多模相移干涉器件制造技术

一种多模干涉(MMI)器件，包括：基底层；沉积在所述基底层上用以传播光学信号的芯层；以及沉积在所述芯层上用于引导所述光学信号的覆层。所述芯层包括适于传播具有不同波长的多个光学信号的芯分区。所述芯分区包括用于均匀相移所述多个光学信号的偏移段。所述偏移段包括具有不同有效折射率的分区、倾斜的分区、弯曲分区和具有宽度、厚度或有效折射率变化的波导中的至少一种或其组合。

【技术实现步骤摘要】
【专利摘要】一种多模干涉(MMI)器件，包括：基底层；沉积在所述基底层上用以传播光学信号的芯层；以及沉积在所述芯层上用于引导所述光学信号的覆层。所述芯层包括适于传播具有不同波长的多个光学信号的芯分区。所述芯分区包括用于均匀相移所述多个光学信号的偏移段。所述偏移段包括具有不同有效折射率的分区、倾斜的分区、弯曲分区和具有宽度、厚度或有效折射率变化的波导中的至少一种或其组合。【专利说明】多模相移干涉器件
本专利技术一般地涉及光学器件，更具体地涉及用于传播和操纵光学信号的多模干涉 (MMI)器件。
技术介绍
在光学通信中，具有各种波长和偏振的光学信号能够被多路复用在单个光学载波 内。电信网络愈发注重灵活性和可配置性，这需要用于光学通信的光子集成电路（PIC)功 能性的增强，还需要紧凑的器件。基于多模干涉（MMI)的光学器件具有大带宽，对偏振不敏 感，并且具有高制造公差。 对于多种应用，期望使操纵光学信号的MMI器件的长度最小化。例如，在一种MMI 器件中，诸如IiVxGaxAsyPi_y的磷砷化镓铟（InGaAsP)芯被插入磷化铟（InP)基底和上覆 层之间。 由于该芯具有高折射率，因此光学信号被高度聚集在该芯内。具有相对较低折射 率的覆层沿着器件的深度方向引导光学信号。MMI器件的长度L要求短波长和长波长的拍 频（beat)长度连续多次的重复。拍频长度被定义为U= 八PC1-PD，其中PC1和Pi是 第一最低次模的传播常数。 为了将两个不同波长A1和入2分离，丽I波导的自成像理论（selfimaging theory)需要MMI分区（section)的长度Lmi满足 Lmmi = mXL,, ( A = ^+DXL11(A2) (I) 其中m是正整数。当Lmi满足式（1)时，与各波长相对应的两个像沿着丽I波导 宽度（Wm)在不同位置处形成，由此能够将各波长分开。在此U是可由式（2)近似得到的 多模区域的取决于波长的拍频长度。 【权利要求】1. 一种多模干涉（MMI)器件，包括： 基底层； 沉积在所述基底层上用以传播光学信号的芯层；以及 沉积在所述芯层上用于引导所述光学信号的覆层， 其中所述芯层包括适于传播具有不同波长的多个光学信号的芯分区， 其中所述芯分区包括用于唯一地使所述多个光学信号的相位偏移的偏移段， 其中所述偏移段包括具有不同的有效折射率的分区、倾斜的分区、弯曲分区和在宽度、 厚度或有效折射率上具有变化的波导中的至少一种或组合。2. 如权利要求1所述的MMI器件，其中所述MMI器件根据预定的任务操纵所述光学信 号，并且其中针对所述预定的任务使所述偏移的结构性相移部件的组合最优化。3. 如权利要求2所述的MMI器件，其中所述预定的任务包括分割所述多个光学信号或 是组合所述多个光学信号。4. 如权利要求2所述的MMI器件，其中所述偏移段包括具有第一部分和第二部分的倾 斜分区，并且其中所述倾斜分区的所述第二部分的至少一部分由改变所述芯分区内的有效 折射率的补片修正。5. 如权利要求4所述的丽I器件，其中所述多个光学信号包括具有第一波长的第一 信号和具有第二波长的第二信号，其中所述偏移段的第一部分向所述第一信号添加_n/2 相移，而所述偏移段的第二部分向所述第二信号添加_n/2相移。6. 如权利要求1所述的丽I器件，还包括： 用于接收包括具有第一波长的第一信号和具有第二波长的第二信号的所述多个光学 信号的输入分区；以及 具有多个输出端口用以分开输出所述第一信号和所述第二信号的输出分区。7. 如权利要求6所述的MMI器件，其中所述输入分区包括1X2MMI耦合器，所述输出分 区包括2X2丽I耦合器。8. 如权利要求6所述的MMI器件，其中所述偏移段包括与所述输入分区平行地布置的 第一偏移段以及与所述输出分区平行地布置的第二偏移段，其中所述第二偏移段相对于所 述第一偏移段倾斜，并且其中所述偏移段的一部分包括补片，所述补片的材料具有不同于 与该补片邻接的材料的有效折射率。9. 如权利要求1所述的MMI器件，其中所述芯层包括第一均匀分区、第二均匀分区，其 中所述第一均匀分区、所述第二均匀分区以及所述MMI器件的芯分区中的每一个具有两个 侧部边缘和两个端部边缘，其中所述分区通过相应的侧部边缘连接，并且所述分区的端部 边缘形成MMI器件的边缘，其中所述芯分区包括补片，该补片具有的材料的有效折射率不 同于与该补片邻接的区域的材料的有效折射率，其中所述补片具有侧部边缘和端部边缘， 并且其中所述补片的侧部边缘是锥形的。10. 如权利要求1所述的MMI器件，其中所述芯分区包括多个波导，该多个波导具有宽 度、厚度或材料的有效折射率中的至少一个的变化。11. 一种由多模干涉（MMI)器件根据预定任务操纵光学信号的方法，包括： 根据所述预定的任务确定不同地操纵具有不同波长的多个光学信号的结构性相移部 件的组合；以及 制造具有基底、覆层以及包括适于在任意点传播所述多个光学信号的芯分区的芯层， 其中所述芯分区包括结构性相移部件的组合。12. 如权利要求11所述的方法，其中所述结构性相移部件从由具有不同有效折射率的 分区、倾斜的分区、弯曲分区和具有宽度或厚度变化的波导所组成的组中选出。13. 如权利要求11所述的方法，其中所述MMI具有多个芯层和覆层，并且所述上侧部分 芯层的部分被蚀刻以创建有效折射率的差异。14. 如权利要求11所述的方法，其中所述芯层包括磷砷化镓铟（InGaAsP)材料，并且所 述基底和所述覆层包括磷化铟（InP)材料。15. 如权利要求11所述的方法，其中所述芯层和所述基底包括Si材料，并且所述覆层 包括二氧化硅。【文档编号】G02B6/12GK104516051SQ201410499703【公开日】2015年4月15日 申请日期:2014年9月26日 优先权日:2013年9月26日【专利技术者】小岛启介, T·S·辛, 秋浓俊昭, 西川智志, 王炳南, 柳生荣治 申请人:三菱电机株式会社本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种多模干涉(MMI)器件，包括：基底层；沉积在所述基底层上用以传播光学信号的芯层；以及沉积在所述芯层上用于引导所述光学信号的覆层，其中所述芯层包括适于传播具有不同波长的多个光学信号的芯分区，其中所述芯分区包括用于唯一地使所述多个光学信号的相位偏移的偏移段，其中所述偏移段包括具有不同的有效折射率的分区、倾斜的分区、弯曲分区和在宽度、厚度或有效折射率上具有变化的波导中的至少一种或组合。

【技术特征摘要】
...

【专利技术属性】
技术研发人员：小岛启介，T·S·辛，秋浓俊昭，西川智志，王炳南，柳生荣治，
申请(专利权)人：三菱电机株式会社，
类型：发明
国别省市：日本;JP