本發(fā)明涉及硅光器件，特別是涉及一種片上集成偏振分束器。
背景技術(shù)：
1、基于soi平臺(tái)的光子集成技術(shù)因其低損耗、緊湊結(jié)構(gòu)和與cmos工藝兼容等一系列優(yōu)勢(shì)而廣泛應(yīng)用于通信和傳感等領(lǐng)域。這些優(yōu)勢(shì)也使得利用電子設(shè)備來制造光子集成電路(pic)成為可能。研究人員已成功開發(fā)用于高折射率對(duì)比度的波導(dǎo)，同時(shí)亞微米、220納米soi平臺(tái)具有超高雙折射的優(yōu)勢(shì)，這使得片上偏振控制器件具有非常緊湊的尺寸。而對(duì)于微米級(jí)別的硅光子平臺(tái)，特別是3微米硅光子平臺(tái)面臨著低極化依賴的挑戰(zhàn)。與表現(xiàn)出強(qiáng)偏振依賴性的亞微米波導(dǎo)不同的是，3微米厚的波導(dǎo)具有傳播損耗低、工藝容差小和偏振依賴性小的特點(diǎn)。盡管3微米厚的soi材料具備偏振不敏感的優(yōu)勢(shì)，但作為核心組件之一，偏振分束器在實(shí)現(xiàn)偏振不敏感的pic方面起著重要作用。此外，偏振分束器也是許多應(yīng)用的關(guān)鍵器件，例如在相干光通信中應(yīng)用，可提高頻譜效率，從而提升通信系統(tǒng)容量。
2、當(dāng)前常見的模式是對(duì)非對(duì)稱臂的波導(dǎo)寬度和長(zhǎng)度進(jìn)行設(shè)計(jì)，實(shí)現(xiàn)te和tm偏振光在非對(duì)稱臂中積累不同光程差。然而3微米厚的波導(dǎo)自身存在偏振依賴性小的特點(diǎn)，因此導(dǎo)致偏振分束器參數(shù)工藝容忍度較低，對(duì)加工精度要求高，非對(duì)稱臂中積累不同光程差難以達(dá)到π的整數(shù)倍，導(dǎo)致帶寬降低。
技術(shù)實(shí)現(xiàn)思路
1、本發(fā)明所要解決的技術(shù)問題是提供一種片上集成偏振分束器，能夠提高偏振消光比。
2、本發(fā)明解決其技術(shù)問題所采用的技術(shù)方案是：提供一種片上集成偏振分束器，包括第一多模干涉耦合器、第二多模干涉耦合器、第一波導(dǎo)和第二波導(dǎo)；所述第一多模干涉耦合器的輸入端與輸入波導(dǎo)相連，第一輸出端與第一波導(dǎo)的第一端相連，第二輸出端與第二波導(dǎo)的第一端相連；所述第二多模干涉耦合器的第一輸入端與所述第一波導(dǎo)的第二端相連，第二輸入端與所述第二波導(dǎo)的第二端相連，第一輸出端與第一輸出波導(dǎo)相連，第二輸出端與第二輸出波導(dǎo)相連；所述第一波導(dǎo)和第二波導(dǎo)的長(zhǎng)度相同，寬度不同；所述第一波導(dǎo)和第二波導(dǎo)上均設(shè)置有熱光移相器，所述熱光移相器用于進(jìn)行熱光調(diào)相使得te偏振和tm偏振的相位差為π的整數(shù)倍。
3、所述第二波導(dǎo)的寬度大于所述第一波導(dǎo)的寬度。
4、所述第一波導(dǎo)和第二波導(dǎo)的寬度范圍通過以下方式得到：
5、以te偏振有效折射率差最大以及tm偏振有效折射率差最大為目標(biāo)，以兩束te偏振光相位差為0，兩束tm偏振光相位差為π為約束，構(gòu)建目標(biāo)函數(shù)；
6、對(duì)所述目標(biāo)函數(shù)進(jìn)行求解，得到第一波導(dǎo)和第二波導(dǎo)的te偏振有效折射率范圍和tm偏振有效折射率范圍；
7、根據(jù)第一波導(dǎo)和第二波導(dǎo)的te偏振有效折射率范圍和tm偏振有效折射率范圍，結(jié)合有效折射率與波導(dǎo)寬度的關(guān)系，得到第一波導(dǎo)和第二波導(dǎo)的寬度范圍。
8、所述第二波導(dǎo)的第一端相比所述第一波導(dǎo)的第一端更靠近所述第一多模干涉耦合器，所述第一波導(dǎo)的第二端相比所述第二波導(dǎo)的第二端更靠近所述第二多模干涉耦合器。
9、所述熱光移相器包括：
10、金屬層，覆蓋在所述第一波導(dǎo)和/或第二波導(dǎo)上表面；
11、加熱電極，設(shè)置在所述金屬層上；
12、金屬引線，用于將所述加熱電極與直流源相連；
13、其中，所述金屬層的電阻率大于所述金屬引線的電阻率。
14、所述加熱電極的形狀為梯形或矩形。
15、所述熱光移相器包括：
16、重?fù)诫s區(qū)域，設(shè)置在所述第一波導(dǎo)和/或第二波導(dǎo)兩側(cè)；
17、電壓施加器，用于對(duì)所述重?fù)诫s區(qū)域施加電壓。
18、所述重?fù)诫s區(qū)域位于所述第一波導(dǎo)和/或第二波導(dǎo)兩側(cè)1.5-3μm的位置，所述重?fù)诫s區(qū)域的長(zhǎng)度為150-300μm，寬度為10-15μm。
19、有益效果
20、由于采用了上述的技術(shù)方案，本發(fā)明與現(xiàn)有技術(shù)相比，具有以下的優(yōu)點(diǎn)和積極效果：本發(fā)明通過在非對(duì)稱臂上設(shè)置熱光移相器，利用熱光效應(yīng)補(bǔ)償波導(dǎo)尺寸偏差引起的折射率改變，通過熱光調(diào)相使得te偏振、tm偏振的相位差為π的整數(shù)倍，從而實(shí)現(xiàn)較大的偏振消光比。
1.一種片上集成偏振分束器，其特征在于，包括第一多模干涉耦合器、第二多模干涉耦合器、第一波導(dǎo)和第二波導(dǎo)；所述第一多模干涉耦合器的輸入端與輸入波導(dǎo)相連，第一輸出端與第一波導(dǎo)的第一端相連，第二輸出端與第二波導(dǎo)的第一端相連；所述第二多模干涉耦合器的第一輸入端與所述第一波導(dǎo)的第二端相連，第二輸入端與所述第二波導(dǎo)的第二端相連，第一輸出端與第一輸出波導(dǎo)相連，第二輸出端與第二輸出波導(dǎo)相連；所述第一波導(dǎo)和第二波導(dǎo)的長(zhǎng)度相同，寬度不同；所述第一波導(dǎo)和第二波導(dǎo)上均設(shè)置有熱光移相器，所述熱光移相器用于進(jìn)行熱光調(diào)相使得te偏振和tm偏振的相位差為π的整數(shù)倍。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的片上集成偏振分束器，其特征在于，所述第二波導(dǎo)的寬度大于所述第一波導(dǎo)的寬度。
3.根據(jù)權(quán)利要求2所述的片上集成偏振分束器，其特征在于，所述第一波導(dǎo)和第二波導(dǎo)的寬度范圍通過以下方式得到：
4.根據(jù)權(quán)利要求1所述的片上集成偏振分束器，其特征在于，所述第二波導(dǎo)的第一端相比所述第一波導(dǎo)的第一端更靠近所述第一多模干涉耦合器，所述第一波導(dǎo)的第二端相比所述第二波導(dǎo)的第二端更靠近所述第二多模干涉耦合器。
5.根據(jù)權(quán)利要求1所述的片上集成偏振分束器，其特征在于，所述熱光移相器包括：
6.根據(jù)權(quán)利要求5所述的片上集成偏振分束器，其特征在于，所述加熱電極的形狀為梯形或矩形。
7.根據(jù)權(quán)利要求1所述的片上集成偏振分束器，其特征在于，所述熱光移相器包括：
8.根據(jù)權(quán)利要求7所述的片上集成偏振分束器，其特征在于，所述重?fù)诫s區(qū)域位于所述第一波導(dǎo)和/或第二波導(dǎo)兩側(cè)1.5-3μm的位置，所述重?fù)诫s區(qū)域的長(zhǎng)度為150-300μm，寬度為10-15μm。