光波導(dǎo)中的模態(tài)旋轉(zhuǎn)的制作方法
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001]本發(fā)明一般涉及光波導(dǎo)，且更具體地涉及將橫電(TE)和橫磁(TM)偏振轉(zhuǎn)換成不同的TE模式的光波導(dǎo)。
【背景技術(shù)】
[0002]載有信息的光或燈光信號可通過光通信鏈路(例如，光纖電纜)進(jìn)行傳輸。兩個光信號可一起按正交橫?；蛞浴皊”和“P"偏振光的正交布置進(jìn)行傳輸。光集成電路可接收光信號并對光信號執(zhí)行功能。一些光集成電路僅可對僅在一類橫模中偏振的光信號執(zhí)行功能。由此，光信號的偏振狀態(tài)可能需要在處理前或處理后進(jìn)行修改。
【附圖說明】
[0003]圖1示出光波導(dǎo)結(jié)構(gòu)各級的示例方框圖。
[0004]圖2示出示例光波導(dǎo)結(jié)構(gòu)的俯視圖。
[0005]圖3不出另一個不例光波導(dǎo)結(jié)構(gòu)的俯視圖。
[0006]圖4示出第三個示例光波導(dǎo)結(jié)構(gòu)的俯視圖。
[0007]圖5示出示例光波導(dǎo)結(jié)構(gòu)的單層核心部的橫截面?zhèn)纫晥D。
[0008]圖6示出示例波導(dǎo)結(jié)構(gòu)的雙層核心部的橫截面?zhèn)纫晥D。
[0009]圖7不出將一對正交偏振光信號轉(zhuǎn)換成一對TE模式光信號的不例方法的流程圖。
[0010]圖8不出將一對TE模式光信號轉(zhuǎn)換成一對正交偏振光信號的不例方法的流程圖。
[0011]詳細(xì)說曰月
[0012]概沭
[0013]—種裝置可包括光波導(dǎo)結(jié)構(gòu)，其被配置成以引導(dǎo)模式傳輸一對光信號。光波導(dǎo)結(jié)構(gòu)可包括旋轉(zhuǎn)器，且一對光信號包括第一光信號和第二光信號。第一光信號可在橫電(TE)模式中偏振且在第一光信號傳播通過旋轉(zhuǎn)器時保持在TE模式中。第二光信號可在橫磁(TM)模式中偏振且在第二光信號傳播通過旋轉(zhuǎn)器時被轉(zhuǎn)換成TE模式光信號。旋轉(zhuǎn)器可包括雙層核心，其具有被置于基底上的第一層以及被置于第一層上的第二層。第一層可包括從第一端至第二端為反向成錐形的基部，其中第一端的寬度小于第二端的寬度。第二層可包括肋部(rib port1n)，肋部的寬度小于基部在第一端的寬度以及錐形結(jié)構(gòu)在第二端的寬度。
【具體實(shí)施方式】
[0014]本發(fā)明描述了一種光波導(dǎo)結(jié)構(gòu)，其被配置成將在橫電(TE)模式中偏振的燈光或光信號以及在橫磁(TM)模式中偏振的燈光或光信號轉(zhuǎn)換成具有不同的TE模式的光信號。TE模式光信號可進(jìn)行偏振，從而使其沿垂直于傳播方向的軸線不具有電場。TM模式光信號可進(jìn)行偏振，從而使其在傳播方向上和/或沿相同的軸線不具有磁場。此外，對于使用光芯片的應(yīng)用而言，TE模式光信號可使其電場在與芯片相同或與芯片大致相同的平面中偏振，且TM模式光信號可使其電場在與芯片的平面相垂直或大致垂直的平面中偏振。光波導(dǎo)可包括納米錐(nanotaper)，其耦合從外部源接收的光信號并在光波導(dǎo)中將其集中為TE模式和TM模式光信號。光波導(dǎo)還可包括旋轉(zhuǎn)器，其將TE模式光信號保持在TE模式中并將TM模式光信號轉(zhuǎn)換或旋轉(zhuǎn)為TE模式光信號。從TM模式光信號轉(zhuǎn)換的TE模式光信號可具有不同于在傳播通過旋轉(zhuǎn)器的同時被保持在TE模式中的TE模式光信號的階位。光波導(dǎo)還可包括分離器，其將所轉(zhuǎn)換的TE模式光信號和所保持的TE模式光信號分離到不同的光波導(dǎo)路徑。
[0015]光波導(dǎo)結(jié)構(gòu)可位于“芯片上”或被包括作為光集成電路(IC)的一部分，該光集成電路被配置成對載有信息的光信號進(jìn)行處理或執(zhí)行功能，如調(diào)制、使光彎曲、耦合和/或切換，如不例所述。光IC可不被配置成支持TM模式光信號或可僅被配置成支持TE模式光信號。S卩，光IC可能無法對在TM模式或除了 TE模式以外的模式中偏振的光信號進(jìn)行處理或執(zhí)行其功能。然而，光IC可從外部源接收被傳輸至光IC的兩個光信號。光信號可在不同的橫模中或在“s”和“P"偏振光的不同組合中正交偏振。此外，光信號可一起或大致同時進(jìn)行傳輸。可替代地，信號可僅在一個偏振中進(jìn)行偏振且精確或準(zhǔn)確的偏振可能是光IC所未知的。當(dāng)光IC接收光信號時，信號中的一個可在光IC中被限定為TE模式光信號，且另一個信號可在光IC中被限定為TM模式光信號。類似地，通過光IC處理的兩個光信號可在處理后進(jìn)行轉(zhuǎn)換，以使一個信號偏振為TE模式光信號且另一個被偏振為TM模式光信號，從而可將兩個光信號作為正交的“s”和“p”偏振光傳輸至外部源。光波導(dǎo)結(jié)構(gòu)可充當(dāng)或發(fā)揮光IC的前端組件的作用，其將所接收的光信號提供至在可支持TE模式中的下游處理中，和/或其接收TE模式中的光信號并改變其偏振布置以傳輸至外部源。
[0016]在可替代的應(yīng)用中，光IC可不被配置成支持TE模式光信號或可僅被配置成支持TM模式光信號。即，光IC可能無法對在TE模式或除了 TM模式以外的其他模式中偏振的光信號進(jìn)行處理或執(zhí)行其功能。由此，通過光IC接收的一對正交偏振光信號中的二者可在處理前均在TM模式中偏振。類似地，通過光IC處理的兩個光信號可作為TM模式信號由光IC的處理電路而供給，其可在處理后進(jìn)行轉(zhuǎn)換，從而將一個信號偏振為TE模式光信號并將另一個偏振為TM模式光信號，以作為正交“s”和“p”偏振光傳輸或親合至外部源。對于這些可替代應(yīng)用，光波導(dǎo)結(jié)構(gòu)可充當(dāng)或發(fā)揮光IC的前端組件的作用，其將所接收的光信號提供至可支持TE模式中的下游處理，和/或其接收TE模式中的光信號并改變其偏振布置以傳輸至外部源。
[0017]下列說明描述了光波導(dǎo)結(jié)構(gòu)，其可與光IC集成或用于光1C，其中光IC支持TE模式光信號，但不支持TM模式光信號。然而，本發(fā)明也可應(yīng)用至可替代的光1C，該可替代的光IC支持TM模式光信號但不支持TE模式光信號，或支持TE和TM模式光信號二者。
[0018]圖1不出一種光波導(dǎo)結(jié)構(gòu)100的方框圖，該光波導(dǎo)結(jié)構(gòu)100具有多個級以將從外部源接收的一對光信號偏振為一對TE模式光信號和/或以正交橫模來偏振一對TE模式光信號以傳輸至外部源。第一級102可包括納米錐，其被配置成接收和耦合從外部光源104傳輸?shù)墓庑盘?。外部光?04可以是被配置成傳輸載有信息的燈光或光信號的任何光源或結(jié)構(gòu)，例如包括光纖、自由空間源或不同的光波導(dǎo)。自由空間源一般可以指被配置成以非波導(dǎo)或非引導(dǎo)方式傳輸或載有光的光源或結(jié)構(gòu)，例如，激光或透鏡或聚焦光的透鏡系統(tǒng)。不同的光波導(dǎo)可指除了光波導(dǎo)結(jié)構(gòu)100的另一個或不同的波導(dǎo)，其可包括不同的屬性，如材料或尺寸差別。此外或可替代地，不同的波導(dǎo)可以指另一個波導(dǎo)結(jié)構(gòu)，其被集成或包括在與其中集成或包括光波導(dǎo)結(jié)構(gòu)100的光IC不同的光IC中，和/或經(jīng)過不同的制造工藝的波導(dǎo)結(jié)構(gòu)。各種配置或配置的組合都是可能的。
[0019]通過外部源104傳輸?shù)墓庑盘柨删哂邢嚓P(guān)的功率，如在約0.5至1.0毫瓦(mW)的范圍中，然而也可使用其他功率。此外，光信號可具有可在任何范圍中的波長或具有在光譜或燈光譜中的任何長度(包括在O形帶或C型帶中的那些)和/或在約1530至1570納米范圍中的長度。
[0020]外部光源104可將一對光信號一起或同時傳輸。第一光信號和第二光信號可通過在不同的橫模中或在“s”和“p"偏振光的不同組合中偏振而進(jìn)行傳輸。在接收到第一光信號和第二光信號后，納米錐級102可在引導(dǎo)模式中被配置成將光信號限定或集中至波導(dǎo)結(jié)構(gòu)100。引導(dǎo)模式可以是不同的引導(dǎo)模式，其可包括TE模式和TM模式。通過限定或集中，光被大致定位或被包含在波導(dǎo)結(jié)構(gòu)100中，至少是在光波導(dǎo)中。由此，作為納米錐級102的輸出或結(jié)束，第一光信號可在光波導(dǎo)結(jié)構(gòu)100中被集中為TE模式光信號，且第二光信號可在光波導(dǎo)結(jié)構(gòu)100中被集中為TM模式光信號。此外，TE模式光信號和TM模式光信號中的每一個可以是最低的階位(即，一階)或者是基模光信號，其可被稱為TE。和TM。模式光信號。模式的階位可指和/或可指示光信號中的光能相對于傳播的中軸線的空間對稱性。一階或基本的光信號可具有居中地位于傳播軸線上的單一集中的光能。
[0021]光波導(dǎo)結(jié)構(gòu)100可進(jìn)一步包括旋轉(zhuǎn)器級106，其被配置成將TM模式光信號的偏振狀態(tài)旋轉(zhuǎn)或改變成TE模式光信號，并將TE模式光信號維持或保持不變?yōu)門E模式光信號。因此，在旋轉(zhuǎn)器級106的輸出或結(jié)束處，最初在納米錐級102接收的該對光信號可作為第一TE模式光信號和第二 TE模式光信號被限定或集中至光波導(dǎo)結(jié)構(gòu)100。
[0022]第一 TE模式光信號和第二 TE模式光信號可具有不同的階位。例如，第一 TE模式光信號可以是一階TE。光信號，當(dāng)其傳播通過旋轉(zhuǎn)級106時其被保持為TE模式光信號。第二 TE模式光信號可具有高于一階的階位。例如，第二 TE模式光信號可以是二階TE模式光信號，其可被稱為TE1模式光信號。二階TE i模式光信號可具有關(guān)于傳播軸線對稱的兩個集中的光能。就這點(diǎn)而言，旋轉(zhuǎn)級106可被配置成當(dāng)所接收的光信號傳播通過旋轉(zhuǎn)級106時將一階TM。模式光信號轉(zhuǎn)換成二階TE:光信號并保持一階TE。模式光信號作為一階TE。模式光信號。
[0023]光波導(dǎo)結(jié)構(gòu)100可進(jìn)一步包括分離級108，其將一階TE。模式光信號和二階TE丨模式光信號分到不同的光波導(dǎo)或波導(dǎo)路徑。一階TE。模式光信號和二階TE ^莫式光信號可被一起傳輸至在單個波導(dǎo)或波導(dǎo)路徑上的分離級108。從而使TE。和TE1模式光信號可被分別處理，分離108可將TE。模式光信號和TE i模式光信號分離和限定到不同的波導(dǎo)路徑IlOa和110b。將TE。模式光信號和TE丨模式光信號分到不同的波導(dǎo)路徑的分離(或更一般地是在相同的TE或TM模式中偏振的不同階光信號的分離)可被稱為模態(tài)多樣性。在分離后，TE。模式光信號和TE丨模式光信號可隨后沿其各自的波導(dǎo)路徑I 1a和I 1b被傳輸至處理電路112，其中可對TE。和TE i模式光信號中的每一個執(zhí)行一個或多個功能。此外，在分離后，當(dāng)沿其各自的波導(dǎo)路徑IlOb被傳輸至處理電路112時，TE1光信號可變成一階TE。模式光信號。
[0024]上述說明描述了作為接收器的光波導(dǎo)結(jié)構(gòu)100，其運(yùn)行以從外部源104接收光信號并將該光信號作為TE模式光信號提供至下游處理電路112以進(jìn)行處理。此外或可替代地作為接收器，光波導(dǎo)結(jié)構(gòu)100可被配置成作為發(fā)送器運(yùn)行，其向上游地從處理電路112接收一對TE模式光信號并將其輸出至外部源104。特別地，分離級108可沿各自的波導(dǎo)路徑IlOa和IlOb接收TE。模式光信號和TE i模式光信號并將其組合成單個波導(dǎo)路徑。組合成單個路徑的TE。和TE 4莫式光信號可被供給至旋轉(zhuǎn)級106，在該級，TE i模式光信號可被轉(zhuǎn)換成TM。模式光信號，且TE。模式光信號被保持為TE。模式光信號。隨后，TE。和TM。模式光信號可沿納米錐級102傳播，在納米錐級102，其被親合至外部源104。
[0025]如圖1所示，波導(dǎo)結(jié)構(gòu)100和處理電路112可被集成或被包括在一起以作為同一光集成電路114的一部分，其中外部燈光源104進(jìn)行光信號至和/或從光集成電路114的發(fā)送或通信。在可替代的示例配置中，波導(dǎo)結(jié)構(gòu)100可以是獨(dú)立結(jié)構(gòu)或與處理電路112和/或在其上可包括處理電路112的光IC 114相分離的結(jié)構(gòu)。
[0026]圖2示出示例光波導(dǎo)