本公開涉及光通信領域，尤其涉及一種多模干涉耦合器及其形成方法。

背景技術：

1、多模干涉耦合器(multi-mode?interference?coupler，mmi)屬于硅光集成技術中的核心無源器件之一；多模干涉耦合器可以利用多模干涉原理來實現(xiàn)對光信號的功率分配，在光通信和光信號處理領域具有廣泛應用。

2、相關技術中，多模干涉耦合器通常為偏振相關的器件，即多模干涉耦合器只能傳播特定偏振態(tài)的光信號。而在實際中，光信號在光纖中傳輸時，光信號的偏振態(tài)難以預測，若多模干涉耦合器僅適用于單一偏振態(tài)，會極大的限制其應用范圍。

技術實現(xiàn)思路

1、本公開實施例提供了一種多模干涉耦合器及其形成方法。

2、第一方面，本公開實施例提供了一種多模干涉耦合器，包括：基底，以及位于所述基底表面的多模干涉耦合波導區(qū)；

3、所述多模干涉耦合波導區(qū)，用于對接收的m個初始光信號進行干涉處理，生成n個目標光信號；m和n均為正整數(shù)；

4、其中，所述多模干涉耦合波導區(qū)包括沿第一方向依次堆疊的多層波導芯層；相鄰兩個所述波導芯層的材料不同，且不同偏振態(tài)的所述初始光信號在所述多模干涉耦合波導區(qū)的有效折射率相同；所述第一方向與所述基底所在的方向垂直。

5、在一些實施例中，所述多模干涉耦合波導區(qū)包括沿所述第一方向依次堆疊的第一波導芯層、第二波導芯層和第三波導芯層；

6、其中，所述第二波導芯層的折射率同時大于所述第一波導芯層和所述第三波導芯層的折射率。

7、在一些實施例中，所述第二波導芯層的折射率的取值范圍為1.72至3.43。

8、在一些實施例中，所述第二波導芯層的材料為sinx；其中，所述第二波導芯層的氮化程度和所述第二波導芯層的折射率呈反比。

9、在一些實施例中，所述第一波導芯層的折射率和所述第三波導芯層的折射率相等。

10、在一些實施例中，所述第一波導芯層的折射率和所述第三波導芯層的折射率均為2.1。

11、在一些實施例中，所述第一波導芯層的材料和所述第三波導芯層的材料均為linbo3。

12、在一些實施例中，所述多模干涉耦合波導區(qū)構成沿第二方向連接的m個輸入波導、多模干涉區(qū)和n個輸出波導；

13、m個所述輸入波導，用于接收m個所述初始光信號，并將m個所述初始光信號傳輸至所述多模干涉區(qū)；所述初始光信號由外部光源產生；

14、所述多模干涉區(qū)，用于對所述初始光信號進行干涉處理，生成n個所述目標光信號；

15、n個所述輸出波導，用于接收并輸出對應的所述目標光信號。

16、在一些實施例中，所述多模干涉耦合器還包括：

17、位于所述多模干涉區(qū)上表面的第一電極，以及位于所述多模干涉區(qū)下表面的第二電極；

18、通過所述第一電極和所述第二電極對所述多模干涉區(qū)施加電壓，使所述第一波導芯層的折射率和所述第三波導芯層的折射率隨著所述電壓的變化而同向變化。

19、第二方面，本公開實施例提供了一種多模干涉耦合器的形成方法，所述方法包括：

20、提供基底；

21、在所述基底表面形成沿第一方向依次堆疊的多層初始波導芯層；相鄰兩個所述初始波導芯層的材料不同；

22、對多層所述初始波導芯層進行刻蝕處理，形成沿所述第一方向依次堆疊的多層波導芯層；多層所述波導芯層構成多模干涉耦合波導區(qū)；

23、其中，所述多模干涉耦合波導區(qū)用于對接收的m個初始光信號進行干涉處理，生成n個目標光信號，m和n均為正整數(shù)；不同偏振態(tài)的所述初始光信號在所述多模干涉耦合波導區(qū)的有效折射率相同；所述第一方向與所述基底所在的方向垂直。

24、本公開實施例提供了一種多模干涉耦合器及其形成方法，其中，所述多模干涉耦合器包括：基底，以及位于基底表面的多模干涉耦合波導區(qū)；多模干涉耦合波導區(qū)，用于對接收的m個初始光信號進行干涉處理，生成n個目標光信號；m和n均為正整數(shù)；其中，多模干涉耦合波導區(qū)包括沿第一方向依次堆疊的多層波導芯層；相鄰兩個所述波導芯層的材料不同，且不同偏振態(tài)的所述初始光信號在所述多模干涉耦合波導區(qū)的有效折射率相同。這里，由于相鄰兩個波導芯層的材料不同，即相鄰兩個波導芯層的折射率不同，從而使得相鄰兩個波導芯層的電場(e場)在界面處存在不連續(xù)性，進而使得橫磁波模(tm?mode，tm模)和橫電波模(transverse?electric?mode，te模)的初始光信號可以在不同的波導芯層中進行傳播；進一步的，由于不同偏振模式的初始光信號在多模干涉耦合波導區(qū)的有效折射率相同，使得tm模和te模的初始光信號在多模干涉耦合波導區(qū)中的傳播速度和相位變化相似，從而無論初始光信號偏振態(tài)如何，其傳播特性都將保持一致，進而實現(xiàn)多模干涉耦合器為偏振無關的器件，使得多模干涉耦合器可以適用于不同偏振態(tài)的光信號，擴展了多模干涉耦合器的應用范圍。

技術特征：

1.一種多模干涉耦合器，其特征在于，包括：基底，以及位于所述基底表面的多模干涉耦合波導區(qū)；

2.根據(jù)權利要求1所述的多模干涉耦合器，其特征在于，

3.根據(jù)權利要求2所述的多模干涉耦合器，其特征在于，

4.根據(jù)權利要求3所述的多模干涉耦合器，其特征在于，

5.根據(jù)權利要求2所述的多模干涉耦合器，其特征在于，

6.根據(jù)權利要求5所述的多模干涉耦合器，其特征在于，

7.根據(jù)權利要求6所述的多模干涉耦合器，其特征在于，

8.根據(jù)權利要求2至7任一項所述的多模干涉耦合器，其特征在于，所述多模干涉耦合波導區(qū)構成沿第二方向連接的m個輸入波導、多模干涉區(qū)和n個輸出波導；

9.根據(jù)權利要求8所述的多模干涉耦合器，其特征在于，所述多模干涉耦合器還包括：

10.一種多模干涉耦合器的形成方法，其特征在于，所述方法包括：

技術總結
本公開實施例提供一種多模干涉耦合器及其形成方法；其中，多模干涉耦合器包括：基底，以及位于所述基底表面的多模干涉耦合波導區(qū)；所述多模干涉耦合波導區(qū)，用于對接收的M個初始光信號進行干涉處理，生成N個目標光信號；M和N均為正整數(shù)；其中，所述多模干涉耦合波導區(qū)包括沿第一方向依次堆疊的多層波導芯層；相鄰兩個所述波導芯層的材料不同，且不同偏振態(tài)的所述初始光信號在所述多模干涉耦合波導區(qū)的有效折射率相同。

技術研發(fā)人員：陳沖
受保護的技術使用者：武漢光谷信息光電子創(chuàng)新中心有限公司
技術研發(fā)日：
技術公布日：2025/1/2