功率分配器及硅光芯片的制作方法

本申请实施例涉及光器件，特别涉及一种功率分配器及硅光芯片。

背景技术：

1、硅光无源器件是在硅光集成芯片中不引入外部能量的光学元件。这些器件在不涉及主动光学放大或调制的情况下，传输、分配和处理光信号。硅光无源器件主要包括功率分配器、耦合器、光栅、模斑转换器、滤波器、偏振分束器、偏振旋转器等。

2、相关技术中，功率分配器用于将入射的光信号分配到两个或多个输出通道，广泛应用于光学通信系统、数据中心互连、传感器网络等领域。功率分配器输出光信号偏振态与入射光偏振态相同，通过叠加一个偏振旋转器，可以实现双偏振输出。但是该方案会造成尺寸较大，成本较高的问题。如何提高器件的集成度，是当下亟待讨论和解决的问题。

技术实现思路

1、本申请实施例提供一种功率分配器及硅光芯片，旨在提高器件的集成度。

2、第一方面，本申请实施例提供一种功率分配器，包括：

3、波导层，所述波导层包括输入波导、te输出波导和tm输出波导；

4、其中，所述输入波导包括输入端和亚波长光栅槽波导，所述输入端与所述亚波长光栅槽波导的入光端连接，所述亚波长光栅槽波导为沿长度方向设置有周期排列的通孔的直波导，所述通孔的方向与所述亚波长光栅槽波导的厚度方向相同；

5、te输出波导，所述te输出波导包括第一连桥亚波长光栅波导，所述第一连桥亚波长光栅波导由第一直波导及设置在所述第一直波导两侧的第一光栅组成，所述第一光栅沿所述第一直波导的长度方向周期排列，所述第一光栅的朝向与所述第一连桥亚波长光栅波导的宽度方向相同；所述te输出波导设置在所述输入波导的一侧，所述第一连桥亚波长光栅波导与所述亚波长光栅槽波导耦合，所述第一连桥亚波长光栅波导用于输出te偏振光；

6、tm输出波导，所述tm输出波导包括第二连桥亚波长光栅波导，所述第二连桥亚波长光栅波导由第二直波导及设置在所述第二直波导两侧的第二光栅组成，所述第二光栅沿所述第二直波导的长度方向周期排列，所述第二光栅的朝向与所述第二连桥亚波长光栅波导的宽度方向相同；所述tm输出波导设置在所述输入波导的另一侧，所述第二连桥亚波长光栅波导与所述亚波长光栅槽波导耦合，所述第二连桥亚波长光栅波导用于输出tm偏振光。

7、根据本申请第一方面提供的功率分配器，通过采用两种不同结构的亚波长光栅波导，其中，输入波导采用槽结构的亚波长光栅槽波导，输入波导两侧采用连桥结构的连桥亚波长光栅波导，通过有效折射率匹配进行耦合，实现双偏振输出，不需要额外的偏振旋转器辅助，器件集成度高，能够有效减小尺寸。

8、其中，所述输入端为直波导；所述输入端的宽度大于所述亚波长光栅槽波导的宽度，所述输入端和所述亚波长光栅槽波导之间还设置有第一锥形波导。

9、其中，所述通孔为方形通孔，所述通孔设置在所述亚波长光栅槽波导的宽度方向的中垂线上，所述通孔的宽度为所述亚波长光栅槽波导的宽度的四分之一。

10、其中，所述输入波导还设置有第二锥形波导，所述第二锥形波导的较宽的一端与所述亚波长光栅槽波导的尾端连接。

11、其中，所述te输出波导还设置有第一输出端，所述第一输出端为直波导；所述第一输出端的宽度大于所述第一直波导的宽度，所述第一输出端与所述第一连桥亚波长光栅波导之间通过锥形结构连接。

12、其中，所述第一光栅的宽度为所述第一直波导的宽度的六分之五。

13、其中，所述tm输出波导还设置有第二输出端，所述第二输出端为直波导；所述第二输出端的宽度大于所述第二直波导的宽度，所述第二输出端与所述第二连桥亚波长光栅波导之间通过锥形结构连接。

14、其中，所述第二光栅的宽度为所述第二直波导的宽度的七分之四。

15、其中，所述功率分配器还包括第一介质层和第二介质层；所述第一介质层和所述第二介质层分别设置在所述波导层的厚度方向上的两侧，所述第一介质层的折射率小于所述第二介质层的折射率。

16、第二方面，本申请实施例提供一种硅光芯片，包括如上述第一方面所述的功率分配器。

17、本申请的功率分配器的设置，通过采用两种不同结构的亚波长光栅波导，其中，输入波导采用槽结构的亚波长光栅槽波导，输入波导两侧采用连桥结构的连桥亚波长光栅波导，通过有效折射率匹配进行耦合，实现双偏振输出，不需要额外的偏振旋转器辅助，器件集成度高，能够有效减小尺寸；本申请的硅光芯片，采用本申请的功率分配器，无需设置偏振旋转器进行偏振态调节，只需要功率分配器就可以实现分光以及双偏振输出，集成度高，节省成本。

18、本申请的其他特征和优点将在随后的说明书中阐述，并且，部分地从说明书中变得显而易见，或者通过实施本申请而了解。本申请的目的和其他优点可通过在说明书、权利要求书以及附图中所特别指出的结构来实现和获得。

技术特征：

1.一种功率分配器，其特征在于，包括：

2.根据权利要求1所述的功率分配器，其特征在于，所述输入端为直波导；所述输入端的宽度大于所述亚波长光栅槽波导的宽度，所述输入端和所述亚波长光栅槽波导之间还设置有第一锥形波导。

3.根据权利要求1所述的功率分配器，其特征在于，所述通孔为方形通孔，所述通孔设置在所述亚波长光栅槽波导的宽度方向的中垂线上，所述通孔的宽度为所述亚波长光栅槽波导的宽度的四分之一。

4.根据权利要求1所述的功率分配器，其特征在于，所述输入波导还设置有第二锥形波导，所述第二锥形波导的较宽的一端与所述亚波长光栅槽波导的尾端连接。

5.根据权利要求1所述的功率分配器，其特征在于，所述te输出波导还设置有第一输出端，所述第一输出端为直波导；所述第一输出端的宽度大于所述第一直波导的宽度，所述第一输出端与所述第一连桥亚波长光栅波导之间通过锥形结构连接。

6.根据权利要求1或5所述的功率分配器，其特征在于，所述第一光栅的宽度为所述第一直波导的宽度的六分之五。

7.根据权利要求1所述的功率分配器，其特征在于，所述tm输出波导还设置有第二输出端，所述第二输出端为直波导；所述第二输出端的宽度大于所述第二直波导的宽度，所述第二输出端与所述第二连桥亚波长光栅波导之间通过锥形结构连接。

8.根据权利要求1或7所述的功率分配器，其特征在于，所述第二光栅的宽度为所述第二直波导的宽度的七分之四。

9.根据权利要求1所述的功率分配器，其特征在于，所述功率分配器还包括第一介质层和第二介质层；所述第一介质层和所述第二介质层分别设置在所述波导层的厚度方向上的两侧，所述第一介质层的折射率小于所述第二介质层的折射率。

10.一种硅光芯片，其特征在于，包括如权利要求1至9任一项所述的功率分配器。

技术总结
本申请实施例涉及光器件技术领域，本申请实施例提供了一种功率分配器及硅光芯片，通过采用两种不同结构的亚波长光栅波导，其中，输入波导采用槽结构的亚波长光栅槽波导，输入波导两侧采用连桥结构的连桥亚波长光栅波导，通过有效折射率匹配进行耦合，实现双偏振输出，不需要额外的偏振旋转器辅助，器件集成度高，能够有效减小尺寸。

技术研发人员：郑宇,黄颖,廖仲扬
受保护的技术使用者：雨树光科（深圳）有限公司
技术研发日：
技术公布日：2024/5/16