一種硅光隔離器的制造方法
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001] 本發(fā)明涉及光領(lǐng)域，尤其涉及一種硅光隔離器。
【背景技術(shù)】
[0002] 硅光隔離器是一種允許光從第一方向傳輸，而禁止光從第一方向的反方向傳輸?shù)?器件。硅光隔離器在光通信中得到了廣泛的應(yīng)用，例如，從半導(dǎo)體激光器產(chǎn)生的光信號要能 夠通過硅光隔離器然后向接收端（即第一方向）發(fā)送，然而，從接收端方向反射回來的反射 光（即第一方向的反方向）則必須被硅光隔離器隔離掉，以防止反射回來的光導(dǎo)致半導(dǎo)體 激光器的振蕩特性劣化。
[0003] 參閱圖1，現(xiàn)有技術(shù)提供了一種娃光隔離器100,包括襯底110、波導(dǎo)層120以及磁 場產(chǎn)生層130。其中，波導(dǎo)層120生長在襯底110之上，磁場產(chǎn)生層130設(shè)置在波導(dǎo)層120 之上。磁場產(chǎn)生層130包括由磁光學(xué)材料所構(gòu)成的金屬包層，以及金屬包層上設(shè)置的用于 向規(guī)定方向?qū)Υ殴鈱W(xué)材料磁化的磁場施加機(jī)構(gòu)。磁場產(chǎn)生層130通過磁場施加機(jī)構(gòu)使得磁 光學(xué)材料定向磁化，從而產(chǎn)生磁場。
[0004] 參閱圖2,波導(dǎo)層120通過沉積和刻蝕波導(dǎo)材料，以形成4條相互不接觸的波導(dǎo)路 徑。波導(dǎo)路徑為光信號傳輸時光信號傳播的路徑。4條波導(dǎo)路徑分別為第一波導(dǎo)路徑121、 第二波導(dǎo)路徑122、第三波導(dǎo)路徑123以及第四波導(dǎo)路徑124。
[0005] 第一波導(dǎo)路徑121由波導(dǎo)段mn和波導(dǎo)段no構(gòu)成。第二波導(dǎo)路徑122由波導(dǎo)段 a'b'、波導(dǎo)段b'c'、波導(dǎo)段c'd'、波導(dǎo)段d'e'、波導(dǎo)段e'f'、波導(dǎo)段f'g'、波導(dǎo)段g'h'、 波導(dǎo)段h'i'以及波導(dǎo)段i'j'構(gòu)成。第三波導(dǎo)路徑123由波導(dǎo)段ab、波導(dǎo)段bc、波導(dǎo)段 cd、波導(dǎo)段de、波導(dǎo)段ef、波導(dǎo)段fg、波導(dǎo)段gh、波導(dǎo)段hi以及波導(dǎo)段ij構(gòu)成。第四波導(dǎo) 路徑由波導(dǎo)段〇' n'和波導(dǎo)段n'm'構(gòu)成。
[0006] 磁場產(chǎn)生層130通過磁場施加機(jī)構(gòu)使得磁光學(xué)材料定向磁化，從而在波導(dǎo)段ef上 產(chǎn)生第一磁場，以及在波導(dǎo)段e' f'上產(chǎn)生第二磁場，且，第一磁場與第二磁場之間平行且 方向相反（如圖中箭頭所示）。可以理解的是，光信號在磁場的作用下會發(fā)生相移作用，而 且，移相的相位的正負(fù)與光信號的傳播方向以及磁場相關(guān)。所以，光信號從一個方向沿著波 導(dǎo)段ef傳播，與光信號從反方向沿著波導(dǎo)段ef傳播相比，兩者的磁場方向相同，但是光信 號的傳播方向相反，所以，移相的正負(fù)也剛好相反。而移相的相位的大小則與位于第一磁場 中的波導(dǎo)段ef長度成正比，與位于第一磁場中的波導(dǎo)段ef的長度越大，則移相的相位的大 小越大。相似地，第二磁場也在波導(dǎo)段e'f'上產(chǎn)生相似的作用。所以，波導(dǎo)段ef、波導(dǎo)段 e'f'以及磁場產(chǎn)生層130構(gòu)成了非互易相移器126。而光信號通過波導(dǎo)段ef?或者光信號 通過波導(dǎo)段e' f'所產(chǎn)生的相移稱為非互易相移。
[0007]但是，由于非互易相移的大小和非互易相移器的波導(dǎo)段中的波導(dǎo)段長度成正比， 在現(xiàn)有技術(shù)條件下，要通過波導(dǎo)段ef使得第一分光信號獲得足夠的非互易相移和通過波 導(dǎo)段e' f'使得第二分光信號獲得足夠的非互易相移，必須要將磁場設(shè)置得足夠大，磁場的 利用效率不高。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0008] 本發(fā)明所要解決的技術(shù)問題在于，提供一種硅光隔離器，能夠提高磁場的利用率。
[0009] 本發(fā)明第一方面提供了一種硅光隔離器，包括從下至上層疊設(shè)置的襯底、波導(dǎo)層 以及磁場產(chǎn)生層，所述磁場產(chǎn)生層用于產(chǎn)生方向相反的第一磁場和第二磁場；
[0010] 所述波導(dǎo)層包括第一分支耦合器、第一定向耦合器、第二定向耦合器、互易相移器 以及第二分支耦合器，
[0011] 所述第一分支親合器的第一輸出端通過第一波導(dǎo)段與所述第一定向親合器的第 一端口相連通，所述第一分支耦合器的第二輸出端通過第二波導(dǎo)段與所述第一定向耦合器 的第二端口相連通，
[0012] 所述第一分支親合器用于將所述第一分支親合器的輸入端輸入的光信號等分為 第一分光信號和第二分光信號，所述第一分光信號從所述第一分支親合器的第一輸出端輸 出，所述第二分光信號從所述第一分支耦合器的第二輸出端輸出；所述第一定向耦合器用 于將所述第一分光信號從所述第一定向耦合器的第一端口耦合到所述第一定向耦合器的 第四端口，以及用于將所述第二分光信號從所述第一定向耦合器的第二端口耦合到所述第 一定向親合器的第三端口；
[0013] 所述第一定向耦合器的第三端口通過第三波導(dǎo)段連接到所述第二定向耦合器的 第一端口，所述第一定向耦合器的第四端口通過第四波導(dǎo)段連接到所述第二定向耦合器的 第二端口；
[0014] 所述第二定向耦合器用于將所述第二分光信號從所述第二定向耦合器的第一端 口耦合到所述第二定向耦合器的第四端口，以及用于將所述第一分光信號從所述第一定向 耦合器的第二端口耦合到所述第二定向耦合器的第三端口；
[0015] 所述第二定向耦合器的第三端口通過第五波導(dǎo)段與所述互易相移器相連通，所述 互易相移器通過第六波導(dǎo)段與所述第二分支耦合器的第一輸入端相連通，所述第二定向耦 合器的第四端口通過第七波導(dǎo)段與所述第二分支耦合器的第二輸入端相連通，
[0016] 所述第二分支親合器用于將所述第二分支親合器的第一輸入端輸入的所述第一 分光信號和所述第二分支耦合器的第二輸入端輸入的所述第二分光信號合并為一路光信 號，并將所述一路光信號從所述第一分支耦合器的輸出端輸出；
[0017] 將所述第二波導(dǎo)段中的至少一段光波導(dǎo)作為第一目標(biāo)波導(dǎo)段，所述第一目標(biāo)波導(dǎo) 段位于所述第一磁場中，所述第一目標(biāo)波導(dǎo)段用于使所述第二分光信號從所述第一分支耦 合器的第二分支向第一定向耦合器的第二端口傳輸時產(chǎn)生f的非互易相移；
[0018] 將所述第四波導(dǎo)段中的至少一段光波導(dǎo)作為第二目標(biāo)波導(dǎo)段，所述第二目標(biāo)波導(dǎo) 段位于所述第一磁場中，所述第二目標(biāo)波導(dǎo)段用于使所述第一分光信號從所述第一定向耦 合器的第四端口向所述第二定向耦合器的第二端口傳輸時產(chǎn)生-f的非互易相移；
[0019] 將所述第三波導(dǎo)段中的至少一段光波導(dǎo)作為第三目標(biāo)波導(dǎo)段，所述第三目標(biāo)波導(dǎo) 段位于所述第二磁場中，所述第三目標(biāo)波導(dǎo)段用于使所述第二分光信號從所述第一定向耦 合器的第三端口向所述第二定向親合器的第一端口傳輸時產(chǎn)生j的非互易相移；
[0020] 將所述第五波導(dǎo)段中的至少一段光波導(dǎo)作為第四目標(biāo)波導(dǎo)段，所述第四目標(biāo)波導(dǎo) 段位于所述第二磁場中，所述第四目標(biāo)波導(dǎo)段用于使所述第一分光信號從所述第二定向耦 合器的第三端口向所述互易相移器傳輸時產(chǎn)生-I的非互易相移；
[0021] 所述互易相移器用于使經(jīng)過所述互易相移器的所述第一分光信號產(chǎn)生f的互易 相移。
[0022] 結(jié)合第一方面，在第一方面的第一種可能的實施方式中，
[0023] 所述第一磁場位于所述第一分支耦合器和所述第二分支耦合器之間；
[0024] 將所述第一分支耦合器的幾何中心和所述第二分支耦合器的幾何中心之間的連 線所在的直線作為第一直線，則所述第一磁場的磁場方向和所述第一直線所在的方向相平 行。
[0025] 結(jié)合第一方面或第一方面的第一種可能的實施方式，在第一方面的第二種可能的 實施方式中，
[0026] 所述第一波導(dǎo)段的長度等于所述第七波導(dǎo)段的長度，且所述第五波導(dǎo)段和所述第 六波導(dǎo)段的長度之和等于所述第二波導(dǎo)段的長度。
[0027] 結(jié)合第一方面、第一方面的第一種可能的實施方式或第二種可能的實施方式中的 任意一種，在第一方面的第三種可能的實施方式中，
[0028] 所述第三波導(dǎo)段的長度等于所述第四波導(dǎo)段的長度。
[0029] 結(jié)合第一方面或第一方面的第一種可能的實施方式至第三種可能的實施方式中 的任意一種，在第一方面的第四種可能的實施方式中，
[0030] 所述第一目標(biāo)波導(dǎo)段用于使所述第二分光信號從所述第一分支親合器的第二輸 出端向所述第一定向耦合器的第二端口傳輸時產(chǎn)生f的非互易相移，具體包括：
[0031] 所述第一目標(biāo)波導(dǎo)段的投影的長度，用于使所述第二分光信號從所述第一分支 耦合器的第二輸出端傳輸?shù)剿龅谝欢ㄏ蝰詈掀鞯牡诙丝诘倪^程中產(chǎn)生f的非互易相 移；
[0032] 將與所述第一磁場的磁場方向相垂直的面作為第一平面，且將所述第一平面與所 述波導(dǎo)層所在的平面相交的線作為第二直線，將所述第一目標(biāo)波導(dǎo)段在所述第一平面上的 投影作為所述第一目標(biāo)波導(dǎo)段的第一投影，則所述第一目標(biāo)波導(dǎo)段的投影的長度是指所述 第一目標(biāo)波導(dǎo)段的第一投影在所述第二直線所在方向上的投影的長度。
[0033] 結(jié)合第一方面的第四種可能的實施方式，在第一方面的第五種可能的實施方式 中，
[0034] 所述第一目標(biāo)波導(dǎo)段垂直于所述第一磁場的磁場方向，且所述第一目標(biāo)波導(dǎo)段平 行于所述波導(dǎo)層所在的平面。
[0035] 結(jié)合第一方面或第一方面的第一種可能的實施方式至第五種可能的實施方式中 的任意一種，在第一方面的第六種可能的實施方式中，
[0036] 所述第二波導(dǎo)段還包括第二一波導(dǎo)段，所述第二一波導(dǎo)段的輸入端與所述第一分 支耦合器的第二輸出端相連通，所述第二一波導(dǎo)段的輸出端與所述第一目標(biāo)波導(dǎo)段的輸入 端相連通，所述第一目標(biāo)波導(dǎo)段的輸出端與所述第一定向耦合器的第二端口相連通；
[0037] 在所述第一波導(dǎo)段為倒L型的情況下，所述第二一波導(dǎo)段為L型，所述第一波導(dǎo)段 和所述第二一波導(dǎo)段關(guān)于所述第一分支親合器對稱。
[0038] 結(jié)合第一方面的第六種可能的實施方式，在第一方面的第七種可能的實施方式 中，
[0039] 所述第一分支親合器的第一輸出端和第二輸出端之間的距離、所述第一波導(dǎo)段的 投影的長度以及所述第二一波導(dǎo)段的投影的長度之和大于所述第一目標(biāo)波導(dǎo)段的投影的 長度；
[0040] 將所述第一波導(dǎo)段在所述第一平面上的投影作為所述第一波導(dǎo)段的第一投影，則 所述第一波導(dǎo)段的投影的長度是指所述第一波導(dǎo)段的第一投影在所述第二直線所在方向 上的投影的長度；
[0041] 將所述第二一波導(dǎo)段在所述第一平面上的投影作為所述第二一波導(dǎo)段的第一投 影，則所述第二一波導(dǎo)段的投影的長度是指所述第二一波導(dǎo)段的第一投影在所述第二直線 所在方向上的投影的長度。
[0042] 結(jié)合第一方面的第四種可能的實施方式至