一種方向耦合器的制造方法
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001]本實用新型涉及集成光電子器件領(lǐng)域，具體涉及一種方向耦合器。
【背景技術(shù)】
[0002]方向親合器(Direct1nal coupler)由輸入端口、輸出端口以及親合區(qū)組成，在集成光電子器件領(lǐng)域具有諸多應(yīng)用，例如傳感器(sensor)、分束器(power splitter)、光開關(guān)(optical switch)等功能型器件。然而方向親合器面臨到的一個問題是對偏振敏感。一種解決方法是引入偏振分束和偏振旋轉(zhuǎn)元件，但這不可避免地會增大系統(tǒng)的尺寸和復(fù)雜度。另一個方法是通過合理地設(shè)計，使得方向耦合器本身偏振無關(guān)，即研制偏振不敏感方向耦合器。研究人員已經(jīng)提出了兩種結(jié)構(gòu)，如圖1a和圖1b所示的兩種偏振不敏感方向耦合器的橫截面示意圖，圖1a中方向耦合器采用三個平行排列的溝道波導(dǎo)(horizontal slotwaveguide)，圖1b中方向耦合器采用兩個平行排列的溝道波導(dǎo)。這兩種結(jié)構(gòu)都可以同時實現(xiàn)橫電波TE與橫磁波TM的高效耦合，但是這兩種結(jié)構(gòu)的寬帶工作特性不佳。
[0003]圖2a和圖2b示出目前已有的兩種偏振不敏感方向耦合器結(jié)構(gòu)，這兩種結(jié)構(gòu)的寬帶工作特性不佳，在偏離中心波長50nm時，兩種偏振的耦合效率差將達(dá)到15 %以上。
【實用新型內(nèi)容】
[0004]針對現(xiàn)有技術(shù)的缺陷，本實用新型提供一種方向耦合器，以解決現(xiàn)有方向耦合器對偏振敏感的技術(shù)問題。
[0005]為此目的，本實用新型提出一種方向耦合器，包括:
[0006]第一輸入端口I和/或第二輸入端口 2，耦合區(qū)5以及第一輸出端口 3和/或第二輸出端口 4;
[0007]其中，所述第一輸入端口I和/或第二輸入端口 2與所述耦合區(qū)5的輸入端口連接，所述第一輸出端口 3和/或第二輸出端口 4與所述耦合區(qū)5的輸出端口連接；
[0008]其中，所述耦合區(qū)5由兩個相鄰的光波導(dǎo)組成，兩個光波導(dǎo)均處于對方波導(dǎo)模式倏逝場范圍內(nèi)；
[0009]其中，所述耦合區(qū)5中至少一個光波導(dǎo)設(shè)置光柵結(jié)構(gòu)，以使橫電波TE與橫磁波TM在所述耦合區(qū)5中的耦合效率相同。
[0010]可選的，所述光柵結(jié)構(gòu)的排列方向與光傳播方向一致。
[0011]可選的，所述光柵結(jié)構(gòu)的周期長度T小于所述方向耦合器中傳播的光的波長。
[0012]可選的，所述光波導(dǎo)為溝道波導(dǎo)、脊波導(dǎo)或條型波導(dǎo)。
[0013]可選的，所述光波導(dǎo)為非良導(dǎo)體波導(dǎo)。
[0014]可選的，所述非良導(dǎo)體波導(dǎo)為電介質(zhì)波導(dǎo)、半導(dǎo)體波導(dǎo)或有機(jī)物波導(dǎo)。
[0015]可選的，所述電介質(zhì)波導(dǎo)為二氧化硅波導(dǎo)、二氧化鈦波導(dǎo)或氧化鎵波導(dǎo);所述半導(dǎo)體波導(dǎo)為硅波導(dǎo)、鍺波導(dǎo)、氮化硅波導(dǎo)或三五族光電子化合物波導(dǎo)。
[0016]可選的，所述三五族光電子化合物波導(dǎo)為磷化銦波導(dǎo)或氮化鎵波導(dǎo)。
[0017]相比于現(xiàn)有技術(shù)，本實用新型的方向耦合器，利用光柵對波導(dǎo)模式等效折射率的調(diào)控作用，減小奇對稱模和偶對稱模之間的等效折射率差，從而實現(xiàn)偏振不敏感的方向耦入口 ο
[0018]進(jìn)一步地，本實用新型的方向耦合器，具有器件尺寸小，損耗小，工作帶寬寬，偏振不敏感，易于加工、集成的特點，在集成光電子領(lǐng)域具有很高的應(yīng)用價值。
【附圖說明】
[0019]圖1a和圖1b為【背景技術(shù)】涉及的兩種方向耦合器結(jié)構(gòu)橫截面示意圖；
[0020]圖2a和圖2b為【背景技術(shù)】中涉及的兩種偏振不敏感方向親合器結(jié)構(gòu)不意圖；圖2a和圖2b中，標(biāo)記I為輸入端口，標(biāo)記3和4為輸出端口，標(biāo)記5為耦合區(qū)；
[0021 ]圖3為本實用新型實施例提供的一種方向耦合器結(jié)構(gòu)圖；
[0022]圖4a和圖4b為本實用新型實施例提供的方向耦合器的光場能流密度分布示意圖；
[0023]圖5為本實用新型實施例中仿真得到的TE和TM模式的耦合效率與光波波長的關(guān)系示意圖；
[0024]圖6a和圖6b為本實用新型實施例中仿真得到的方向耦合器耦合效率隨結(jié)構(gòu)參數(shù)尺寸變化的關(guān)系示意圖。
【具體實施方式】
[0025]為使本實用新型實施例的目的、技術(shù)方案和優(yōu)點更加清楚，下面將結(jié)合本實用新型實施例中的附圖，對本實用新型實施例中的技術(shù)方案進(jìn)行清楚地描述，顯然，所描述的實施例是本實用新型一部分實施例，而不是全部的實施例。
[0026]需要說明的是，在本文中，“第一”和“第二”僅僅用來將名稱相同的實體區(qū)分開來，而不是暗示這些實體之間的關(guān)系或者順序。
[0027]如圖3所不，本實施例公開一種方向親合器，包括:第一輸入端口I和/或第二輸入端口 2，耦合區(qū)5以及第一輸出端口 3和/或第二輸出端口 4?？梢?，本實施例中的方向耦合器可以有兩個輸入端口和兩個輸出端口，也可以有兩個輸入端口和一個輸出端口，也可以有一個輸入端口和兩個輸出端口，也可以有一個輸入端口和一個輸出端口。
[0028]所述第一輸入端口I和/或第二輸入端口2與所述耦合區(qū)5的輸入端口連接，所述第一輸出端口 3和/或第二輸出端口 4與所述耦合區(qū)5的輸出端口連接。
[0029]圖3中，耦合區(qū)5具有兩個輸入端口和兩個輸出端口，第一輸入端口I和第二輸入端口 2與耦合區(qū)5的不同輸入端口連接，第一輸出端口 3和第二輸出端口 4與耦合區(qū)5的不同輸出端口連接。
[0030]本實施例中，耦合區(qū)5由兩個相鄰的光波導(dǎo)組成，兩個光波導(dǎo)均處于對方波導(dǎo)模式倏逝場范圍內(nèi)。
[0031]在具體應(yīng)用中，可根據(jù)實際的加工條件來確定兩個相鄰的光波導(dǎo)之間的間距，縮短間距，可縮短耦合區(qū)長度，從而減小整個方向耦合器的尺寸，易于集成。
[0032]本實施例中的光波導(dǎo)為溝道波導(dǎo)。
[0033]本實施例中，耦合區(qū)5中至少一個光波導(dǎo)設(shè)置光柵結(jié)構(gòu)，以使橫電波TE與橫磁波TM在所述耦合區(qū)5中的耦合效率相同。
[0034]在具體應(yīng)用中，可根據(jù)實際的加工條件以及橫電波TE與橫磁波TM在耦合區(qū)5中具有相同耦合效率來確定光柵結(jié)構(gòu)的結(jié)構(gòu)參數(shù)，如圖3所示的光柵槽深d，光柵結(jié)構(gòu)的周期長度T以及光柵槽寬g，從而使橫電波TE與橫磁波TM在所述耦合區(qū)5中的耦合效率相同，達(dá)到偏振不敏感的效果。
[0035]需要說明的是，對于圖3所示的方向耦合器，本領(lǐng)域技術(shù)人員應(yīng)當(dāng)理解光柵槽深d不得深至溝道波導(dǎo)的溝道區(qū)域。
[0036]相比于現(xiàn)有技術(shù)，本實施例公開的方向耦合器，利用光柵對波導(dǎo)模式等效折射率的調(diào)控作用，減小奇對稱模和偶對稱模之間的等效折射率差，從而實現(xiàn)偏振不敏感的方向鋰A
柄口 O
[0037]進(jìn)一步地，圖2a和圖2b示出目前已有的兩種偏振不敏感方向耦合器結(jié)構(gòu)，這兩種結(jié)構(gòu)雖然都可以實現(xiàn)偏振不敏感的方向耦合，但