護范圍之內。
【主權項】
1.一種基于多模干涉耦合器的InP基模分復用/解復用器結構，包括: 一基于多模干涉耦合器的模式轉換分離結構(a); 一基于多模干涉親合器的3dB親合器結構(b)； 一 /2相移結構(C)，其輸入端與基于多模干涉耦合器的模式轉換分離結構(a)的輸出端連接，其輸出端與基于多模干涉親合器結構的3dB I禹合器結構(b)的輸入端連接。2.根據權利要求1所述的基于多模干涉耦合器的InP基模分復用/解復用器結構，其中所述的基于多模干涉耦合器的模式轉換分離結構(a)包括:一個輸入端口(I)、多模干涉耦合區(qū)域和三個輸出端:端口(2)、端口(3)和端口(4)，該結構的作用是將基模信號從模式轉換分離結構(a)的中間輸出端口(3)輸出，而一階模信號則轉換為兩個振幅相同，相位相差π的基模，分別從模式轉換分離結構(a)的兩側端口(2)和端口(4)輸出。3.根據權利要求1所述的基于多模干涉耦合器的InP基模分復用/解復用器結構，其中所述的基于多模干涉耦合器的3dB耦合器結構(b)包括:端口(2)、端口(3)、端口(4)三個輸入端、多模干涉耦合區(qū)域和端口(5)、端口(6)、端口(7)三個輸出端口，該結構的作用是使得從模式轉換分離結構(I)輸出端口(3)輸出的基模從3dB耦合器結構(b)的中間波導輸出端口(6)輸出，使得從模式轉換分離結構(I)端口(2)和端口(4)輸出的基模合束，從3dB耦合器結構⑵的輸出端口(5)或者端口(7)輸出，達到模式分離的目的。4.根據權利要求1基于多模干涉耦合器的InP基模分復用/解復用器結構，其中所述的π/2相移結構(c)包括三個波導結構:端口(2)、端口(3)和端口(4)，該結構的作用是使得在端口(2)和端口(4)傳輸?shù)牟▽Ｊ疆a生/2的相位差。5.根據權利要求1或2任一項所述的基于多模干涉耦合器的InP基模分復用/解復用器結構，其中模式轉換分離結構(a)的輸入端口(I)的寬度和輸出端口(3)的寬度相同，輸出端口(2)的寬度和輸出端口(4)的寬度相同，其中輸入端口(I)的寬度是輸出端口(2)的寬度的兩倍。6.根據權利要求1或3任一項所述的基于多模干涉耦合器的InP基模分復用/解復用器結構，其中3dB I禹合器結構(b)的輸入端口(2)的寬度和輸出端口(5)的寬度相同，輸入端口(4)的寬度和輸出端口(7)的寬度相同，輸入端口(3)的寬度和輸出端口(6)的寬度相同。7.根據權利要求1所述的基于多模干涉耦合器的InP基模分復用/解復用器結構，其特征在于，材料結構包括: 一基底; 一緩沖層，該緩沖層制作在基底上； 一波導芯層，該波導芯層制作在緩沖層上； 一波導蓋層，該波導蓋層制作在波導芯層上。8.根據權利要求7所述的基于多模干涉耦合器的InP基模分復用/解復用器結構，其中波導芯層的材料為帶隙波長為1.3 μπι的四元化合物InGaAsP結構。9.根據權利要求7所述的基于多模干涉耦合器的InP基模分復用/解復用器結構，其中所述的模式轉換分離結構(a)的波導芯層厚度和3dB耦合器結構(b)的波導芯層厚度相同。10.根據權利要求7所述基于多模干涉耦合器的InP基模分復用/解復用器結構，其中 /2相移結構(C)的端口(2)和端口(4)的波導芯層厚度不相同。
【專利摘要】本發(fā)明涉及一種基于多模干涉耦合器的InP基模分復用/解復用器結構，該結構主要包括三個部分：基于多模干涉耦合器的模式轉換分離結構、π/2相移結構和基于多模干涉耦合器的3dB耦合器結構。在所述的π/2相移結構中，通過調諧波導芯層厚度，使在波導中傳輸模式的相移發(fā)生變化，當波導的長度為某一特定值時，其相移變化達到π/2。該模式復用/解復用器結構具有結構緊湊、器件尺寸小、信道帶寬較大、插入損耗較低、通道串擾較低的優(yōu)勢，且其工藝制作簡單，制作容差較大，非常適合于與半導體激光器、調制器、放大器、探測器等器件的單片集成，是研究基于模分復用技術的單片集成少模光通信收發(fā)模塊的關鍵器件。
【IPC分類】G02B6/28
【公開號】CN104914506
【申請?zhí)枴緾N201510348841
【發(fā)明人】郭菲, 陸丹, 張瑞康, 王會濤, 王圩, 吉晨
【申請人】中國科學院半導體研究所
【公開日】2015年9月16日
【申請日】2015年6月23日