一種方向耦合器的制造方法
【技術領域】
[0001 ] 本發(fā)明涉及集成光電子器件領域，具體涉及一種方向耦合器。
【背景技術】
[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域具有諸多應用，例如傳感器(sensor)、分束器(power splitter)、光開關(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元件，但這不可避免地會增大系統(tǒng)的尺寸和復雜度。另一個方法是通過合理地設計，使得方向耦合器本身偏振無關，即研制偏振不敏感方向耦合器。研究人員已經(jīng)提出了兩種結構，如圖la和圖lb所示的兩種偏振不敏感方向耦合器的橫截面示意圖，圖la中方向耦合器采用三個平行排列的溝道波導(horizontal slotwaveguide)，圖lb中方向耦合器采用兩個平行排列的溝道波導。這兩種結構都可以同時實現(xiàn)橫電波TE與橫磁波TM的高效耦合，但是這兩種結構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構，這兩種結構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到15%以上。

【發(fā)明內容】

[0004]針對現(xiàn)有技術的缺陷，本發(fā)明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問題。
[0005]為此目的，本發(fā)明提出一種方向耦合器，包括:
[0006]第一輸入端口 1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 1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組成，兩個光波導均處于對方波導模式倏逝場范圍內；
[0009]其中，所述耦合區(qū)5中至少一個光波導設置光柵結構，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，所述光柵結構的排列方向與光傳播方向一致。
[0011]可選的，所述光柵結構的周期長度T小于所述方向耦合器中傳播的光的波長。
[0012]可選的，所述光波導為溝道波導、脊波導或條型波導。
[0013]可選的，所述光波導為非良導體波導。
[0014]可選的，所述非良導體波導為電介質波導、半導體波導或有機物波導。
[0015]可選的，所述電介質波導為二氧化硅波導、二氧化鈦波導或氧化鎵波導；所述半導體波導為硅波導、鍺波導、氮化硅波導或三五族光電子化合物波導。
[0016]可選的，所述三五族光電子化合物波導為磷化銦波導或氮化鎵波導。
[0017]相比于現(xiàn)有技術，本發(fā)明的方向耦合器，利用光柵對波導模式等效折射率的調控作用，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合。
[0018]進一步地，本發(fā)明的方向耦合器，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，在集成光電子領域具有很高的應用價值。
【附圖說明】
[0019]圖la和圖lb為【背景技術】涉及的兩種方向耦合器結構橫截面示意圖，且為了更好地區(qū)分圖中的各個波導，每個波導都用虛線框標示出來；
[0020]圖2a和圖2b為【背景技術】中涉及的兩種偏振不敏感方向耦合器結構示意圖；圖2a和圖2b中，標記1為輸入端口，標記3和4為輸出端口，標記5為耦合區(qū)；
[0021]圖3為本發(fā)明實施例提供的一種方向耦合器結構圖；
[0022]圖4a和圖4b為本發(fā)明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為本發(fā)明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系示意圖；
[0024]圖6a和圖6b為本發(fā)明實施例中仿真得到的方向耦合器耦合效率隨結構參數(shù)尺寸變化的關系示意圖。
【具體實施方式】
[0025]為使本發(fā)明實施例的目的、技術方案和優(yōu)點更加清楚，下面將結合本發(fā)明實施例中的附圖，對本發(fā)明實施例中的技術方案進行清楚地描述，顯然，所描述的實施例是本發(fā)明一部分實施例，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 1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?？梢姡緦嵤├械姆较蝰詈掀骺梢杂袃蓚€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 1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 1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組成，兩個光波導均處于對方波導模式倏逝場范圍內。
[0031]在具體應用中，可根據(jù)實際的加工條件來確定兩個相鄰的光波導之間的間距，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為溝道波導。
[0033]本實施例中，耦合區(qū)5中至少一個光波導設置光柵結構，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在親合區(qū)5中具有相同耦合效率來確定光柵結構的結構參數(shù)，如圖3所示的光柵槽深d，光柵結構的周期長度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，本領域技術人員應當理解光柵槽深d不得深至溝道波導的溝道區(qū)域。
[0036]相比于現(xiàn)有技術，本實施例公開的方向耦合器，利用光柵對波導模式等效折射率的調控作用，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 Ο
[0037]進一步地，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構，這兩種結構雖然都可以