基于截面l形波導和非對稱y分支的偏振旋轉與合束器的制造方法
【技術領域】
[0001]本發明涉及光通信器件領域，具體涉及一種基于截面L形波導和非對稱Y分支的偏振旋轉與合束器。
【背景技術】
[0002]集成化偏振旋轉與合束器是光通信中偏振復用等應用的一個重要器件。
[0003]目前使用的集成化偏振旋轉與合束器可歸納為兩種，第一種是級聯分離的偏振旋轉器和合束器，由于多個器件級聯，可能引入額外的插損，降低工作帶寬，同時增加了器件的尺寸。
[0004]第二種是單個器件同時具有偏振旋轉和合束的功能，其常用結構又分為以下兩種:一是非對稱定向耦合器，定向耦合器的其中一根波導為直線形或者寬度漸變的條波導，另一根波導是部分刻蝕截面形狀為L的波導或者是亞波長光柵結構的條波導，這種結構的器件要么對定向耦合器的帶隙較為敏感以致成品率不高，要么長度很長降低了集成度，或者需要較高的加工精度最終導致制作成本較高；二是T型脊波導連接寬度非對稱定向耦合器或者非對稱Y分支，寬度非對稱定向耦合器對帶隙也較為敏感，所以成品率也不高，而對于和倒T形連接的非對稱Y分支，由于兩個分支波導的高度相同，需要同時光刻和刻蝕，所以很難將開始分支處的尖端寫出并刻出來，以致實際做出來的器件效率偏低。
[0005]現有的集成化偏振旋轉與合束器存在損耗高、帶寬低、集成度低、成品率低以及制作成本較高等問題。

【發明內容】

[0006]本發明所要解決的技術問題是現有的集成化偏振旋轉與合束器存在損耗高、帶寬低、集成度低、成品率低以及制作成本較高等問題。
[0007]為了解決上述技術問題，本發明所采用的技術方案是提供一種基于截面L形波導和非對稱Y分支的偏振旋轉與合束器，包括截面為L形的波導和分支波導高度不同的Y分支，偏振旋轉與合束器通過所述L形波導和Y分支，實現偏振態的轉換、合束或分束。
[0008]在上述方案中，所述分支波導高度不同的Y分支依次包括:
[0009]第一直波導(1)，其左端為輸入或輸出端；
[0010]彎曲波導(5)，其左端為輸入或輸出端；
[0011]所述截面為L形的波導依次包括:
[0012]第一梯形波導(2)，其左端與所述第一直波導(1)的右端連接，所述第一直波導(1)的右端與所述第一梯形波導(2)的左端寬度相等，所述第一梯形波導(2)為一段或多段波導；
[0013]第二梯形波導(3)，其左端與所述第一梯形波導(2)的右端連接，所述第一梯形波導(2)的右端與所述第二梯形波導(3)的左端寬度相等，所述第二梯形波導(3)為一段或多段波導；
[0014]第三梯形波導(4)，其左端與所述第二梯形波導(3)的右端連接，所述第二梯形波導(3)的右端與所述第三梯形波導(4)的左端寬度相等，所述第三梯形波導(4)為一段或多段波導；
[0015]第四梯形波導(6)，其左端與所述彎曲波導(5)的右端連接，所述彎曲波導(5)的右端與所述第四梯形波導出)的左端寬度相等，所述第四梯形波導(6)為一段或多段波寸；
[0016]第五梯形波導(7)，其左端與所述第四梯形波導￠)的右端連接，所述第四梯形波導(6)的右端與所述第五梯形波導(7)的左端寬度相等，所述第五梯形波導(7)為一段或多段波導；
[0017]第六梯形波導(8)，其左端與所述第五梯形波導(7)的右端連接，所述第五梯形波導(7)的右端與所述第六梯形波導(8)的左端寬度相等，所述第六梯形波導(8)為一段或多段波導；
[0018]所述基于截面L形波導和非對稱Y分支的偏振旋轉與合束器還包括:
[0019]第二直波導(9)，其左端與所述第六梯形波導(8)的右端連接，所述第六梯形波導(8)的右端與所述第二直波導(9)的左端寬度相等，所述第二直波導(9)的右端為輸出或輸入端。
[0020]在上述方案中，在波導的長度方向上，所述第一梯形波導(2)的左端和所述第四梯形波導(6)的左端對齊，所述第一梯形波導(2)和第四梯形波導(6)的長度相等，所述第二梯形波導(3)和第五梯形波導(7)的長度相等，所述第三梯形波導(4)和第六梯形波導
(8)的長度相等。
[0021]在上述方案中，在波導的高度方向上，所述彎曲波導(5)、第四梯形波導(6)、第五梯形波導(7)、第六梯形波導(8)和第二直波導(9)的高度均為Η ;所述第一直波導(1)、第一梯形波導(2)、第二梯形波導(3)和第三梯形波導(4)的高度均為Η2 ;刻蝕深度為臺階高度 Η1，且 HI = Η-Η2。
[0022]在上述方案中，由所述第一直波導(1)的左端入射ΤΕ。模，在由所述第一直波導
(1)的右端和所述彎曲波導(5)的右端組成的截面為L形的出射口出射，此時模式轉換為類TE1模，類TE1模依次經過分別由所述第一梯形波導(2)和第四梯形波導￠)、所述第二梯形波導(3)和第五梯形波導(7)、所述第三梯形波導(4)和第六梯形波導(8)所組成的3段截面為L形的波導后，轉換為TM。模并從所述第二直波導(9)的右端輸出；
[0023]由所述彎曲波導(5)的左端入射TE。模，在由所述第一直波導⑴的右端和所述彎曲波導(5)的右端組成的截面為L形的出射口出射，此時模式仍為TE。模，再依次經過分別由所述第一梯形波導(2)和第四梯形波導￠)、所述第二梯形波導(3)和第五梯形波導(7)、所述第三梯形波導(4)和第六梯形波導(8)所組成的3段截面L形截面波導后，保持為TE。模從所述第二直波導(9)的右端輸出。
[0024]在上述方案中，由所述第二直波導(9)的右端輸入TE。模或TM。模，再依次經過分別由所述第三梯形波導(4)和第六梯形波導(8)、所述第二梯形波導(3)和第五梯形波導
(7)、所述第一梯形波導(2)和第四梯形波導(6)所組成的3段截面L形截面波導后轉換為TE。模和類TE1模，再分別經由所述第一直波導(1)的左端和所述彎曲波導(5)的左端組成的截面為L形的出射口出射，并分別在所述彎曲波導(5)的左端和所述第一直波導(1)的左端輸出TE。模。
[0025]本發明，采用分支波導高度不同的非對稱Y分支，實現一個分支端口入射的TE。模與類TE1模之間的高效率轉換，同時另一個分支入射的TE。模保持不變。合束后的兩個模式入射到寬度變化的截面為L形的波導中，經過波導后，類TE1模轉化為TE。模，而TE。模依然保持不變，從而實現了高效的偏振旋轉合束功能，因此本發明具有帶寬高、工藝復雜度低、集成度高、容差大、制作成本低以及成品率高等特點。
【附圖說明】
[0026]圖1為本發明的原理圖；
[0027]圖2為圖1中沿A-A方向的俯視圖；
[0028]圖3為圖1中沿B-B方向的仰視圖；
[0029]圖4為圖1中沿C1-C1方向的剖視圖；
[0030]圖5為圖1中沿C2-C2方向的剖視圖；
[0031]圖6為圖1中沿C3-C3方向的剖視圖。
【具體實施方式】
[0032]下面結合說明書附圖對本發明做出詳細的說明。
[0033]如圖1所示，本發明提供的基于截面L形波導和非對稱Y分支的偏振旋轉與合束器，包括截面為L形的波導和分支波導高度不同的Y分支，偏振旋轉與合束器通過所述L形波導和Y分支，實現偏振態的轉換、合束或分束。
[0034]如圖2至圖6所示，具體來說，分支波導高度不同的Y分支依次包括:第一直波導
1、彎曲波導5 ;截面為L形的波導依次包括:第一梯形波導2、第二梯形波導3、第三梯形波導4、第四梯形波導6、第五梯形波導7、第六梯形波導8 ;此外，基于截面L形波導和非對稱Y分支的偏振旋轉與合束器還包括:第二直波導9，彎曲波導5為S型波導，且其彎曲角度優選為35度，其中本實施例以第一梯形波導2、第二梯形波導3、第三梯形波導4、第四梯形波導6、第五梯形波導7、第六梯形波導8為一段波導為例進行說明。
[0035]第一直波導1的左端可作為輸入或輸出端，第一梯形波導2的左端與第一直波導1的右端連接，第一直波導1的右端與第一梯形波導2的左端寬度相等；第二梯形波導3的左端與第一梯形波導2的右端連接，第一梯形波導2的右端與第二梯形波導3的左端寬度相等；第三梯形波導4的左端與第二梯形波導3的右端連接，第二梯形波導3的右端與第三梯形波導4的左端寬度相等。
[0036]彎曲波導5的左端可作為輸入或輸出端，第四梯形波導6的左端與彎曲波導5的右端連接，彎曲波導5的右端與第四梯形波導6的左端寬度相等；第五梯形波導7的左端與第四梯形波導6的