申请/专利权人：宁波大学

申请日：2024-03-11

公开（公告）日：2024-07-05

公开（公告）号：CN118295069A

主分类号：G02B6/27

分类号：G02B6/27;G02B6/12;G02B6/122;G02B6/126

优先权：

专利状态码：在审-实质审查的生效

法律状态：2024.07.23#实质审查的生效;2024.07.05#公开

摘要：本发明公开了一种基于光子晶体的紧凑型偏振分束模式滤波器，包括七个直波导，在第二直波导、第三直波导、第四直波导和第五直波导中嵌入材料为二氧化硅的光子晶体，实现模式匹配，第二直波导和第六直波导构成第一个传播支路，通过第三直波导、第四直波导、第五直波导和第七直波导构成第二个传播支路，实现偏振分束，第二直波导、第三直波导和第五直波导实现滤波功能；优点是兼具模式滤波和偏振分束功能，整体结构简单紧凑，尺寸较小，用于MDM系统时，不需要额外配置独立的偏振分束器，能够有效减小MDM系统面积，利于其片上光子集成，且同时支持两种偏振态的多个模式以低损耗工作，传输容量高，具备较高的携带高阶模式信息的能力。

主权项：1.一种基于光子晶体的紧凑型偏振分束模式滤波器，其特征在于包括偏振分束模式滤波器主体结构，所述的偏振分束模式滤波器主体结构包括第一直波导、第二直波导、第三直波导、第四直波导、第五直波导、第六直波导和第七直波导，所述的第一直波导用于将外部输送至其处的光源分别输送到所述的第二直波导与所述的第三直波导处，所述的光源包括TM0模式光源、TM1模式光源、TM2模式光源、TE0模式光源、TE1模式光源和TE2模式光源中的任意一种或者多种；所述的第二直波导用于将所述的第一直波导输送至其处的TM1模式光源耦合至所述的第六直波导处，所述的第六直波导用于将所述的第二直波导耦合至其处的TM1模式光源输出，当所述的第一直波导将TM1模式光源以外的其它模式光源输送至所述的第二直波导处时，所述的第二直波导将其滤除，不会将其输送至所述的第六直波导处；所述的第三直波导用于将所述的第一直波导输送至其处的TE0模式光源、TM0模式光源与TM1模式光源进行滤除，以及将所述的第一直波导输送至其处的TE1模式光源、TE2模式光源与TM2模式光源输送至所述的第四直波导处，所述的第四直波导用于将所述的第三直波导输送至其处的TE1模式光源、TE2模式光源与TM2模式光源输送至所述的第五直波导处，所述的第五直波导用于将所述的第四直波导输送至其处的TE2模式光源与TM2模式光源进行滤除，以及将所述的第四直波导输送至其处的TE1模式光源输送至所述的第七直波导处，所述的第七直波导用于将所述的第五直波导输送至其处的TE1模式光源进行输出；所述的第一直波导、所述的第二直波导、所述的第三直波导、所述的第四直波导、所述的第五直波导、所述的第六直波导与所述的第七直波导的长度所在方向均相同，将其作为左右方向，宽度所在方向均相同，将其作为前后方向，高度所在方向均相同，将其作为上下方向；所述的第一直波导、所述的第二直波导、所述的第三直波导、所述的第四直波导、所述的第五直波导、所述的第六直波导与所述的第七直波导的高度均相等；所述的第二直波导上开设有上下贯穿的i*j个第一圆柱形孔，i为大于等于2的整数，j为大于等于2的整数，*为乘运算符号，i*j个第一圆柱形孔按照i行j列均匀间隔分布形成第一阵列，所述的第一阵列的行方向沿前后方向，列方向沿左右方向，每个第一圆柱形孔的直径均为0.1um，任意相邻两个第一圆柱形孔的中心间距均为b，b大于等于0.2um且小于等于0.3um，所述的第一阵列中，位于第1行的j个第一圆柱形孔的中心轴线与所述的第二直波导的前端面之间的间距均为c，c大于等于0.2um且小于等于0.3um，位于第i行的j个第一圆柱形孔的中心轴线与所述的第二直波导的后端面之间的间距均为c，位于第1列的i个第一圆柱形孔的中心轴线与所述的第二直波导的左端面之间的间距均为c，位于第j列的i个第一圆柱形孔的中心轴线与所述的第二直波导的右端面之间的间距均为c，所述的第一阵列中，一部分第一圆柱形孔被材料为二氧化硅的第一光子晶体完全填充，剩余一部分第一圆柱形孔被材料为硅的第二光子晶体完全填充，以使得所述的第二直波导对TM1模式光源的耦合效率大于93％，所述的第一光子晶体和所述的第二光子晶体均为圆柱体状，且其直径均等于所述的第一圆柱形孔的直径，高度均等于所述的第一圆柱形孔的高度；所述的第三直波导上开设有上下贯穿的k*l个第二圆柱形孔，k为大于等于2的整数，l为大于等于2的整数，k*l个第二圆柱形孔按照k行l列均匀间隔分布形成第二阵列，所述的第二阵列的行方向沿前后方向，列方向沿左右方向，每个第二圆柱形孔的直径均为0.1um，任意相邻两个第二圆柱形孔的中心间距均为b，所述的第二阵列中，位于第1行的l个第二圆柱形孔的中心轴线与所述的第三直波导的前端面之间的间距均为c，位于第1列的k个第二圆柱形孔的中心轴线与所述的第三直波导的左端面之间的间距均为c，位于第l列的k个第二圆柱形孔的中心轴线与所述的第三直波导的右端面之间的间距均为c，所述的第二阵列中，一部分第二圆柱形孔被材料为二氧化硅的第三光子晶体完全填充，剩余一部分第二圆柱形孔被材料为硅的第四光子晶体完全填充，以使得所述的第三直波导能够滤除98％以上的TE0模式光源、TM0模式光源与TM1模式光源以及滤除60％以上的TE2模式光源与TM2模式光源，同时能够将TE1模式光源以及滤除后剩余的TE2模式光源和TM2模式光源以96％以上的效率输送到所述的第四直波导处，所述的第三光子晶体和所述的第四光子晶体均为圆柱体状，且其直径均等于所述的第二圆柱形孔的直径，高度均等于所述的第二圆柱形孔的高度；所述的第四直波导上开设有上下贯穿的m*n个第三圆柱形孔，m为大于等于2的整数，n为大于等于2的整数，m*n个第三圆柱形孔按照m行n列均匀间隔分布形成第三阵列，所述的第三阵列的行方向沿前后方向，列方向沿左右方向，每个第三圆柱形孔的直径均为0.1um，任意相邻两个第三圆柱形孔的中心间距均为b，所述的第三阵列中，位于第1行的n个第三圆柱形孔的中心轴线与所述的第四直波导的前端面之间的间距均为c，位于第1列的m个第三圆柱形孔的中心轴线与所述的第四直波导的左端面之间的间距均为c，位于第n列的m个第三圆柱形孔的中心轴线与所述的第四直波导的右端面之间的间距均为c，所述的第三阵列中，一部分第三圆柱形孔被材料为二氧化硅的第五光子晶体完全填充，剩余一部分第三圆柱形孔被材料为硅的第六光子晶体完全填充，以使得所述的第四直波导能够将输送至其处的TE1模式光源、TE2模式光源与TM2模式光源以96％以上的效率输送到所述的第五直波导处，所述的第五光子晶体和所述的第六光子晶体均为圆柱体状，且其直径均等于所述的第三圆柱形孔的直径，高度均等于所述的第三圆柱形孔的高度；所述的第五直波导上开设有上下贯穿的o*p个第四圆柱形孔，o为大于等于2的整数，p为大于等于2的整数，o*p个第四圆柱形孔按照k行l列均匀间隔分布形成第四阵列，所述的第四阵列的行方向沿前后方向，列方向沿左右方向，每个第四圆柱形孔的直径均为0.1um，任意相邻两个第四圆柱形孔的中心间距均为b，所述的第四阵列中，位于第1行的p个第四圆柱形孔的中心轴线与所述的第五直波导的前端面之间的间距均为c，位于第1列的o个第四圆柱形孔的中心轴线与所述的第五直波导的左端面之间的间距均为c，位于第p列的o个第四圆柱形孔的中心轴线与所述的第五直波导的右端面之间的间距均为c，所述的第四阵列中，一部分第四圆柱形孔被材料为二氧化硅的第七光子晶体完全填充，剩余一部分第四圆柱形孔被材料为硅的第八光子晶体完全填充，以使得所述的第五直波导能够滤除98％以上的TE2模式光源与TM2模式光源，同时将TE1模式光源以96％以上的效率输送到所述的第七直波导，所述的第七光子晶体和所述的第八光子晶体均为圆柱体状，且其直径均等于所述的第四圆柱形孔的直径，高度均等于所述的第四圆柱形孔的高度。

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百度查询： 宁波大学 基于光子晶体的紧凑型偏振分束模式滤波器

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