光波导中的模态旋转的制作方法
【技术领域】
[0001]本发明一般涉及光波导，且更具体地涉及将横电(TE)和横磁(TM)偏振转换成不同的TE模式的光波导。
【背景技术】
[0002]载有信息的光或灯光信号可通过光通信链路(例如，光纤电缆)进行传输。两个光信号可一起按正交横模或以“s”和“P"偏振光的正交布置进行传输。光集成电路可接收光信号并对光信号执行功能。一些光集成电路仅可对仅在一类横模中偏振的光信号执行功能。由此，光信号的偏振状态可能需要在处理前或处理后进行修改。
【附图说明】
[0003]图1示出光波导结构各级的示例方框图。
[0004]图2示出示例光波导结构的俯视图。
[0005]图3不出另一个不例光波导结构的俯视图。
[0006]图4示出第三个示例光波导结构的俯视图。
[0007]图5示出示例光波导结构的单层核心部的横截面侧视图。
[0008]图6示出示例波导结构的双层核心部的横截面侧视图。
[0009]图7不出将一对正交偏振光信号转换成一对TE模式光信号的不例方法的流程图。
[0010]图8不出将一对TE模式光信号转换成一对正交偏振光信号的不例方法的流程图。
[0011]详细说曰月
[0012]概沭
[0013]—种装置可包括光波导结构，其被配置成以引导模式传输一对光信号。光波导结构可包括旋转器，且一对光信号包括第一光信号和第二光信号。第一光信号可在横电(TE)模式中偏振且在第一光信号传播通过旋转器时保持在TE模式中。第二光信号可在横磁(TM)模式中偏振且在第二光信号传播通过旋转器时被转换成TE模式光信号。旋转器可包括双层核心，其具有被置于基底上的第一层以及被置于第一层上的第二层。第一层可包括从第一端至第二端为反向成锥形的基部，其中第一端的宽度小于第二端的宽度。第二层可包括肋部(rib port1n)，肋部的宽度小于基部在第一端的宽度以及锥形结构在第二端的宽度。
【具体实施方式】
[0014]本发明描述了一种光波导结构，其被配置成将在横电(TE)模式中偏振的灯光或光信号以及在横磁(TM)模式中偏振的灯光或光信号转换成具有不同的TE模式的光信号。TE模式光信号可进行偏振，从而使其沿垂直于传播方向的轴线不具有电场。TM模式光信号可进行偏振，从而使其在传播方向上和/或沿相同的轴线不具有磁场。此外，对于使用光芯片的应用而言，TE模式光信号可使其电场在与芯片相同或与芯片大致相同的平面中偏振，且TM模式光信号可使其电场在与芯片的平面相垂直或大致垂直的平面中偏振。光波导可包括纳米锥(nanotaper)，其耦合从外部源接收的光信号并在光波导中将其集中为TE模式和TM模式光信号。光波导还可包括旋转器，其将TE模式光信号保持在TE模式中并将TM模式光信号转换或旋转为TE模式光信号。从TM模式光信号转换的TE模式光信号可具有不同于在传播通过旋转器的同时被保持在TE模式中的TE模式光信号的阶位。光波导还可包括分离器，其将所转换的TE模式光信号和所保持的TE模式光信号分离到不同的光波导路径。
[0015]光波导结构可位于“芯片上”或被包括作为光集成电路(IC)的一部分，该光集成电路被配置成对载有信息的光信号进行处理或执行功能，如调制、使光弯曲、耦合和/或切换，如不例所述。光IC可不被配置成支持TM模式光信号或可仅被配置成支持TE模式光信号。S卩，光IC可能无法对在TM模式或除了 TE模式以外的模式中偏振的光信号进行处理或执行其功能。然而，光IC可从外部源接收被传输至光IC的两个光信号。光信号可在不同的横模中或在“s”和“P"偏振光的不同组合中正交偏振。此外，光信号可一起或大致同时进行传输。可替代地，信号可仅在一个偏振中进行偏振且精确或准确的偏振可能是光IC所未知的。当光IC接收光信号时，信号中的一个可在光IC中被限定为TE模式光信号，且另一个信号可在光IC中被限定为TM模式光信号。类似地，通过光IC处理的两个光信号可在处理后进行转换，以使一个信号偏振为TE模式光信号且另一个被偏振为TM模式光信号，从而可将两个光信号作为正交的“s”和“p”偏振光传输至外部源。光波导结构可充当或发挥光IC的前端组件的作用，其将所接收的光信号提供至在可支持TE模式中的下游处理中，和/或其接收TE模式中的光信号并改变其偏振布置以传输至外部源。
[0016]在可替代的应用中，光IC可不被配置成支持TE模式光信号或可仅被配置成支持TM模式光信号。即，光IC可能无法对在TE模式或除了 TM模式以外的其他模式中偏振的光信号进行处理或执行其功能。由此，通过光IC接收的一对正交偏振光信号中的二者可在处理前均在TM模式中偏振。类似地，通过光IC处理的两个光信号可作为TM模式信号由光IC的处理电路而供给，其可在处理后进行转换，从而将一个信号偏振为TE模式光信号并将另一个偏振为TM模式光信号，以作为正交“s”和“p”偏振光传输或親合至外部源。对于这些可替代应用，光波导结构可充当或发挥光IC的前端组件的作用，其将所接收的光信号提供至可支持TE模式中的下游处理，和/或其接收TE模式中的光信号并改变其偏振布置以传输至外部源。
[0017]下列说明描述了光波导结构，其可与光IC集成或用于光1C，其中光IC支持TE模式光信号，但不支持TM模式光信号。然而，本发明也可应用至可替代的光1C，该可替代的光IC支持TM模式光信号但不支持TE模式光信号，或支持TE和TM模式光信号二者。
[0018]图1不出一种光波导结构100的方框图，该光波导结构100具有多个级以将从外部源接收的一对光信号偏振为一对TE模式光信号和/或以正交横模来偏振一对TE模式光信号以传输至外部源。第一级102可包括纳米锥，其被配置成接收和耦合从外部光源104传输的光信号。外部光源104可以是被配置成传输载有信息的灯光或光信号的任何光源或结构，例如包括光纤、自由空间源或不同的光波导。自由空间源一般可以指被配置成以非波导或非引导方式传输或载有光的光源或结构，例如，激光或透镜或聚焦光的透镜系统。不同的光波导可指除了光波导结构100的另一个或不同的波导，其可包括不同的属性，如材料或尺寸差别。此外或可替代地，不同的波导可以指另一个波导结构，其被集成或包括在与其中集成或包括光波导结构100的光IC不同的光IC中，和/或经过不同的制造工艺的波导结构。各种配置或配置的组合都是可能的。
[0019]通过外部源104传输的光信号可具有相关的功率，如在约0.5至1.0毫瓦(mW)的范围中，然而也可使用其他功率。此外，光信号可具有可在任何范围中的波长或具有在光谱或灯光谱中的任何长度(包括在O形带或C型带中的那些)和/或在约1530至1570纳米范围中的长度。
[0020]外部光源104可将一对光信号一起或同时传输。第一光信号和第二光信号可通过在不同的横模中或在“s”和“p"偏振光的不同组合中偏振而进行传输。在接收到第一光信号和第二光信号后，纳米锥级102可在引导模式中被配置成将光信号限定或集中至波导结构100。引导模式可以是不同的引导模式，其可包括TE模式和TM模式。通过限定或集中，光被大致定位或被包含在波导结构100中，至少是在光波导中。由此，作为纳米锥级102的输出或结束，第一光信号可在光波导结构100中被集中为TE模式光信号，且第二光信号可在光波导结构100中被集中为TM模式光信号。此外，TE模式光信号和TM模式光信号中的每一个可以是最低的阶位(即，一阶)或者是基模光信号，其可被称为TE。和TM。模式光信号。模式的阶位可指和/或可指示光信号中的光能相对于传播的中轴线的空间对称性。一阶或基本的光信号可具有居中地位于传播轴线上的单一集中的光能。
[0021]光波导结构100可进一步包括旋转器级106，其被配置成将TM模式光信号的偏振状态旋转或改变成TE模式光信号，并将TE模式光信号维持或保持不变为TE模式光信号。因此，在旋转器级106的输出或结束处，最初在纳米锥级102接收的该对光信号可作为第一TE模式光信号和第二 TE模式光信号被限定或集中至光波导结构100。
[0022]第一 TE模式光信号和第二 TE模式光信号可具有不同的阶位。例如，第一 TE模式光信号可以是一阶TE。光信号，当其传播通过旋转级106时其被保持为TE模式光信号。第二 TE模式光信号可具有高于一阶的阶位。例如，第二 TE模式光信号可以是二阶TE模式光信号，其可被称为TE1模式光信号。二阶TE i模式光信号可具有关于传播轴线对称的两个集中的光能。就这点而言，旋转级106可被配置成当所接收的光信号传播通过旋转级106时将一阶TM。模式光信号转换成二阶TE:光信号并保持一阶TE。模式光信号作为一阶TE。模式光信号。
[0023]光波导结构100可进一步包括分离级108，其将一阶TE。模式光信号和二阶TE丨模式光信号分到不同的光波导或波导路径。一阶TE。模式光信号和二阶TE ^莫式光信号可被一起传输至在单个波导或波导路径上的分离级108。从而使TE。和TE1模式光信号可被分别处理，分离108可将TE。模式光信号和TE i模式光信号分离和限定到不同的波导路径IlOa和110b。将TE。模式光信号和TE丨模式光信号分到不同的波导路径的分离(或更一般地是在相同的TE或TM模式中偏振的不同阶光信号的分离)可被称为模态多样性。在分离后，TE。模式光信号和TE丨模式光信号可随后沿其各自的波导路径I 1a和I 1b被传输至处理电路112，其中可对TE。和TE i模式光信号中的每一个执行一个或多个功能。此外，在分离后，当沿其各自的波导路径IlOb被传输至处理电路112时，TE1光信号可变成一阶TE。模式光信号。
[0024]上述说明描述了作为接收器的光波导结构100，其运行以从外部源104接收光信号并将该光信号作为TE模式光信号提供至下游处理电路112以进行处理。此外或可替代地作为接收器，光波导结构100可被配置成作为发送器运行，其向上游地从处理电路112接收一对TE模式光信号并将其输出至外部源104。特别地，分离级108可沿各自的波导路径IlOa和IlOb接收TE。模式光信号和TE i模式光信号并将其组合成单个波导路径。组合成单个路径的TE。和TE 4莫式光信号可被供给至旋转级106，在该级，TE i模式光信号可被转换成TM。模式光信号，且TE。模式光信号被保持为TE。模式光信号。随后，TE。和TM。模式光信号可沿纳米锥级102传播，在纳米锥级102，其被親合至外部源104。
[0025]如图1所示，波导结构100和处理电路112可被集成或被包括在一起以作为同一光集成电路114的一部分，其中外部灯光源104进行光信号至和/或从光集成电路114的发送或通信。在可替代的示例配置中，波导结构100可以是独立结构或与处理电路112和/或在其上可包括处理电路112的光IC 114相分离的结构。
[0026]图2示出示例光波导