一種偏振分束?合束器的制作方法

本發(fā)明涉及一種平面光波導(dǎo)集成的偏振調(diào)控器件，尤其是涉及了一種偏振分束-合束器，適用于片上光通信、光傳感系統(tǒng)中需要偏振分束、偏振合束和偏振濾波的場(chǎng)合。

背景技術(shù)：

平面集成光波導(dǎo)器件技術(shù)日趨成熟，隨著各類集成器件性能的完善、尺寸的減小，單片集成器件數(shù)飛速增長(zhǎng)，集成系統(tǒng)的復(fù)雜度迅速提高，集成系統(tǒng)中的偏振控制問(wèn)題已經(jīng)不容忽視。由于小尺寸、高集成度的器件往往采用對(duì)光有較強(qiáng)限制能力的高折射率差波導(dǎo)結(jié)構(gòu)，此類波導(dǎo)結(jié)構(gòu)有很大的雙折射特性，因此基于此類波導(dǎo)結(jié)構(gòu)的器件有很強(qiáng)偏振相關(guān)性。絕大部分集成器件設(shè)計(jì)為特定的偏振工作，為避免對(duì)器件性能的影響，在光進(jìn)入器件前需要對(duì)不同偏振進(jìn)行分離，或者將工作偏振以外的其它偏振光濾除。與此同時(shí)，平面集成光波導(dǎo)利用其結(jié)構(gòu)特點(diǎn)能夠極好的保持其中傳輸光的偏振特性，不同偏振的光之間沒(méi)有相互作用和串?dāng)_。在集成光通信系統(tǒng)中，通過(guò)在不同偏振的光上加載不同的信號(hào)，并在傳輸鏈路的首末端分別加入偏振合束、偏振分束器件，即可在不增加鏈路數(shù)量和器件復(fù)雜度的情況下，以極低的成本實(shí)現(xiàn)通信容量的翻倍。在集成光傳感系統(tǒng)中，利用不同偏振對(duì)于傳感變量的靈敏度不同，同時(shí)實(shí)現(xiàn)多個(gè)變量的監(jiān)測(cè)。在相干接收系統(tǒng)中，控制信號(hào)光與本振光擁有相同或相近的偏振對(duì)于提高探測(cè)靈敏度也十分重要。

在器件的性能要求方面，偏振分束-合束器，一般級(jí)聯(lián)在功能性集成器件之前，用于分離傳輸鏈路中不同偏振態(tài)的光，或者濾除其他干擾偏振的光；也可以放置在傳輸鏈路前，用于將復(fù)用的不同偏振光合束；因此集成系統(tǒng)對(duì)偏振分束-合束器性能有非常高的要求。一方面，要求器件擁有盡量大的帶寬，在大量器件集成的系統(tǒng)中，偏振分束-合束器不可以成為限制整個(gè)系統(tǒng)帶寬的瓶頸；另一方面，要求偏振分束-合束器有盡量大的消光比，在高速通信系統(tǒng)中盡量減小串?dāng)_，也為后續(xù)器件的設(shè)計(jì)留有一定的余量。

目前在硅基平面光波導(dǎo)上的偏振分束-合束器，主要有兩種實(shí)現(xiàn)途徑。第一，采用具有雙折射特性的波導(dǎo)結(jié)構(gòu)，利用不同偏振的光對(duì)波導(dǎo)結(jié)構(gòu)中某一項(xiàng)參數(shù)(如寬度、高度、彎曲半徑等)變化的敏感程度不同，選擇參數(shù)相差較大的兩根波導(dǎo)，使得其中較為敏感的偏振有較大的相位失配，而較不敏感的偏振相位匹配，從而實(shí)現(xiàn)不同偏振光的分離，其存在的問(wèn)題是，器件的尺寸較大，工作帶寬較小，對(duì)工藝的容差較?。坏诙?，利用不同材料的雙折射特性，通過(guò)將平面硅波導(dǎo)與其他材料結(jié)合，對(duì)不同偏振的光產(chǎn)生更強(qiáng)的雙折射，用更小尺寸的器件實(shí)現(xiàn)不同偏振的分離，其存在的問(wèn)題是，器件消光比性能較低，由于其他材料的引入，增加了工藝的復(fù)雜度，也會(huì)引入較大的損耗。

技術(shù)實(shí)現(xiàn)要素：

針對(duì)背景技術(shù)中存在的問(wèn)題，本發(fā)明的目的在于提供了一種偏振分束-合束器，基于硅基平面光波導(dǎo)非對(duì)稱彎曲波導(dǎo)方向耦合器制成，具有低串?dāng)_大容差高性能的優(yōu)勢(shì)，具有重要的應(yīng)用價(jià)值。

本發(fā)明所采用的技術(shù)方案是：

本發(fā)明包括輸入波導(dǎo)、第一彎曲耦合波導(dǎo)、第二彎曲耦合波導(dǎo)、第一連接波導(dǎo)、第二連接波導(dǎo)、S型波導(dǎo)、第三彎曲耦合波導(dǎo)、第四彎曲耦合波導(dǎo)、第一輸出波導(dǎo)和第二輸出波導(dǎo)；輸入波導(dǎo)依次經(jīng)第一彎曲耦合波導(dǎo)、第一連接波導(dǎo)、S型波導(dǎo)后與第一輸出波導(dǎo)相連接，第二彎曲耦合波導(dǎo)經(jīng)第二連接波導(dǎo)和第三彎曲耦合波導(dǎo)相連接，第四彎曲耦合波導(dǎo)與第二輸出波導(dǎo)相連接；第一彎曲耦合波導(dǎo)與第二彎曲耦合波導(dǎo)相耦合，第三彎曲耦合波導(dǎo)與第四彎曲耦合波導(dǎo)相耦合。

所述的第一彎曲耦合波導(dǎo)與第二彎曲耦合波導(dǎo)緊鄰平行排列，從而形成耦合；第三彎曲耦合波導(dǎo)與第四彎曲耦合波導(dǎo)緊鄰平行排列，從而形成耦合。

所述的第一彎曲耦合波導(dǎo)、第二彎曲耦合波導(dǎo)的彎曲半徑和寬度均滿足第一彎曲耦合波導(dǎo)TE偏振基模與第二彎曲耦合波導(dǎo)TE偏振基模的相位失配條件，并且所述的第一彎曲耦合波導(dǎo)、第二彎曲耦合波導(dǎo)的彎曲半徑和寬度均滿足第一彎曲耦合波導(dǎo)TM偏振基模與第二彎曲耦合波導(dǎo)TM偏振基模的相位匹配條件，并且所述的第一彎曲耦合波導(dǎo)的長(zhǎng)度和第二彎曲耦合波導(dǎo)的長(zhǎng)度相匹配使得將第一彎曲耦合波導(dǎo)中TM偏振基模能量完全耦合到第二彎曲耦合波導(dǎo)中TM偏振基模。

所述的第三彎曲耦合波導(dǎo)、第四彎曲耦合波導(dǎo)的彎曲半徑和寬度均滿足第三彎曲耦合波導(dǎo)TE偏振基模與第四彎曲耦合波導(dǎo)TE偏振基模的相位失配條件，并且所述的第三彎曲耦合波導(dǎo)、第四彎曲耦合波導(dǎo)的彎曲半徑和寬度均滿足第三彎曲耦合波導(dǎo)TM偏振基模與第四彎曲耦合波導(dǎo)TM偏振基模的相位匹配條件，并且所述的第三彎曲耦合波導(dǎo)的長(zhǎng)度和第四彎曲耦合波導(dǎo)的長(zhǎng)度相匹配使得將第三彎曲耦合波導(dǎo)中TM偏振基模能量完全耦合到第四彎曲耦合波導(dǎo)TM偏振基模。

所述的輸入波導(dǎo)、第一彎曲耦合波導(dǎo)、第二彎曲耦合波導(dǎo)、第一連接波導(dǎo)、第二連接波導(dǎo)、S型波導(dǎo)、第三彎曲耦合波導(dǎo)、第四彎曲耦合波導(dǎo)、第一輸出波導(dǎo)、第二輸出波導(dǎo)均是具有對(duì)稱截面或者非對(duì)稱截面的光波導(dǎo)結(jié)構(gòu)。

所述的具有對(duì)稱橫截面的光波導(dǎo)結(jié)構(gòu)，其橫截面上下對(duì)稱，即波導(dǎo)中覆蓋于芯層之上的上包層與位于芯層之下的下包層的折射率相等。

所述的具有非對(duì)稱橫截面的光波導(dǎo)結(jié)構(gòu)，其橫截面上下不對(duì)稱，即波導(dǎo)中覆蓋于芯層之上的上包層與位于芯層之下的下包層的折射率、厚度和寬度中至少有一個(gè)不相同。

所述的具有非對(duì)稱橫截面的光波導(dǎo)結(jié)構(gòu)，光波導(dǎo)芯層為脊型，其脊兩側(cè)被部分刻蝕或全部刻蝕，其脊兩側(cè)刻蝕深度相等或不同。

所述的具有非對(duì)稱橫截面的光波導(dǎo)結(jié)構(gòu)，光波導(dǎo)橫截面左右不對(duì)稱，即左側(cè)包層與右側(cè)包層折射率不相等、或是寬度不相等、或是兩者均不相等。

所述的具有非對(duì)稱橫截面的光波導(dǎo)結(jié)構(gòu)，光波導(dǎo)芯層為雙脊或多層脊的結(jié)構(gòu)，具有兩層或兩層以上的不同高度的脊。

本發(fā)明具有的有益效果是：

本發(fā)明能獲得具有更小尺寸(長(zhǎng)度15μm)的器件，具有結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單、設(shè)計(jì)簡(jiǎn)易、工藝簡(jiǎn)便等優(yōu)點(diǎn)，與現(xiàn)有的CMOS工藝完全兼容，在性能方面，具有高消光比(>32dB)、大帶寬(大于25dB消光比帶寬32nm，大于20dB消光比帶寬55nm)、大容差(-20nm～50nm)、低損耗(<0.9dB)等優(yōu)異性能。

本發(fā)明在小尺寸的情況不僅沒(méi)有降低器件性能，反而提高了器件性能，在未來(lái)片上光通信、光傳感中的偏振調(diào)控方面有著重要的應(yīng)用。

附圖說(shuō)明

圖1是本發(fā)明偏振分束-合束器的結(jié)構(gòu)示意圖。

圖2是本發(fā)明偏振分束-合束器的尺寸示意圖。

圖3是本發(fā)明第一種具有對(duì)稱橫截面的光波導(dǎo)示意圖。

圖4是本發(fā)明第一種具有非對(duì)稱橫截面的光波導(dǎo)示意圖。

圖5是本發(fā)明第二種具有非對(duì)稱橫截面的光波導(dǎo)示意圖。

圖6是本發(fā)明第三種具有非對(duì)稱橫截面的光波導(dǎo)示意圖。

圖7是本發(fā)明第四種具有非對(duì)稱橫截面的光波導(dǎo)示意圖。

圖8是本發(fā)明第五種具有非對(duì)稱橫截面的光波導(dǎo)示意圖。

圖9是本發(fā)明輸入橫電TE基模時(shí)的光場(chǎng)傳輸圖。

圖10是本發(fā)明輸入橫磁TM基模時(shí)的光場(chǎng)傳輸圖。

圖11是本發(fā)明仿真得到輸入橫電TE/橫磁TM基模時(shí)的各輸出端口的頻譜響應(yīng)。

圖12是本發(fā)明實(shí)驗(yàn)測(cè)得輸入橫電TE/橫電TM基模時(shí)的各輸出端口的頻譜響應(yīng)。

圖13是本發(fā)明波導(dǎo)寬度與最佳寬度偏差-20nm時(shí)實(shí)驗(yàn)測(cè)得輸入橫電TE/橫電TM基模時(shí)的各輸出端口的頻譜響應(yīng)。

圖14是本發(fā)明波導(dǎo)寬度與最佳寬度偏差20nm時(shí)實(shí)驗(yàn)測(cè)得輸入橫電TE/橫電TM基模時(shí)的各輸出端口的頻譜響應(yīng)。

圖15是本發(fā)明波導(dǎo)寬度與最佳寬度偏差50nm時(shí)實(shí)驗(yàn)測(cè)得輸入橫電TE/橫電TM基模時(shí)的各輸出端口的頻譜響應(yīng)。

圖中：1、輸入波導(dǎo)，2a、第一彎曲耦合波導(dǎo)、2b、第二彎曲耦合波導(dǎo)，3a、第一連接波導(dǎo)，3b、第二連接波導(dǎo)，4a、S型波導(dǎo)，4b、第三彎曲耦合波導(dǎo)，4c、第四彎曲耦合波導(dǎo)，5a、第一輸出波導(dǎo)，5c、第二輸出波導(dǎo)。

具體實(shí)施方式

下面結(jié)合附圖和實(shí)施例對(duì)本發(fā)明作進(jìn)一步說(shuō)明。

如圖1所示，包含輸入波導(dǎo)1、第一彎曲耦合波導(dǎo)2a、第二彎曲耦合波導(dǎo)2b、第一連接波導(dǎo)3a、第二連接波導(dǎo)3b、S型波導(dǎo)4a、第三彎曲耦合波導(dǎo)4b、第四彎曲耦合波導(dǎo)4c、第一輸出波導(dǎo)5a、第二輸出波導(dǎo)5c；輸入波導(dǎo)1依次與第一彎曲耦合波導(dǎo)2a、第一連接波導(dǎo)3a、S型波導(dǎo)4a、第一輸出波導(dǎo)5a相連接；第二彎曲耦合波導(dǎo)2b依次與第二連接波導(dǎo)3b、第三彎曲耦合波導(dǎo)4b相連接；第四彎曲耦合波導(dǎo)4c與第二輸出波導(dǎo)5c相連接；第一彎曲耦合波導(dǎo)2a與第二彎曲耦合波導(dǎo)2b為同心圓弧，緊鄰平行排列；第三彎曲耦合波導(dǎo)4b與第四彎曲耦合波導(dǎo)4c為同心圓弧，緊鄰平行排列。

如圖1所示，第一彎曲耦合波導(dǎo)2a和第二彎曲耦合波導(dǎo)2b的彎曲半徑和寬度滿足第一彎曲耦合波導(dǎo)2a的TM偏振基模與第二彎曲耦合波導(dǎo)2b的TM偏振基模的相位匹配條件；第一彎曲耦合波導(dǎo)2a和第二彎曲耦合波導(dǎo)2b的長(zhǎng)度滿足將第一彎曲耦合波導(dǎo)2a中TM偏振基模能量完全耦合到第二彎曲耦合波導(dǎo)2b中TM偏振基模。因此，當(dāng)輸入波導(dǎo)1中的TM偏振基模從第一彎曲耦合波導(dǎo)2a左側(cè)輸入，經(jīng)過(guò)由第一彎曲耦合波導(dǎo)2a和第二彎曲耦合波導(dǎo)2b組成的耦合區(qū)域，其能量會(huì)耦合至第二彎曲耦合波導(dǎo)2b中的TM偏振基模，并從第二彎曲耦合波導(dǎo)2b右側(cè)進(jìn)入第二連接波導(dǎo)3b。同時(shí)，由于第一彎曲耦合波導(dǎo)2a中的TE偏振基模和第二彎曲耦合波導(dǎo)2b中的TE偏振基模相位失配，因此當(dāng)輸入波導(dǎo)1中的TE偏振基模從第一彎曲耦合波導(dǎo)2a左側(cè)輸入，其主要能量不發(fā)生耦合，直接從第一彎曲耦合波導(dǎo)2a右側(cè)輸出進(jìn)入第一連接波導(dǎo)3a，并經(jīng)過(guò)S型波導(dǎo)4a，最終從第一輸出波導(dǎo)5a輸出。

如圖1所示，第三彎曲耦合波導(dǎo)4b和第四彎曲耦合波導(dǎo)4c的彎曲半徑和寬度滿足第三彎曲耦合波導(dǎo)4b的TM偏振基模與第四彎曲耦合波導(dǎo)4c的TE偏振基模的相位匹配條件；第三彎曲耦合波導(dǎo)4b和第四彎曲耦合波導(dǎo)4c的長(zhǎng)度滿足將第三彎曲耦合波導(dǎo)4b中TM偏振基模能量完全耦合到第四彎曲耦合波導(dǎo)4c中TM偏振基模。因此當(dāng)?shù)诙B接波導(dǎo)3b中的TM偏振基模從第三彎曲耦合波導(dǎo)4b左側(cè)輸入，經(jīng)過(guò)由第三彎曲耦合波導(dǎo)4b和第四彎曲耦合波導(dǎo)4c組成的耦合區(qū)域，其能量會(huì)耦合至第四彎曲耦合波導(dǎo)4c中的TM偏振基模，并從第四彎曲耦合波導(dǎo)4c右側(cè)進(jìn)入第二輸出波導(dǎo)5c。同時(shí)，由于第三彎曲耦合波導(dǎo)4b中的TE偏振基模和第四彎曲耦合波導(dǎo)4c中的偏振基模相位失配，因此當(dāng)?shù)诙B接波導(dǎo)3b中的少量TE偏振基模能量從第三彎曲耦合波導(dǎo)4b左側(cè)輸入時(shí)，其主要能量不發(fā)生耦合，從第三彎曲耦合波導(dǎo)4b右側(cè)輸出進(jìn)入自由空間。

具體實(shí)施中，本發(fā)明的各條波導(dǎo)可以是具有對(duì)稱截面的光波導(dǎo)結(jié)構(gòu)或者是非對(duì)稱截面的光波導(dǎo)結(jié)構(gòu)。

具有對(duì)稱橫截面的光波導(dǎo)結(jié)構(gòu)，其橫截面上下對(duì)稱，即波導(dǎo)中覆蓋于芯層101之上的上包層100與位于芯層101之下的下包層100的折射率相等，如圖3所示。

具有非對(duì)稱橫截面的光波導(dǎo)結(jié)構(gòu)，其橫截面上下不對(duì)稱，即波導(dǎo)中覆蓋于芯層101之上的上包層100與位于芯層101之下的下包層102的折射率、厚度和寬度中至少有一個(gè)不相同。如圖4所示，上包層100與下包層100的折射率不相等。

具有非對(duì)稱橫截面的光波導(dǎo)結(jié)構(gòu)，光波導(dǎo)芯層101為脊型，其脊兩側(cè)被部分刻蝕或全部刻蝕，如圖5-圖8所示，其脊兩側(cè)刻蝕深度相等或不同。

具有非對(duì)稱橫截面的光波導(dǎo)結(jié)構(gòu)，光波導(dǎo)橫截面左右不對(duì)稱，即左側(cè)包層與右側(cè)包層折射率不相等、或是寬度不相等、或是兩者均不相等。

具有非對(duì)稱橫截面的光波導(dǎo)結(jié)構(gòu)，光波導(dǎo)芯層為雙脊或多層脊的結(jié)構(gòu)，具有兩層或兩層以上的不同高度的脊。

本發(fā)明的具體實(shí)施工作過(guò)程為：

1)當(dāng)工作在偏振分束狀態(tài)時(shí)，以器件的工作中心波長(zhǎng)為中心，超寬帶波長(zhǎng)范圍的光從輸入波導(dǎo)1左側(cè)輸入，輸入波導(dǎo)1左側(cè)作為輸入端口，第一輸出波導(dǎo)5a和第二輸出波導(dǎo)5c作為輸出端口。

1.a)當(dāng)輸入的模式為TE偏振基模時(shí)，經(jīng)過(guò)第一彎曲耦合波導(dǎo)2a，主要能量從第一彎曲耦合波導(dǎo)2a右側(cè)輸出，依次經(jīng)過(guò)第一連接波導(dǎo)3a、S型波導(dǎo)4a，最終進(jìn)入第一輸出波導(dǎo)5a；極少量能量從第一彎曲耦合波導(dǎo)2a經(jīng)倏逝場(chǎng)耦合進(jìn)入第二彎曲耦合波導(dǎo)2b，從第二彎曲耦合波導(dǎo)2b右側(cè)依次經(jīng)過(guò)第二連接波導(dǎo)3b和第三彎曲耦合波導(dǎo)4b，從第三彎曲耦合波導(dǎo)4b末端進(jìn)入自由空間。第三彎曲耦合波導(dǎo)4b末端極少量能量中的極少部分(可忽略不計(jì))由第三彎曲耦合波導(dǎo)4b進(jìn)入第四彎曲耦合波導(dǎo)4c，從第二輸出波導(dǎo)5c端口輸出。

1.b)當(dāng)輸入模式為TM偏振基模時(shí)，經(jīng)過(guò)由第一彎曲耦合波導(dǎo)2a和第二彎曲耦合波導(dǎo)2b組成的耦合區(qū)域，其能量耦合到第二彎曲耦合波導(dǎo)2b的TM偏振基模，并從第二彎曲耦合波導(dǎo)2b右側(cè)經(jīng)過(guò)第二連接波導(dǎo)3b進(jìn)入由第三彎曲耦合波導(dǎo)4b和第四彎曲耦合波導(dǎo)4c組成的耦合區(qū)域，其主要能量耦合到第四彎曲耦合波導(dǎo)4c的TM偏振基模，并從第四彎曲耦合波導(dǎo)4c右側(cè)進(jìn)入第二輸出波導(dǎo)5c。

1.c)當(dāng)輸入模式為TM偏振基模和TE偏振基模時(shí)，由上述TM偏振基模和TE偏振基模各自的傳輸過(guò)程可知，從輸入波導(dǎo)1左側(cè)輸入后，TE偏振基模從第一輸出波導(dǎo)5a輸出，TM偏振基模從第二輸出波導(dǎo)5c作輸出。

2)當(dāng)工作在偏振合束狀態(tài)時(shí)，以器件的工作中心波長(zhǎng)為中心，超寬帶波長(zhǎng)范圍的TE偏振和TM偏振光分別從第一輸出波導(dǎo)5a和第二輸出波導(dǎo)5c輸入，輸入波導(dǎo)1左側(cè)作為輸出端口，第一輸出波導(dǎo)5a和第二輸出波導(dǎo)5c作為輸入端口。由工作在偏振分束狀態(tài)的描述再根據(jù)器件的互易性原理可知，TE偏振和TM偏振的光將分別從第一輸出波導(dǎo)5a和第二輸出波導(dǎo)5c輸入，均從輸入波導(dǎo)1輸出。

下面給出一種偏振分束-合束器的具體實(shí)施例：

在此，選用基于硅絕緣體(SOI)材料的硅納米線光波導(dǎo):其芯層(101)是硅材料，厚度為220nm、在1550nm波長(zhǎng)折射率為3.4744；其下包層(102)材料是二氧化硅，厚度為2μm、在1550nm波長(zhǎng)折射率為1.4404；上包層(100)材料是空氣，折射率為1。

對(duì)于如圖2所示的偏振分束-合束器尺寸圖，其相關(guān)參數(shù)為：輸入波導(dǎo)1、第一彎曲耦合波導(dǎo)2a、第一連接波導(dǎo)3a、S型波導(dǎo)4a、第一輸出波導(dǎo)5a、第四彎曲耦合波導(dǎo)4c、第二輸出波導(dǎo)5c寬度相等，寬度W₁＝0.430μm；第二彎曲耦合波導(dǎo)2b、第二連接波導(dǎo)3b、第三彎曲耦合波導(dǎo)4b寬度相等，寬度W₂＝0.504μm；第一彎曲耦合波導(dǎo)2a與第二彎曲耦合波導(dǎo)2b之間的間隔和第三彎曲耦合波導(dǎo)4b與第四彎曲耦合波導(dǎo)4c之間的間隔相等，間隔W_g＝0.233μm；第一彎曲耦合波導(dǎo)2a和第四彎曲耦合波導(dǎo)4c的彎曲半徑相等，彎曲半徑R₁＝20μm；第二彎曲耦合波導(dǎo)2b和第三彎曲耦合波導(dǎo)4b的彎曲半徑相等，彎曲半徑R₂＝19.3μm；第一彎曲耦合波導(dǎo)2a、第二彎曲耦合波導(dǎo)2b和第一連接波導(dǎo)3a圓弧角度相等，圓弧角度θ₁＝16.8°；第一連接波導(dǎo)3a彎曲半徑R₃＝4μm；S型波導(dǎo)4a橫向位移l_x＝6μm、縱向位移l_y＝0.67μm；第三彎曲耦合波導(dǎo)4b和第四彎曲耦合波導(dǎo)4c的圓弧角度相等，圓弧角度θ₂＝20.8°；第二輸出波導(dǎo)5c圓弧部分彎曲半徑R₄＝3μm；圓弧角度角度θ₃＝4°。

本發(fā)明的總長(zhǎng)度約15μm，相比現(xiàn)有器件總長(zhǎng)度20μm以上，減少了尺寸，同時(shí)在性能方面也有很大的提升。

本實(shí)施例基于上述結(jié)構(gòu)尺寸，其對(duì)于橫電TE基模輸入的仿真響應(yīng)如圖9所示，對(duì)于橫磁TM基模輸入的仿真響應(yīng)如圖10所示。

對(duì)于橫電TE基模輸入和橫磁TM基模輸入的仿真頻譜響應(yīng)如圖11所示，對(duì)于橫電TE基模輸入和橫磁TM基模輸入的測(cè)試頻譜響應(yīng)如圖12所示，圖中可見(jiàn)對(duì)于橫電TE基模和橫磁TM基模，峰值消光比均>32dB，在測(cè)量的波長(zhǎng)范圍內(nèi)，損耗均小于0.9dB，25dB消光比帶寬為32nm，20dB消光比帶寬為55nm。性能均優(yōu)于現(xiàn)有已報(bào)道過(guò)的偏振分束器。

當(dāng)波導(dǎo)寬度與設(shè)計(jì)值分別有-20nm、20nm和50nm的偏差時(shí)，對(duì)于橫電TE基模和橫磁TM基模輸入的測(cè)試頻譜響應(yīng)分別如圖13、圖14、圖15所示，由此可見(jiàn)，當(dāng)波導(dǎo)寬度有-20nm～50nm的偏差時(shí)，該偏振分束-合束器的性能沒(méi)有太多下降，仍然有大于20dB的消光比。這樣的工藝容差要求優(yōu)于現(xiàn)有已報(bào)道過(guò)的偏振分束器，并且利用現(xiàn)有的CMOS技術(shù)完全能夠?qū)崿F(xiàn)。

由此可見(jiàn)，本發(fā)明利用了波導(dǎo)結(jié)構(gòu)對(duì)于不同偏振的響應(yīng)，實(shí)現(xiàn)了偏振的分束合束，結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單、設(shè)計(jì)簡(jiǎn)易、工藝簡(jiǎn)便等優(yōu)點(diǎn)，與現(xiàn)有的CMOS工藝完全兼容，在性能方面，具有高消光比、大帶寬、大容差、低損耗等優(yōu)異性能，在未來(lái)片上光集成器件中將會(huì)有重要作用。