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基于渐变波导方向耦合器的宽带偏振分/合束器

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本发明公开了一种基于渐变波导方向耦合器的宽带偏振分/合束器，涉及光通信器件领域。该宽带偏振分/合束器包括渐变波导方向耦合器、合束端、弯曲波导、横电模TE端、横磁模TM端，渐变波导方向耦合器由直通端渐变波导、串通端渐变波导组成，直通端渐变波导与串通端渐变波导宽度的变化趋势相反，且直通端渐变波导、串通端渐变波导之间具有间隔，合束端与直通端渐变波导的一端连接，直通端渐变波导的另一端与弯曲波导的一端连接，弯曲波导另一端与横电模TE端连接，串通端渐变波导与横磁模TM端连接。本发明的中宽带偏振分/合束器能够降低TM模光场对于耦合区域长度的敏感度，具有更宽的工作波长范围。

著录项

公开/公告号CN105467520A

专利类型发明专利
公开/公告日2016-04-06

原文格式PDF
申请/专利权人武汉邮电科学研究院;
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申请/专利号CN201510929084.1
发明设计人王磊;陈代高;肖希;李淼峰;邱英;
展开▼

申请日2015-12-15
分类号G02B6/27(20060101);
代理机构北京捷诚信通专利事务所(普通合伙);
代理人王卫东
地址 430074 湖北省武汉市洪山区邮科院路88号
入库时间 2023-12-18 15:20:38

法律信息

法律状态公告日

法律状态信息

法律状态
2018-12-28

专利权人的姓名或者名称、地址的变更 IPC(主分类):G02B6/27 变更前: 变更后: 申请日:20151215

专利权人的姓名或者名称、地址的变更
2018-04-17

授权

授权
2016-05-04

实质审查的生效 IPC(主分类):G02B6/27 申请日:20151215

实质审查的生效
2016-04-06

公开

公开

说明书

技术领域

本发明涉及光通信器件领域，具体是涉及一种基于渐变波导方向耦合器的宽带偏振分/合束器。

背景技术

参见图1所示，偏振分束器是一种用于将一束光分为TE (TransverseElectricmode，横电模)和TM(TransverseMagneticmode，横磁模)两束偏振态的光，或者将两束偏振态的光合成为一束的器件。传统的偏振分束器存在工作波长范围较窄的缺陷。

发明内容

本发明的目的是为了克服上述背景技术的不足，提供一种基于渐变波导方向耦合器的宽带偏振分/合束器，能够降低TM模光场对于耦合区域长度的敏感度，具有更宽的工作波长范围。

本发明提供一种基于渐变波导方向耦合器的宽带偏振分/合束器，该宽带偏振分/合束器包括渐变波导方向耦合器、合束端、弯曲波导、横电模TE端、横磁模TM端，渐变波导方向耦合器由直通端渐变波导、串通端渐变波导组成，直通端渐变波导与串通端渐变波导宽度的变化趋势相反，且直通端渐变波导、串通端渐变波导之间具有间隔，合束端与直通端渐变波导的一端连接，直通端渐变波导的另一端与弯曲波导的一端连接，弯曲波导另一端与横电模TE端连接，串通端渐变波导与横磁模TM端连接。

在上述技术方案的基础上，所述宽带偏振分/合束器作为分束器使用时，光从合束端入射，TE模的光从横电模TE端出射，TM模的光从横磁模TM端出射。

在上述技术方案的基础上，所述宽带偏振分/合束器作为合束器使用时，TE模的光从横电模TE端入射，TM模的光从横磁模TM端入射，两种偏振态合束后的光从合束端出射。

在上述技术方案的基础上，所述直通端渐变波导的宽度由宽变窄，串通端渐变波导的宽度由窄变宽。

在上述技术方案的基础上，所述直通端渐变波导的宽度由【0.5， 1】μm变窄至【0.3，0.45】μm，串通端渐变波导的宽度由【0.3，0.45】 μm变宽至【0.5，1】μm，直通端渐变波导与串通端渐变波导之间有一定间隔。

在上述技术方案的基础上，所述直通端渐变波导的宽度由【0.6， 0.9】μm变窄至【0.35，0.45】μm，串通端渐变波导的宽度由【0.35， 0.45】μm变宽至【0.6，0.9】μm，直通端渐变波导与串通端渐变波导之间有一定间隔。

在上述技术方案的基础上，所述直通端渐变波导的宽度由窄变宽，串通端渐变波导的宽度由宽变窄。

在上述技术方案的基础上，所述直通端渐变波导的宽度由【0.3， 0.45】μm变宽至【0.5，1】μm，串通端渐变波导的宽度由【0.5，1】 μm变窄至【0.3，0.45】μm，直通端渐变波导与串通端渐变波导之间有一定间隔。

在上述技术方案的基础上，所述直通端渐变波导的宽度由【0.35， 0.45】μm变宽至【0.6，0.9】μm，串通端渐变波导的宽度由【0.6， 0.9】μm变窄至【0.35，0.45】μm，直通端渐变波导与串通端渐变波导之间有一定间隔。

与现有技术相比，本发明的优点如下：

本发明的宽带偏振分/合束器包括渐变波导方向耦合器、合束端、弯曲波导、横电模TE端、横磁模TM端，渐变波导方向耦合器由直通端渐变波导、串通端渐变波导组成，直通端渐变波导与串通端渐变波导宽度的变化趋势相反，且直通端渐变波导、串通端渐变波导之间具有间隔，合束端与直通端渐变波导的一端连接，直通端渐变波导的另一端与弯曲波导的一端连接，弯曲波导另一端与横电模TE端连接，串通端渐变波导与横磁模TM端连接。该宽带偏振分/合束器作为分束器使用时，光从合束端入射，TE模的光从横电模TE端出射，TM 模的光从横磁模TM端出射。该宽带偏振分/合束器作为合束器使用时，TE模的光从横电模TE端入射，TM模的光从横磁模TM端入射，两种偏振态合束后的光从合束端出射。偏振分束器是利用TE模式的光与TM模式的光在相邻波导间的耦合效率的不同，实现TE从直通波导输出，而TM耦合到串通波导输出。TE模式的耦合效率对直通波导和串通波导的耦合区域长度变化不敏感，而不同波长的TM模式对于耦合长度非常敏感。因此，偏振分束器具有波长相关性。本发明中的宽带偏振分/合束器引入渐变波导结构，能够降低TM模式的耦合效率对于耦合长度的敏感度，从而降低TM模耦合效率的波长相关性，具有更宽的工作波长范围。

附图说明

图1是传统的偏振分束器的结构示意图。

图2是本发明实施例1中基于渐变波导方向耦合器的宽带偏振分 /合束器的结构示意图。

图3是本发明实施例2中基于渐变波导方向耦合器的宽带偏振分 /合束器的结构示意图。

附图标记：1-合束端，2-直通端渐变波导，3-串通端渐变波导， 4-间隔，5-弯曲波导，6-横电模TE端，7-横磁模TM端。

具体实施方式

下面结合附图及具体实施例对本发明作进一步的详细描述。

为了加宽偏振分束器的工作波长范围，而不增加器件的复杂度，本发明实施例提供一种基于渐变波导方向耦合器的宽带偏振分/合束器，参见图2、图3所示，该宽带偏振分/合束器包括渐变波导方向耦合器、合束端1、弯曲波导5、横电模TE端6、横磁模TM端7，渐变波导方向耦合器由直通端渐变波导2、串通端渐变波导3组成，直通端渐变波导2与串通端渐变波导3宽度的变化趋势相反，且直通端渐变波导2、串通端渐变波导3之间具有间隔4，合束端1与直通端渐变波导2的一端连接，直通端渐变波导2的另一端与弯曲波导5的一端连接，弯曲波导5另一端与横电模TE端6连接，串通端渐变波导3与横磁模TM端7连接。

上述宽带偏振分/合束器作为分束器使用时，光从合束端1入射， TE模的光从横电模TE端6出射，TM模的光从横磁模TM端6出射。

上述宽带偏振分/合束器作为合束器使用时，TE模的光从横电模 TE端6入射，TM模的光从横磁模TM端7入射，两种偏振态合束后的光从合束端1出射。

具体的，直通端渐变波导2的宽度由【0.5，1】μm变窄至【0.3， 0.45】μm，串通端渐变波导3的宽度由【0.3，0.45】μm变宽至【0.5， 1】μm，直通端渐变波导2与串通端渐变波导3之间有一定间隔。

或者，直通端渐变波导2的宽度由【0.3，0.45】μm变宽至【0.5， 1】μm，串通端渐变波导3的宽度由【0.5，1】μm变窄至【0.3，0.45】 μm，直通端渐变波导2与串通端渐变波导3之间有一定间隔。

进一步，直通端渐变波导2的宽度由【0.6，0.9】μm变窄至【0.35， 0.45】μm，串通端渐变波导3的宽度由【0.35，0.45】μm变宽至【0.6， 0.9】μm，直通端渐变波导2与串通端渐变波导3之间有一定间隔。

或者，直通端渐变波导2的宽度由【0.35，0.45】μm变宽至【0.6， 0.9】μm，串通端渐变波导3的宽度由【0.6，0.9】μm变窄至【0.35， 0.45】μm，直通端渐变波导2与串通端渐变波导3之间有一定间隔。

下面通过12个具体实施例进行详细说明。

实施例1

参见图2所示，实施例1提供一种基于渐变波导方向耦合器的宽带偏振分/合束器，该宽带偏振分/合束器包括渐变波导方向耦合器、合束端1、弯曲波导5、横电模TE端6、横磁模TM端7，渐变波导方向耦合器由直通端渐变波导2、串通端渐变波导3组成，直通端渐变波导2的宽度由0.5μm变窄至0.3μm，串通端渐变波导3的宽度由 0.3μm变宽至0.5μm，且直通端渐变波导2、串通端渐变波导3之间具有一定间隔4，合束端1与直通端渐变波导2的一端连接，直通端渐变波导2的另一端与弯曲波导5的一端连接，弯曲波导5另一端与横电模TE端6连接，串通端渐变波导3与横磁模TM端7连接。

该宽带偏振分/合束器作为分束器使用时，光从合束端1入射， TE模的光从横电模TE端6出射，TM模的光从横磁模TM端6出射。