一种光学合束器及其制备方法与流程

1.本发明涉及光通信技术领域，尤其涉及一种光学合束器及其制备方法。


背景技术：

2.随着光通信技术的发展，通信容量逐步提升，光器件的集成度也越来越高。集成光器件具有低能耗，高带宽，超高频谱利用率等优点，因此，在诸多领域取代了不少电学器件，如光互联，光传感，光通信，量子通信等。马赫曾德尔调制器(mach-zehnder modulator，简称mz调制器)是其中一种核心器件，用于将电信号加载到光波上，即对光进行调制。mz调制器通常由分束器，波导，相移器，行波电极，合束器等组成，能用于实现光的强度调制和相位调制。
3.现有mz调制器中的合束器通常采用2输入1输出的结构，例如2x1多模干涉器(multimode interference，简称mmi)。当射频信号幅度较小时，mz调制器会有较大的调制损耗，损耗的光能量大部分通过合束器弥散到集成光芯片的芯层。由于合束器产生的光泄露，将对集成光芯片中其他结构产生影响。例如引入噪声，降低mz调制器后端光探测器(photo detector，简称pd)的信噪比，干扰其后续的信号处理；在合束器输入端、甚至整个集成光芯片的输入端引入反射，降低回损，影响光芯片整体性能。系统层面上，光泄露对集成光芯片在相干光通信系统中应用造成很大的性能劣化，包括出光功率劣化，光信噪比劣化等。
4.对于现有的2输入1输出结构的合束器，利用mz调制器(qpsk、16qam等)进行相位调制时，如图1所示，只有当马赫曾德尔干涉仪(mach
–
zehnder interferometer，简称mzi)两臂为同相位时，即mzi两臂相位相差(合束器的两输入相位差)0度，光学合束器上才没有输出光泄露和输入光反射；也就是说，mzi两臂相位一旦有差异，就会存在输出光泄露和输入光反射；如图2所示，对于强度调制的mz调制器，当工作在quad点时，即mzi两臂相位相差(合束器的两输入相位差)90度，仍存在一定程度的光泄露和光反射；如图3所示，mz调制器工作在null点，即mzi两臂相位相差(合束器的两输入相位差)180度，在合束器输出端口相干相消，会影响光芯片和整个系统的性能；图1、图2和图3中的虚线方框为多模干涉区，并非关注重点，仅需关注图中左侧的两输入波导和右侧的一输出波导中的光在不同的相位差下的能量大小。
5.鉴于此，克服该现有技术所存在的缺陷是本技术领域亟待解决的问题。


技术实现要素：

6.本发明要解决的技术问题是：
7.现有的2输入1输出结构的合束器，mzi两臂相位一旦有差异，就会存在输出光泄露和输入光反射，输出光泄漏会对集成光芯片中的其他结构产生影响，输入光反射，会降低回损，影响光芯片整体性能。
8.为实现上述目的，本发明采用如下技术方案：
9.一方面，本发明提供了一种光学合束器，包括：第一输入波导、第二输入波导、中心输出波导和2n个旁路输出波导；
10.所述2n个旁路输出波导对称分布在所述中心输出波导的两侧；所述2n个旁路输出波导中存在第一旁路输出波导和第二旁路输出波导，所述第一旁路输出波导的中心线与所述第一输入波导的中心线同轴，所述第二旁路输出波导的中心线与所述第二输入波导的中心线同轴；
11.所述2n个旁路输出波导中，除了第一旁路输出波导和第二旁路输出波导以外的2n-2个旁路输出波导对称设置在中心输出波导的两侧；
12.其中，n为大于或等于1的自然数。
13.优选地，所述第一旁路输出波导的边沿和所述第二旁路输出波导的边沿与所述中心输出波导的边沿的距离均大于第一预设距离。
14.优选地，所述光学合束器还包括：第一输入倒锥、第二输入倒锥、多模干涉区、中心输出倒锥和2n个旁路输出倒锥；
15.所述第一输入波导通过所述第一输入倒锥与所述多模干涉区相连，所述第二输入波导通过所述第二输入倒锥与所述多模干涉区相连，所述中心输出波导通过所述中心输出倒锥与所述多模干涉区相连，所述2n个旁路输出波导通过所述2n个旁路输出倒锥与所述多模干涉区相连。
16.优选地，所述光学合束器还包括：2n个光吸收结构；所述2n个光吸收结构与所述2n个旁路输出波导相连，所述2n个光吸收结构用于吸收从所述2n个旁路输出波导输出的光。
17.优选地，所述2n个光吸收结构为金属材料吸收结构或半导体材料吸收结构。
18.优选地，所述第一输入波导、所述第二输入波导、所述中心输出波导和所述2n个旁路输出波导均为单模波导。
19.优选地，所述第一输入倒锥的中心位置相对所述多模干涉区的宽度的上四分之一处向上偏移预设偏移量，所述第二输入倒锥的中心位置相对所述多模干涉区的宽度的下四分之一处向下偏移预设偏移量；或者，
20.所述第一输入倒锥的中心位置相对所述多模干涉区的宽度的上四分之一处向下偏移预设偏移量，所述第二输入倒锥的中心位置相对所述多模干涉区的宽度的下四分之一处向上偏移预设偏移量。
21.优选地，所述第一旁路输出倒锥的边沿和所述第二旁路输出倒锥的边沿与所述中心输出倒锥的边沿的距离均大于第二预设距离。
22.优选地，所述多模干涉区的形状包括长方形、多边形或亚波长结构。
23.另一方面，本发明提供了一种制备光学合束器的方法，包括：在基板上均匀涂敷光刻胶；通过光刻显影技术，将光学合束器图形从掩模板上转移至基板上涂覆的光刻胶上；通过刻蚀，将光学合束器图形从基板上涂覆的光刻胶上转移至基板上；通过清洗，去掉基板上涂覆的光刻胶以及基板上的刻蚀残留。
24.与现有技术相比，本发明的有益效果是：
25.本发明提供的光学合束器相比2输入1输出结构的合束器，通过将泄漏的信号光以特定路径导出合束器，避免光反射和光泄露对其他器件或者集成光芯片整体性能造成影响，从而提升器件和系统性能。
附图说明
26.为了更清楚地说明本发明实施例的技术方案，下面将对本发明实施例中所需要使用的附图作简单地介绍。显而易见地，下面所描述的附图仅仅是本发明的一些实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。
27.图1是现有技术中光学合束器的两输入相位差为0度时的光场分布示意图；
28.图2是现有技术中光学合束器的两输入相位差为90度时的光场分布示意图；
29.图3是现有技术中光学合束器的两输入相位差为180度时的光场分布示意图；
30.图4是本发明实施例提供的一种光学合束器的俯视图；
31.图5是本发明实施例提供的一种光学合束器的俯视图；
32.图6是本发明实施例提供的光学合束器的截面图；
33.图7是本发明实施例提供的光学合束器的截面图；
34.图8是本发明实施例提供的另一种光学合束器的俯视图；
35.图9是本发明实施例提供的另一种光学合束器的俯视图；
36.图10是本发明实施例提供的具有光吸收结构的光学合束器的俯视图；
37.图11是本发明实施例提供的进行偏移设计的光学合束器的俯视图；
38.图12为本发明实施例提供的光学合束器的输出插损随预设偏移量变化的曲线图；
39.图13是本发明实施例提供的旁路输出倒锥的边沿与中心输出倒锥的边沿的距离均大于预设距离的光学合束器的俯视图；
40.图14是本发明实施例提供的具有不同形状的多模干涉区的光学合束器的俯视图；
41.图15是本发明实施例提供的一种光学合束器的两输入相位差为180度时的光场分布示意图；
42.图16是本发明实施例提供的一种光学合束器的两输入相位差为180度时漏光比例随偏移距离变化的曲线图；
43.图17是本发明实施例提供的一种光学合束器的两输入相位差为180度时，漏光比例随相位差变化的曲线图；
44.图18是现有技术中光学合束器与本发明实施例提供的一种光学合束器的两输入相位差为180度时漏光比例随相位差变化的曲线图；
45.图19是现有技术中的光学合束器以及本发明实施例提供的光学合束器的输出插损随相位差变化的曲线图；
46.图20是使用本发明实施例提供的一种光学合束器的mz型光学强度调制器的俯视图；
47.图21是使用本发明实施例提供的一种光学合束器的mz型光学iq调制器的俯视图。
具体实施方式
48.为了使本发明的目的、技术方案及优点更加清楚明白，以下结合附图及实施例，对本发明进行进一步详细说明。应当理解，此处所描述的具体实施例仅仅用以解释本发明，并不用于限定本发明。
49.在本发明的描述中，术语“内”、“外”、“纵向”、“横向”、“上”、“下”、“顶”、“底”等指
示的方位或位置关系为基于附图所示的方位或位置关系，仅是为了便于描述本发明而不是要求本发明必须以特定的方位构造和操作，因此不应当理解为对本发明的限制。
50.此外，下面所描述的本发明各个实施方式中所涉及到的技术特征只要彼此之间未构成冲突就可以相互组合。
51.mz型光学调制器上下两臂光场幅度为a，相位差为θ，对于现有技术中的光学合束器，其理想情况下的输出表达式如下：
[0052][0053][0054]eout
为现有技术中的光学合束器的信号输出光场表达式，e
out’为现有技术中的光学合束器的非信号输出光场表达式；j为虚数单位；现有技术中的光学合束器仅有一个输出端口，当相位差θ不为0时，e
out’不为0，即光学合束器中存在一定的光能量无法输出，这个会对输入造成一定的反射，同时e
out’会以某种未知路径弥散到集成光芯片的芯层，干扰其他器件正常工作。
[0055]
实施例1:
[0056]
本发明实施例提供了一种光学合束器，如图4所示，包括：第一输入波导1、第二输入波导2、中心输出波导3和2n个旁路输出波导4，其中，n为大于或等于1的自然数。
[0057]
所述2n个旁路输出波导4对称分布在所述中心输出波导3的两侧，如图5所示，所述2n个旁路输出波导4中存在第一旁路输出波导41和第二旁路输出波导42，所述第一旁路输出波导41的中心线与所述第一输入波导1的中心线同轴，所述第二旁路输出波导42的中心线与所述第二输入波导2的中心线同轴。
[0058]
所述2n个旁路输出波导4中，除了第一旁路输出波导41和第二旁路输出波导42以外的2n-2个旁路输出波导对称设置在中心输出波导3的两侧。
[0059]
以下结合图6和图7对所述2n个旁路输出波导4对称分布在所述中心输出波导3的两侧进行说明；图6为图4中n＝1的情形下，在虚线a-a’处的截面图，图7为图4中n＝2的情形下，在虚线a-a’处的截面图。
[0060]
当n＝1时，如图6所示，旁路输出波导为两个，两个旁路输出波导即为上述的第一旁路输出波导41和第二旁路输出波导42，第一旁路输出波导41和第二旁路输出波导42分别位于所述中心输出波导3的两侧，分别与所述第一输入波导1和第二输入波导2相对。
[0061]
当n》1时，以图7为例进行说明，所述2n个旁路输出波导4中，除了第一旁路输出波导41和第二旁路输出波导42，余下的2n-2个旁路输出波导的位置为：所述2n-2个旁路输出波导对称设置在中心输出波导3的两侧，且所述2n-2个旁路输出波导中的n-1个旁路输出波导设置在第一旁路输出波导41远离中心输出波导3的方向上，即图7中第一旁路输出波导41的右侧；所述2n-2个旁路输出波导中余下的n-1个旁路输出波导设置在第二旁路输出波导42远离中心输出波导3的方向上，即图7中第二旁路输出波导42的左侧。
[0062]
其中，在n》1的情形下，泄漏的信号光主要通过所述第一旁路输出波导41和所述第二旁路输出波导42导出，其他的输出波导用于对未进入所述第一旁路输出波导41和所述第二旁路输出波导42的泄漏的信号光进行导出，以便最大程度的将泄漏的信号光导出所述光
学合束器。
[0063]
在本发明实施例中，为了避免第一旁路输出波导41和第二旁路输出波导42与中心输出波导3有耦合，所述第一旁路输出波导41的边沿和所述第二旁路输出波导42的边沿与所述中心输出波导3的边沿的距离均大于第一预设距离；其中，所述第一预设距离优选为0.5um。
[0064]
为了避免所述2n-2个旁路输出波导与中心输出波导3有耦合，所述2n-2个旁路输出波导中，n-1个旁路输出波导设置在第一旁路输出波导41远离中心输出波导3的方向上，另外n-1个旁路输出波导设置在第二旁路输出波导42远离中心输出波导3的方向上。
[0065]
进一步地，为了避免除了第一旁路输出波导41和第二旁路输出波导42以外的其他旁路输出波导与中心输出波导3有耦合，所述其他旁路输出波导与中心输出波导3的距离大于第一旁路输出波导41和第二旁路输出波导42与中心输出波导3的距离；也就是说，将一半的所述其他旁路输出波导设置在第一旁路输出波导41远离中心输出波导3的方向上，将另一半的所述其他旁路输出波导设置在第二旁路输出波导42远离中心输出波导3的方向上。
[0066]
所述第一输入波导1、所述第二输入波导2、所述中心输出波导3和所述2n个旁路输出波导4均通过光刻形成在集成光芯片上，经过光刻后，留下来的部分即为所述第一输入波导1、所述第二输入波导2、所述中心输出波导3和所述2n个旁路输出波导4，以图6为例进行说明，图6中，第一旁路输出波导41、第二旁路输出波导42和中心输出波导3均为经过光刻后留下来的芯层部分，其余的部分均为通过光刻形成的空间，通过对经过光刻后留下来的芯层部分包覆涂覆层，使得光只能在光刻后留下来的芯层部分进行传播。
[0067]
所述第一输入波导1和所述第二输入波导2用于光信号的输入；所述中心输出波导3用于信号光信号的输出；所述旁路输出波导6用于泄漏的信号光的导出。
[0068]
通过将所述2n个旁路输出波导4对称设置在所述中心输出波导3的两侧，将第一旁路输出波导41的中心线设置为与所述第一输入波导1的中心线同轴，将所述第二旁路输出波导42的中心线设置为与所述第二输入波导2的中心线同轴，使得泄漏的信号光以特定路径导出所述光学合束器，从而最大限度的避免信号光反射进入输入波导或者光泄露进入集成光芯片的芯层。
[0069]
本发明提供的光学合束器采用2输入2n+1输出结构的光学合束器，中心输出波导3作为同相光输出inphase optical output，另外2n个旁路输出波导4作为反相光输出outphase optical output；当调制器工作在null点时，中心输出波导3的端口光功率为0，大部分光功率通过2n个旁路输出波导4的端口收集，从而避免向芯层弥散；本发明提供的2输入2n+1输出结构的光学合束器，其输出结构采用对称结构，损耗更低，提高了均衡性以及抗工艺误差的能力。
[0070]
在本发明实施例中，如图8所示，所述光学合束器还包括：多模干涉区7、第一输入倒锥5、第二输入倒锥6、中心输出倒锥8和2n个旁路输出倒锥9。
[0071]
所述第一输入波导1通过所述第一输入倒锥5与所述多模干涉区7相连，所述第一输入波导1的中心线与所述第一输入倒锥5的中心线同轴。
[0072]
所述第二输入波导2通过所述第二输入倒锥6与所述多模干涉区7相连，所述第二输入波导2的中心线与所述第二输入倒锥6的中心线同轴。
[0073]
所述中心输出波导3通过所述中心输出倒锥8与所述多模干涉区7相连，所述中心
输出波导3的中心线与中心输出倒锥8的中心线同轴。
[0074]
所述2n个旁路输出波导4通过所述2n个旁路输出倒锥9与所述多模干涉区7相连，如图9所示，所述2n个旁路输出倒锥9中存在第一旁路输出倒锥91和第二旁路输出倒锥92，所述第一旁路输出倒锥91的中心线与所述第一旁路输出波导41的中心线同轴，所述第二旁路输出倒锥92的中心线与所述第二旁路输出波导42的中心线同轴。
[0075]
其中，所述第一输入波导1和所述第二输入波导2分别通过第一输入倒锥5和第二输入倒锥6与所述多模干涉区7的一侧相连；所述中心输出波导3、所述第一旁路输出波导41和所述第二旁路输出波导42分别通过中心输出倒锥8、第一旁路输出倒锥91和第二旁路输出倒锥92与所述多模干涉区7的另一侧相连。
[0076]
在本发明实施例中，为了避免泄漏光进入集成光芯片的芯层，为了防止反射光进入第一输入波导1和第二输入波导2形成驻波现象，如图10所示，所述光学合束器还包括：2n个光吸收结构10；所述2n个光吸收结构10用于吸收从所述旁路输出波导6输出的光；2n个旁路输出波导4与2n个光吸收结构10相连，具体为，每一个旁路输出波导与一个光吸收结构相连；通过增加所述2n个光吸收结构10在光传播方向上的长度或采用不同光吸收系数的光吸收材料，可以使低阶模式到高阶模式的泄漏的信号光完全被所述2n个光吸收结构10吸收。
[0077]
在两个输入相位差为180度时，中心输出波导3中的信号光能量非常弱，大部分的光泄漏在中心输出波导3外，通过所述旁路输出波导6将这部分泄漏的信号光导出所述光学合束器，通过引入2n个光吸收结构10对这部分泄漏的信号光进行吸收，可以减少光泄露和光反射。
[0078]
所述2n个光吸收结构10吸收这部分泄漏的信号光后，可以利用吸收材料的光电特性对所述2n个光吸收结构10吸收的这部分泄漏的信号光进行处理，例如半导体锗材料，可以将光信号转换为电信号进行处理。
[0079]
在本发明实施例中，所述2n个光吸收结构10为金属材料吸收结构或半导体材料吸收结构，具体可以根据所述光学合束器针对的工作波段以及吸收材料的吸收系数来选择使用不同种类的所述2n个光吸收结构10，例如，所述光学合束器针对的工作波段是c波段，即1550nm左右，金属材料吸收结构可以选择铝，半导体材料吸收结构可以选择锗。
[0080]
在本发明实施例中，为了避免采用多模波导引入的光弥散，所述第一输入波导1、所述第二输入波导2、所述中心输出波导3和所述2n个所述旁路输出波导6均为单模波导。
[0081]
在本发明实施例中，所述单模波导包括直波导或弯曲波导，即所述第一输入波导1、所述第二输入波导2、所述中心输出波导3和所述2n个所述旁路输出波导6，可以均为直波导；可以均为弯曲波导；还可以部分为直波导，部分为弯曲波导，具体怎么搭配使用可以根据实际需求进行选择。
[0082]
光在波导中的模式，不是完美束缚在波导中，在波导边缘外还有一定延展，所以理论计算用的宽度比实际的多模干涉区7的物理宽度大，所以实际位置不是多模干涉区7的宽度的上四分之一或者下四分之一的位置，而是存在一定的偏移；为了减少漏光和反射，保证输入波导的光更多的进入中心输出波导3，使输入波导到中心输出波导3的插损最小，本发明提供的光学合束器对所述第一输入倒锥5和所述第二输入倒锥6进行偏移设计，具体为：所述第一输入倒锥5的中心位置相对所述多模干涉区7的宽度的上四分之一处向上偏移预设偏移量，所述第二输入倒锥6的中心位置相对所述多模干涉区7的宽度的下四分之一处向
下偏移预设偏移量；或者，所述第一输入倒锥5的中心位置相对所述多模干涉区7的宽度的上四分之一处向下偏移预设偏移量，所述第二输入倒锥6的中心位置相对所述多模干涉区7的宽度的下四分之一处向上偏移预设偏移量。
[0083]
以n等于1为例，根据多模波导中的自映像原理，所述自映像是指在多模波导中，多个导模相互干涉，沿着波的传播方向，在周期性的间隔处出现输入场的一个或多个复制的映像，可以计算多模干涉区输入端和输出端沿多模干涉区宽度方向的位置x
in,r
和x
out,s
，以及输入端口为r输出端口序号为s的光场强度和相位
[0084][0085][0086][0087][0088]
其中，n表示多模干涉区7的输出端自映像的个数；m表示多模干涉区7中出现n个映像的周期数；w是多模干涉区7的宽度；r表示输入端序号，r＝1，2
…
，n-1；s表示输出端序号，s＝1，2
…
，n-1；b为不同输入产生的相移，对于对称模输入，b＝1；对于反对称模输入，b＝0。
[0089]
本实施例中，考虑单模输入为对称模输入，即b＝1；考虑器件尺寸最小化，m取最小值，即m＝1。
[0090]
下面计算输入波导和输出波导的位置，以满足公式12，即理论上，信号输出光能量|e
out
|2占比为50％，输入信号在信号输出端口的光场同相位，即相位差为0
°
，称为同相光；输入信号在非信号输出端口的光场相位相反，即相位差为180
°
，称为反相光。
[0091]
由公式5可以计算相应的输入端口为r输出端口序号为s的光场强度r
rs2
；例如当n＝8，r＝2，s＝2时，r
222
＝0.25；固定输入端口r＝2，改变输出端口序号，计算得到输出端口序号分别是2，4，6的输出端口的光场强度分别为r
222
＝0.25，r
242
＝0.5，r
262
＝0.25；同理输入端口序号为6时，输出端口序号为2，4，6的光场强度分别为r
622
＝0.25，r
642
＝0.5，r
662
＝0.25。其中，输入端口r＝2和输入端口r＝6就是上四分之一输入和下四分之一输入位置，输出端口s＝4即为中心输出倒锥的位置。因此，上四分之一输入和下四分之一输入位置以及中心对称的输出位置可以满足信号输出光能量占比为50％。
[0092]
由公式6可以计算输入端口为r输出端口序号为s的光场的相对相位；得到输入端口r＝2时，以及输入端口r＝6时，以及输入端口r＝6时，由此得到，输入光从序号为2和6的输入端口输入，从序号为2的输出端口输出的光场的相位差为输入光从序号为2和6的输入端口输入，从序号为4的输出端口输出的光场的相位差为输入光从序号为2和6的输入端
口输入，从序号为6的输出端口输出的光场的相位差为因此，上四分之一输入和下四分之一输入位置以及中心对称的输出位置可以满足输入光经过合束器后在中心对称输出端口的光场同相位，即相位差为0
°
，而在旁路输出端口的光场反相位，即相位差为180
°
。
[0093]
也就是说当第一输入倒锥5的中心位置在多模干涉区7的宽度的上四分之一处，以及第二输入倒锥6的中心位置在多模干涉区7的宽度的下四分之一处时，满足中心输出波导3作为同相光输出，旁路输出波导6作为反相光输出，且同相光输出和反相光输出能量相等。
[0094]
其中，w为多模干涉区的宽度，由于goos-hahnchen效应，会有展宽，因此实际输入位置会存在偏移，一般先对第一输入倒锥5和第二输入倒锥6进行偏移设计，在确定第一输入倒锥5和第二输入倒锥6的位置后，再对第一旁路输出倒锥91和第二旁路输出倒锥92的位置进行调整，使第一旁路输出倒锥91的中心线与第一输入倒锥5的中心线同轴，第二旁路输出倒锥92的中心线与第二输入倒锥6的中心线同轴。
[0095]
结合图11进行说明，在第一输入倒锥5与多模干涉区7的连接处标识了多模干涉区7的宽度的上四分之一处，在第二输入倒锥6与多模干涉区7的连接处标识了多模干涉区7的宽度的下四分之一处，这个位置是相对于多模干涉区7的宽度而言，多模干涉区7的长度方向是光的传播方向。
[0096]
其中，第一输入倒锥5的中心位置相对多模干涉区7的宽度的上四分之一处向上偏移预设偏移量；第二输入倒锥6的中心位置相对多模干涉区7的宽度的下四分之一处向下偏移预设偏移量；为了避免器件的输出插损过大，所述预设偏移量小于所述多模干涉区7的宽度的2％。
[0097]
图12为本发明实施例提供的光学合束器的输出插损随预设偏移量变化的曲线图，从图中可以看出，在预设偏移量为所述多模干涉区7的宽度的0.51％时，器件插损最低；当预设偏移量在所述多模干涉区7的宽度的2％以内时，可以保证插损在0.5db以内，因此，为了避免器件的输出插损过大，所述预设偏移量可以设定为小于所述多模干涉区7的宽度的2％。
[0098]
在本发明实施例中，为了避免第一旁路输出倒锥91和第二旁路输出倒锥92与中心输出倒锥8有耦合，所述第一旁路输出倒锥91和所述第二旁路输出倒锥92的边沿与所述中心输出倒锥8的边沿的距离均大于第二预设距离。
[0099]
所述第二预设距离优选为0.2um，所述第一旁路输出倒锥91的边沿和所述第二旁路输出倒锥92的边沿与所述中心输出倒锥8的边沿的距离为图13中的双向箭头所示的距离。
[0100]
在本发明实施例中，如图14所示，所述多模干涉区7的形状包括长方形、多边形或亚波长结构。
[0101]
实施例2：
[0102]
通过对本发明实施例提供的光学合束器和现有技术中的光学合束器进行性能测试，通过性能测试结果对本发明提供的光学合束器相比于现有技术中的光学合束器所达到的技术效果进行说明。
[0103]
图15为图4所示的光学合束器工作在null点，即两输入相位差为180度时的光场分布示意图，从图15中可以看出，在两输入相位差为180度时，中心输出波导中的光能量非常
弱，大部分光通过第一旁路输出波导和第二旁路输出波导输出；现有技术中的光学合束器在两输入相位差为180度时，如图3所示，输出波导中光能量非常弱，大部分光弥散出光学合束器；一部分光泄露进入集成光芯片的芯层，影响集成光芯片的性能；另一部分光反射进入第一输入波导和第二输入波导中，形成较强的驻波；因此，本发明提供的光学合束器，通过将第一旁路输出倒锥和第二旁路输出倒锥对称设置在所述中心输出倒锥的两侧，将第一旁路输出倒锥的中心线与第一输入倒锥的中心线设置为同轴，将第二旁路输出倒锥的中心线与第二输入倒锥的中心线设置为同轴，使得泄漏的信号光以特定路径导出所述光学合束器，避免了非信号通过光反射在输入波导中形成驻波或者通过光泄露进入集成光芯片的芯层，提升了光器件和系统的性能；图15中的虚线方框为多模干涉区，并非关注重点，仅需关注图中左侧的两输入波导和右侧的一个中心输出波导和两个旁路输出波导中的光的能量大小。
[0104]
图16是本发明实施例提供的一种光学合束器的两输入相位差为180度时漏光比例随偏移距离变化的曲线图，其中，漏光比例为泄露光能量占输入光总能量的比值；偏移距离包括第一旁路输出倒锥相对于第一输入倒锥在多模干涉区的宽度方向上的位移距离以及第二旁路输出倒锥相对于第二输入倒锥在多模干涉区的宽度方向上的位移距离；当偏移距离为0时，即第一旁路输出倒锥的中心线与第一输入倒锥的中心线同轴，第二旁路输出倒锥的中心线与第二输入倒锥的中心线同轴时，泄露光能量最小，原本会泄露的光通过第一旁路输出倒锥从第一旁路输出波导导出，以及，通过第二旁路输出倒锥从第二旁路输出波导导出，避免光弥散进入集成光芯片芯层，以及光反射进入第一输入波导和第二输入波导中形成驻波。
[0105]
图17是本发明实施例提供的一种光学合束器的两输入相位差为180度时，漏光比例随相位差变化的曲线图，相位差是光学合束器两输入波导的输入光的相位差；如图17所示，虽然漏光比例随相位差的增加而增加，但漏光比例整体非常低，即使在相位差为180度时，漏光比例都低于3％。
[0106]
图18是现有技术中光学合束器与本发明实施例提供的一种光学合束器的两输入相位差为180度时漏光比例随相位差变化的曲线图，参见图17，在不同的相位差的情况下，本发明实施例提供的光学合束器对泄漏光的抑制效果都非常明显，特别是相位差为180度，漏光比例从接近100％降到3％以下；相位差为0时，漏光比例从2.4％降低到2.3％。
[0107]
图19是现有技术中的光学合束器以及本发明实施例提供的光学合束器的输出插损随相位差变化的曲线图，从图19中可以看出，本发明实施例提出的光学合束器与现有技术中的光学合束器在输出插损方面的性能相当，都非常接近理论值。
[0108]
图20是使用本发明实施例提供的具备光吸收结构的光学合束器的mz型光学强度调制器的结构示意图，使用本发明实施例提供的具备光吸收结构的光学合束器的mz型光学强度调制器还包括：调制器的输入波导101和分束器102，所述分束器102将调制器的输入波导101的光进行等分，一半的光通过调制器的上移相臂103进入光学合束器的第一输入波导1，调制器的上移相臂103和光学合束器的第一输入波导1组成调制器的上臂，一半的光通过调制器的下移相臂104进入光学合束器的第二输入波导2，调制器的下移相臂104和光学合束器的第二输入波导2组成调制器的下臂；使用本发明实施例提供的一种光学合束器的mz型光学强度调制器可以解决现有技术中的合束器两输入相位差为90度时存在较强的光泄
露的技术问题。
[0109]
图21是使用本发明实施例提供的具备光吸收结构的光学合束器的mz型光学iq调制器的结构示意图，虚线方框100、虚线方框200和虚线方框300分别为本发明实施例提供的具有光吸收结构的第一光学合束器、第二光学合束器和第三光学合束器，其中，1021，1023和1025分别为第一光学合束器、第二光学合束器和第三光学合束器的多模干涉区，1041和1042为第一光学合束器的光吸收结构；1043和1044为第二光学合束器的光吸收结构；1045和1046为第三光学合束器的光吸收结构。
[0110]
虚线方框400和虚线方框500分别为本发明实施例提供的mz型光学iq调制器的子mzi，即i路mz调制器和q路mz调制器；其中，第一光学合束器和第二光学合束器分别应用于i路mz调制器和q路mz调制器；第三光学合束器应用于iq调制器的母mzi。
[0111]
使用本发明实施例提供的具备光吸收结构的光学合束器的mz型光学iq调制器可以解决现有技术中的合束器两输入相位差为180度时存在最强的光泄露和光反射的技术问题。
[0112]
实施例3:
[0113]
本发明实施例提供了一种光学合束器的制备方法，用于制备实施例1中所述的光学合束器，光学合束器的制备方法包括：
[0114]
在基板上均匀涂敷光刻胶；其中，所述基板可以采用soi基片或者inp基片；通过光刻显影技术，将光学合束器图形从掩模板上转移至基板上涂覆的光刻胶上；通过刻蚀，将光学合束器图形从基板上涂覆的光刻胶上转移至基板上；通过清洗，去掉基板上涂覆的光刻胶以及基板上的刻蚀残留。
[0115]
在本发明实施例中，光学合束器的制备方法还包括：在完成清洗后，通过生长工艺或者溅射工艺制备光吸收结构。
[0116]
以上所述仅为本发明的较佳实施例而已，并不用以限制本发明，凡在本发明的精神和原则之内所作的任何修改、等同替换和改进等，均应包含在本发明的保护范围之内。