基于夹层结构的偏振无关1×2定向耦合型解复用器的设计*

汪静丽 陈子玉 陈鹤鸣

1) (南京邮电大学电子与光学工程学院、微电子学院,南京 210023)

2) (南京邮电大学贝尔英才学院,南京 210023)

提出一种基于夹层结构的偏振无关1×2定向耦合型解复用器,用于分离1310 nm和1550 nm两个波长.通过合理选择夹层结构芯区的折射率及波导间隙,可以调节同一波长两个正交偏振模的耦合长度相等,实现偏振无关； 通过合理选择夹层结构波导宽度,可以使两个波长分别从不同输出波导端口输出,实现解复用功能.运用三维有限时域差分法进行建模仿真,对结构参数进行优化,并对器件性能进行了分析.结果表明： 该器件定向耦合波导的长度为 23 µm,插入损耗低至 0.1 dB,输出波导间的串扰低至—26.23 dB,3 dB 带宽可达 290 nm 和 200 nm.另外,本文提出的器件采用 Si3N4/SiO2 平台,可有效减小波导尺寸,提高集成度,不仅实现了偏振无关,而且结构紧凑、损耗低,在未来的集成光路中具有潜在的应用价值.

1 引 言

随着时代的发展,人们对通信速率及容量的需求越来越高,波分复用技术作为提高通信容量的典型解决方案得到了广泛研究.解复用器是波分复用技术中的核心器件,用于分离多个波长,最常见的器件结构包括马赫-曾德尔干涉仪(Mach-Zehnder Interferometers,MZI)型[1]、多模干涉 (multimode interference,MMI) 型[2]、光子晶体 (photonic crystal,PhC)型[3]、阵列波导光栅 (arrayed waveguide grating,AWG)型[4]、定向耦合器 (directional coupler,DC)型[5-6]等.其中,MZI型解复用器尺寸偏大且高损耗； MMI型、PhC型和AWG型解复用器偏振依赖性高且带宽较低； 而DC型解复用器因其结构简单、损耗低及带宽高,在光子集成方面得到了广泛应用.

迄今为止,大……