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申请/专利权人：吉林大学

摘要：一种基于级联二氧化硅多模干涉器结构的光模式解复用器，属于二氧化硅集成光学技术领域。从下至上依次由衬底、下包层、芯层和上包层组成，芯层和上包层共同位于下包层之上，且芯层被完全包覆在上包层之中，上包层和下包层的材料为二氧化硅，芯层的材料为掺锗的二氧化硅，衬底材料为硅。芯层由三部分结构级联构成，第一部分为级联的两级Y分支波导，第二部分为4×4多模干涉器，第三部分为2条直波导和一个2×2多模干涉器。本发明所述器件可以在分别输入TE0、TE1、TE2和TE3四种模式时，由四个不同的端口输出TE0模式，从而实现模式的解复用功能。器件采用无源结构，通过波导移相器调整波导中光信号的相位，以实现模式解复用功能。

主权项：1.一种用于模分复用系统的基于级联二氧化硅多模干涉器结构的光模式解复用器，其特征在于：从下至上依次由衬底、下包层、芯层和上包层组成，芯层和上包层共同位于下包层之上，且芯层被完全包覆在上包层之中；上包层和下包层的材料相同均为二氧化硅，芯层的材料为掺锗的二氧化硅，衬底材料为硅；沿光模式传播方向，芯层厚度相同为h，由三部分结构级联构成，第一部分为级联的两级Y分支波导，第二部分为4×4多模干涉器Ⅳ，第三部分为2条直波导和一个2×2多模干涉器V；其中第一部分的两级Y分支波导由第一Y分支波导I与第二Y分支波导II和第三Y分支波导III级联而成；第一Y分支波导I由输入波导1、第一直波导2和第二直波导3构成，第二Y分支波导II由第一直波导2、第三直波导4和第四直波导5构成，第三Y分支波导III由第二直波导3、第五直波导6和第六直波导7构成；输入波导1宽度为W1，可以容纳TE0、TE1、TE2和TE3四种模式传输；经过第一Y分支波导I后，输入波导1分为宽度为W2的第一直波导2和第二直波导3；再经过第二Y分支波导II和第二Y分支波导III后，宽度为W2的第一直波导2和第二直波导3分别分为宽度为W3的第三直波导4和第四直波导5、第五直波导6和第六直波导7；在第四直波导5和第五直波导6上设置有移相区，移相区是由宽度从W3线性增大变化为W4的第一锥形波导8、宽度为W4的第七直波导9、宽度从W4线性减小变化为W3的第二锥形波导10级联组成；4×4多模干涉器Ⅳ的输入端设置有第一输入锥形波导11、第二输入锥形波导12、第三输入锥形波导13和第四输入锥形波导14，4×4多模干涉器Ⅳ的输出端设置有第一输出锥形波导15、第二输出锥形波导16、第三输出锥形波导17和第四输出锥形波导18；第一输入锥形波导11和第一输出锥形波导15、第二输入锥形波导12和第二输出锥形波导16、第三输入锥形波导13和第三输出锥形波导17、第四输入锥形波导14和第四输出锥形波导18关于4×4多模干涉器Ⅳ对称设置；第一输入锥形波导11、第二输入锥形波导12、第三输入锥形波导13和第四输入锥形波导14的宽度从W线性增大变化为W5，第一输出锥形波导15、第二输出锥形波导16、第三输出锥形波导17和第四输出锥形波导18的宽度从W5线性减小变化为W3；第三直波导4、第四直波导5、第五直波导6和第六直波导7的输出端分别通过第一输入锥形波导11、第二输入锥形波导12、第三输入锥形波导13和第四输入锥形波导14与长度为L1、宽度为W6的4×4多模干涉器Ⅳ连接；4×4多模干涉器Ⅳ分别通过第一输出锥形波导15、第二输出锥形波导16、第三输出锥形波导17和第四输出锥形波导18与第一输出直波导25、第八直波导19、第九直波导20和第四输出直波导28连接；2×2多模干涉器Ⅴ的输入端设置有第五输入锥形波导21和第六输入锥形波导22，2×2多模干涉器Ⅴ的输出端设置有第五输出锥形波导23和第六输出锥形波导24，第五输入锥形波导21和第五输出锥形波导23、第六输入锥形波导22和第六输出锥形波导24关于2×2多模干涉器Ⅴ对称设置；第五输入锥形波导21和第六输入锥形波导22的宽度由从W3线性增大变化为W5，第五输出锥形波导23和第六输出锥形波导24的宽度从W5线性减小变化为W3；第八直波导19、第九直波导20分别通过第五输入锥形波导21和第六输入锥形波导22与长度为L2、宽度为W7的2×2多模干涉器Ⅴ连接，第五输出锥形波导23和第六输出锥形波导24分别与第二输出直波导26和第三输出直波导27连接；第一输出直波导25、第二输出直波导26、第三输出直波导27和第四输出直波导28作为器件的四个输出端Port1、Port2、Port3和Port4。

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