一种微纳波导隔离器制造技术

本发明专利技术涉及波导技术领域，具体涉及一种微纳波导隔离器，包括衬底、第一光栅波导、第二光栅波导、第三波导，第一光栅波导、第二光栅波导、第三波导置于所述衬底上，第一光栅波导和第二光栅波导平行，第三波导与第一光栅波导和第二光栅波导垂直，第三波导置于第一光栅波导和第二光栅波导之间，第三波导的两端置于第一光栅波导和第二光栅波导栅区附近。第一光栅波导为短周期光栅，第二光栅波导为长周期光栅。本发明专利技术通过采用不同周期的光栅波导，在第一输出端和第二输出端之间实现单向导通能力，构建了新型隔离器。本发明专利技术具有结构简单、易于集成的优点，在光隔离器领域具有良好的应用前景。在光隔离器领域具有良好的应用前景。在光隔离器领域具有良好的应用前景。

【技术实现步骤摘要】
一种微纳波导隔离器


[0001]本专利技术涉及波导
，具体涉及一种微纳波导隔离器。

技术介绍

[0002]光隔离器是一种只允许单向光通过的无源光器件。光隔离器常应用于防止光路中由于各种原因产生的后向传输光对光源以及光路系统产生的不良影响。例如，在半导体激光源和光传输系统之间安装一个光隔离器，可以在很大程度上减少反射光对光源的光谱输出功率稳定性产生的不良影响。在高速直接调制、直接检测光纤通信系统中，后向传输光会产生附加噪声，使系统的性能劣化，这也需要光隔离器来消除。在光纤放大器中的掺杂光纤的两端装上光隔离器，可以提高光纤放大器的工作稳定性，如果没有它，后向反射光将进入信号源(激光器)中，引起信号源的剧烈波动。在相干光长距离光纤通信系统中，每隔一段距离安装一个光隔离器，可以减少受激布里渊散射引起的功率损失。因此，光隔离器在光纤通信、光信息处理系统、光纤传感以及精密光学测量系统中具有重要的作用。
[0003]普通光隔离器的工作原理是基于法拉第旋转的非互易性，对于正向入射的信号光，通过起偏器后成为线偏振光，法拉第旋磁介质与外磁场一起使信号光的偏振方向右旋45度，并恰好使低损耗通过与起偏器成45度放置的检偏器。对于反向光，出检偏器的线偏振光经过放置介质时，偏转方向也右旋转45度，从而使反向光的偏振方向与起偏器方向正交，完全阻断了反射光的传输。现有光学隔离器多由起偏器、旋磁介质、检偏器结构，此结构体型较大，多用于光纤光路，将其微型化集成在片上系统是难以实现的，而研究中的微纳型光隔离器件一方面都要引入磁性材料和外加磁场，这样使结构更加复杂，制作也会变得困难，例如文献Non
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reciprocal parity
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time sysmmetry breaking based on magneto
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optical and gain/loss double ring resonators,Optical Materials Express Vol.12,No.4,pp.1453,2022。
[0004]上述光隔离器在应用时需要应用外加磁场改变磁性材料或磁性介质，使用不方便。另外，由于所用磁性材料或磁性介质的尺寸较大，不能构成易集成的微纳波导器件。因此，探索不基于磁性材料的新型隔离器，实现易集成的微纳尺寸波导隔离器是当前的技术难题。

技术实现思路

[0005]为解决上述问题，本专利技术提供了一种微纳波导隔离器，包括衬底、第一光栅波导、第二光栅波导、第三波导，第一光栅波导、第二光栅波导、第三波导置于衬底上，第一光栅波导和第二光栅波导平行，第三波导与第一光栅波导和第二光栅波导垂直，第三波导置于第一光栅波导和第二光栅波导之间，第三波导的两端置于第一光栅波导和第二光栅波导栅区附近，第一光栅波导的两端分别设有第一输出端和第一反射端，第二光栅波导的两端分别设有第二输出端和第二反射端。第一光栅波导为短周期光栅，第二光栅波导为长周期光栅。第三波导的两端处于第一光栅波导和第二光栅波导分别靠近第一输出端和第二输出端的
位置。本专利技术所实现的隔离器产生于第一输出端和第二输出端之间。
[0006]当光信号通过第一输出端输入、通过第二输出端输出时，光信号沿第一光栅波导传输，第一光栅波导反射光信号，具体是因为第一光栅波导的周期短，对某些波段的光具有很强的反射效果，而不能穿过第一光栅波导，使得大量的光无法耦合至第三波导，导致从第二输出端出射的光能量弱。当光信号通过第二输出端输入、通过第一输出端输出时，光信号沿第二光栅波导传播，耦合进入第三波导，通过第三波导与第一光栅波导之间的耦合进入第一光栅波导，最后从第一输出端输出，出射光的能量强。第一输出端和第二输出端之间不同的透射系数导致了该装置具有强单向导通能力，可以被用于隔离器。
[0007]更进一步地，衬底的材料为二氧化硅。衬底用于支撑隔离器，并且具有较弱的光吸收损耗。
[0008]更进一步地，第三波导的两端与第一光栅波导和第二光栅波导均不接触。通过近场耦合，第三波导和第一光栅波导导通、第三波导与第二光栅波导导通。第三波导较少地破坏第一光栅波导和第二光栅波导的波长选择特性。同时，可以保证第一输出端到第二输出端具有较弱的透射率，确保装置的光隔离能力。
[0009]更进一步地，第三波导的两端与第一光栅波导和第二光栅波导之间的距离均小于1微米。优选地，第三波导的两端与第一光栅波导和第二光栅波导之间的距离小于500纳米，以增强第三波导与第一光栅波导、第二光栅波导之间的耦合，减少光损耗，提高光透射系数，进而提高单向导通能力。
[0010]更进一步地，第三波导的材料为硅。更进一步地，第一输出端、第一反射端的材料为硅。将第一输出端的材料选择为硅，减少了因材料差异造成的反射损耗。
[0011]更进一步地，第一反射端的宽度大于第一光栅波导的宽度，提高第一反射端对第一光栅波导中光信号的反射能力。
[0012]更进一步地，第二输出端、第二反射端的材料为硅。将第二输出端的材料选择为硅，减少了因材料差异造成的反射损耗。
[0013]更进一步地，第二反射端的宽度大于第二光栅波导的宽度，提高第二反射端对第二光栅波导中光信号的反射能力。
[0014]本专利技术的有益效果：本专利技术提供了一种微纳波导隔离器，通过采用不同周期的光栅波导，在第一输出端和第二输出端之间实现单向导通能力，构建了新型隔离器。本专利技术具有结构简单、易于集成的优点，在光隔离器领域具有良好的应用前景。
[0015]以下将结合附图对本专利技术做进一步详细说明。
附图说明
[0016]图1是一种微纳波导隔离器的示意图。
[0017]图2是一种第一输出端和第二输出端之间的透射系数和微纳波导隔离器的单向导通能力图。
[0018]图3是又一种第一输出端和第二输出端之间的透射系数和微纳波导隔离器的单向导通能力图。
[0019]图4是又一种微纳波导隔离器的示意图。
[0020]图5是再一种微纳波导隔离器的示意图。
[0021]图中：1、衬底；2、第一光栅波导；3、第二光栅波导；4、第三波导；21、第一输出端；22、第一反射端；31、第二输出端；32、第二反射端。
具体实施方式
[0022]为使本专利技术的目的、原理、技术方案和优点更加清晰明白，以下将结合具体实施例，并参照附图对本专利技术做详细的说明。
[0023]实施例1
[0024]本专利技术提供了一种微纳波导隔离器，包括衬底1、第一光栅波导2、第二光栅波导3、第三波导4。衬底1的材料为二氧化硅。第一光栅波导2、第二光栅波导3、第三波导4置于衬底1上。衬底1用于支撑第一光栅波导2、第二光栅波导3和第三波导4，并且具有较弱的光吸收损耗。衬底1的厚度大于2微米，以便于减少外界对第一光栅波导2和第二光栅波导3传播特性的影响。第一光栅波导2和第二光栅波导3平行。第一光栅波导2为短周期光栅，第二光栅波导3为长周期光栅。第一光栅波导2的宽度为200纳米、高度为10本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种微纳波导隔离器，包括衬底、第一光栅波导、第二光栅波导、第三波导，所述第一光栅波导、所述第二光栅波导、所述第三波导置于所述衬底上，其特征在于，所述第一光栅波导和所述第二光栅波导平行，所述第三波导与所述第一光栅波导和所述第二光栅波导垂直，所述第三波导置于所述第一光栅波导和所述第二光栅波导之间，所述第三波导的两端置于所述第一光栅波导和所述第二光栅波导栅区附近，所述第一光栅波导的两端分别设有第一输出端和第一反射端，所述第二光栅波导的两端分别设有第二输出端和第二反射端。2.如权利要求1所述的微纳波导隔离器，其特征在于：所述第一光栅波导为短周期光栅，所述第二光栅波导为长周期光栅。3.如权利要求1所述的微纳波导隔离器，其特征在于：所述衬底的材料为二氧化硅。4.如权利要求1所述的微纳...

【专利技术属性】
技术研发人员：徐越，武贵敏，
申请(专利权)人：陕西帆瑞威光电科技有限公司，
类型：发明
国别省市：