本技術(shù)涉及光信號處理，具體而言，涉及一種偏振分束器及電子設(shè)備。

背景技術(shù)：

1、硅光子技術(shù)憑借其與成熟cmos工藝的優(yōu)異兼容性，已成為實現(xiàn)高密度光子集成電路（pics）的主流方案。在rx接收端，光纖與硅光芯片的高效耦合是提升系統(tǒng)性能的關(guān)鍵，直接關(guān)系到耦合效率、芯片信噪比以及誤碼率等核心指標(biāo)。然而，硅光器件固有的偏振敏感性，與標(biāo)準(zhǔn)單模光纖中偏振態(tài)的不確定性之間存在著根本矛盾。

2、在光子集成光路中，光功率分配器作為實現(xiàn)光信號分配的基礎(chǔ)元件，對光通信網(wǎng)絡(luò)與傳感器陣列等復(fù)雜系統(tǒng)至關(guān)重要。然而，在標(biāo)準(zhǔn)的220nm絕緣體上硅（soi）平臺上實現(xiàn)時，高折射率對比度會引入顯著的偏振依賴性，這對偏振無關(guān)應(yīng)用構(gòu)成了主要挑戰(zhàn)。為了實現(xiàn)偏振無關(guān)應(yīng)用，目前常用的“偏振分集接收”技術(shù)通過偏振分束旋轉(zhuǎn)器，將任意入射偏振光分解為兩路正交的固定偏振態(tài)，但是，需引入額外的偏振處理元件，不僅增大了芯片面積與結(jié)構(gòu)復(fù)雜度，還因需要兩套探測器及對應(yīng)的電信號合并電路而提高了系統(tǒng)成本。因此，目前的偏振分束器器件成本較高且受偏振敏感性影響較大，實用性較差，無法滿足目前的光信號處理需求。

技術(shù)實現(xiàn)思路

1、有鑒于此，本技術(shù)實施例的目的在于提供一種偏振分束器及電子設(shè)備，以改善現(xiàn)有技術(shù)中存在的偏振分束器實用性較差的問題。

2、為了解決上述問題，第一方面，本技術(shù)實施例提供了一種偏振分束器，所述偏振分束器包括：輸入波導(dǎo)、第一輸出波導(dǎo)和第二輸出波導(dǎo)；

3、所述輸入波導(dǎo)的部分設(shè)置在所述第一輸出波導(dǎo)和所述第二輸出波導(dǎo)之間；其中，在垂直于所述輸入波導(dǎo)的信號傳輸方向的豎直方向上，所述輸入波導(dǎo)、所述第一輸出波導(dǎo)和所述第二輸出波導(dǎo)具有重疊的耦合區(qū)域；

4、所述輸入波導(dǎo)用于基于所述耦合區(qū)域?qū)⑤斎牍庑盘栟D(zhuǎn)移至相鄰的所述第一輸出波導(dǎo)和第二輸出波導(dǎo)；所述第一輸出波導(dǎo)用于輸出第一光信號，所述第二輸出波導(dǎo)用于輸出第二光信號；

5、其中，所述輸入波導(dǎo)的輸入口、所述第一輸出波導(dǎo)的第一輸出口和所述第二輸出波導(dǎo)的第二輸出口的波導(dǎo)寬縱比大于或等于0.8且小于或等于1.2；所述輸入波導(dǎo)、所述第一輸出波導(dǎo)和所述第二輸出波導(dǎo)在不同偏振模式下的有效折射率相同。

6、在上述實現(xiàn)過程中，偏振分束器中設(shè)置有相應(yīng)的輸入波導(dǎo)和兩個輸出波導(dǎo)，輸入波導(dǎo)的部分設(shè)置在兩個輸出波導(dǎo)之間，呈現(xiàn)三叉戟的形狀結(jié)構(gòu)，在垂直于輸入波導(dǎo)中信號傳輸方向的豎直方向上，輸入波導(dǎo)和兩個輸出波導(dǎo)形成重疊的耦合區(qū)域。基于絕熱耦合原理，輸入波導(dǎo)能夠通過耦合區(qū)域?qū)⑤斎氲墓庑盘栟D(zhuǎn)移到相鄰的兩個輸出波導(dǎo)上，由第一輸出波導(dǎo)輸出相應(yīng)的第一光信號，第二輸出波導(dǎo)輸出相應(yīng)的第二光信號。并且，為了滿足偏振不敏感的應(yīng)用需求，輸入波導(dǎo)的輸入口，以及輸出波導(dǎo)的輸出口的波導(dǎo)的寬縱比大于或等于0.8且小于或等于1.2，以通過波導(dǎo)寬縱比的優(yōu)化，使得輸入波導(dǎo)和兩個輸出波導(dǎo)在不同偏振模式下具有相同的有效折射效率，從而實現(xiàn)高性能且偏振不敏感的分束器結(jié)構(gòu)，有效地減少了所需的器件成本，滿足多種偏振無關(guān)應(yīng)用下的光通信處理需求。

7、可選地，所述輸入波導(dǎo)、所述第一輸出波導(dǎo)和所述第二輸出波導(dǎo)均為脊型波導(dǎo)；其中，所述脊型波導(dǎo)通過選擇性刻蝕在硅波導(dǎo)上的方式制備；

8、所述輸入波導(dǎo)、所述第一輸出波導(dǎo)和所述第二輸出波導(dǎo)均設(shè)置有所述信號傳輸方向的豎直方向上的波導(dǎo)寬度不變的等寬段，以及所述信號傳輸方向的豎直方向上的波導(dǎo)寬度發(fā)生變化的寬度變化段；

9、在所述信號傳輸方向的豎直方向上，所述等寬段的波導(dǎo)寬度為最大寬度，所述等寬段連接所述寬度變化段的寬度最大端，所述寬度變化段由所述最大寬度變化至最小寬度。

10、在上述實現(xiàn)過程中，輸入波導(dǎo)和兩個輸出波導(dǎo)都可以為在硅波導(dǎo)上選擇性刻蝕制備得到的脊型波導(dǎo)，以便于實現(xiàn)和維持單模傳輸，還能夠提高耦合效率，易于實現(xiàn)偏振不敏感功能。并且，輸入波導(dǎo)和兩個輸出波導(dǎo)在豎直方向上的波導(dǎo)寬度存在變化情況，均設(shè)置有豎直方向上的波導(dǎo)寬度不變的等寬段，以及豎直方向上的波導(dǎo)寬度發(fā)生變化的寬度變化段。在豎直方向上，等寬段的波導(dǎo)寬度為最大寬度，等寬段與寬度變化段的寬度最大段相連，寬度變化段能夠由最大寬度變化至最小寬度，以通過等寬段和寬度變化段，組合形成錐形的波導(dǎo)結(jié)構(gòu)，以基于耦合區(qū)域內(nèi)形成的倒錐形絕熱耦合器實現(xiàn)信號轉(zhuǎn)移。

11、可選地，其中，所述最大寬度基于所述硅波導(dǎo)的縱深長度確定；

12、所述最小寬度基于加工精度確定。

13、在上述實現(xiàn)過程中，輸入波導(dǎo)和輸出波導(dǎo)在豎直方向上的最大寬度基于硅波導(dǎo)的縱深長度確定，以使輸入波導(dǎo)的輸入口、第一輸出波導(dǎo)的第一輸出口和第二輸出波導(dǎo)的第二輸出口能夠滿足相應(yīng)的波導(dǎo)寬縱比條件，從而使輸入波導(dǎo)和兩個輸出波導(dǎo)在不同偏振模式下具有相同的有效折射率。輸入波導(dǎo)和輸出波導(dǎo)在豎直方向上的最小寬度基于加工精度確定，能夠在可實現(xiàn)的加工情況下盡量設(shè)置較小的最小寬度，以延長耦合區(qū)域在信號傳輸方向上的耦合長度，從而進(jìn)一步優(yōu)化耦合區(qū)域的耦合效果。

14、可選地，所述脊型波導(dǎo)的刻蝕深度基于單模傳輸需求確定；其中，所述單模傳輸需求包括不同偏振模式下的基模模式。

15、在上述實現(xiàn)過程中，為了使波導(dǎo)能夠滿足單模傳輸需求，減少其他高階模式造成的不利影響，可以基于單模傳輸需求中不同偏振模式下的基模模式，確定硅波導(dǎo)上脊型波導(dǎo)的刻蝕深度，以使脊型波導(dǎo)只能夠?qū)Χ喾N基模進(jìn)行傳輸，截止其他高階模，減少光功率耦合到高階模中時導(dǎo)致的嚴(yán)重串?dāng)_和性能劣化等不利情況。

16、可選地，所述耦合區(qū)域包括三個所述寬度變化段；

17、在所述信號傳輸方向上，所述輸入波導(dǎo)的第一寬度變化段的波導(dǎo)寬度由寬變窄；

18、在所述信號傳輸方向上，所述第一輸出波導(dǎo)的第二寬度變化段的波導(dǎo)寬度由窄變寬；

19、在所述信號傳輸方向上，所述第二輸出波導(dǎo)的第三寬度變化段的波導(dǎo)寬度由窄變寬。

20、在上述實現(xiàn)過程中，耦合區(qū)域由三個波導(dǎo)的三個寬度變化段組合形成。在信號傳輸方向上，輸入波導(dǎo)中的第一寬度變化段的波導(dǎo)寬度由寬變窄，第一輸出波導(dǎo)中的第二寬度變化段，以及第二輸出波導(dǎo)中的第三寬度變化段的波導(dǎo)寬度均由窄變寬，以使第一寬度變化段能夠設(shè)置在平行放置的第二寬度變化段以及第三寬度變化段之間形成的倒錐形區(qū)域內(nèi)，形成相應(yīng)的絕熱耦合器，利用寬度變化段中波導(dǎo)的跨度變化，引導(dǎo)光信號的光功率以極高效率從輸入波導(dǎo)平滑轉(zhuǎn)移至第一輸出波導(dǎo)和第二輸出波導(dǎo)中，從而使光信號能夠從第一輸出口和第二輸出口中輸出，實現(xiàn)分束功能。

21、可選地，所述輸入波導(dǎo)的所述輸入口為第一等寬段；

22、所述第一輸出波導(dǎo)的所述第一輸出口為第二等寬段；

23、所述第二輸出波導(dǎo)的所述第二輸出口為第三等寬段。

24、在上述實現(xiàn)過程中，輸入波導(dǎo)的第一等寬段、第一輸出波導(dǎo)的第二等寬段以及第二輸出波導(dǎo)的第三等寬段均為耦合區(qū)域外的部分，由第一等寬段作為輸入波導(dǎo)的輸入口，第二等寬段作為第一輸出波導(dǎo)的第一輸出口，第三等寬段作為第二輸出波導(dǎo)的第二輸出口，以通過較寬的波導(dǎo)段進(jìn)行信號傳輸，通過精確控制等寬段的最大寬度補償材料的雙折射，使不同偏振模式的有效折射率在傳輸過程中始終保持一致，從而確保偏振分束器在整個操作波段具備優(yōu)異的偏振無關(guān)特性，即偏振不敏感特性。

25、可選地，所述第二等寬段配置為向遠(yuǎn)離所述第二輸出波導(dǎo)的方向產(chǎn)生彎折的彎折段；

26、所述第三等寬段配置為向遠(yuǎn)離所述第一輸出波導(dǎo)的方向產(chǎn)生彎折的彎折段；

27、所述第二等寬段與所述第三等寬段的長度均為第一長度，所述第一等寬段的長度為第二長度；

28、其中，所述第二長度小于所述第一長度。

29、在上述實現(xiàn)過程中，考慮到兩個輸出口距離較近時容易互相干擾，因此，第二等寬段可以配置為向遠(yuǎn)離第二輸出波導(dǎo)的方向產(chǎn)生彎折的彎折段，相應(yīng)的，第三等寬段也可以配置為向遠(yuǎn)離第一輸出波導(dǎo)的方向產(chǎn)生彎折的彎折段，以減少第一輸出口和第二輸出口之間距離過近的不利情況。并且，第二等寬段和第三等寬段的延伸長度相等，均為第一長度，第一等寬段的長度為第二長度，為了使第二等寬段和第三等寬段能夠產(chǎn)生相應(yīng)的彎折情況，第二長度大于第一長度。

30、可選地，在所述豎直方向上，所述第一輸出口和所述第二輸出口之間的間距大于或等于預(yù)設(shè)間距。

31、在上述實現(xiàn)過程中，在豎直方向上，兩個輸出口之間的間距大于或等于相應(yīng)的預(yù)設(shè)間距，以使兩個輸出口之間具有足夠的距離，進(jìn)一步減少兩個輸出口之間互相干擾的不利情況。

32、可選地，所述豎直方向上，所述耦合區(qū)域中的所述第一輸出波導(dǎo)與所述輸入波導(dǎo)之間具有第一距離；

33、所述耦合區(qū)域中的所述第二輸出波導(dǎo)與所述輸入波導(dǎo)之間具有第二距離；

34、其中，所述第一距離與所述第二距離的比例用于限制所述第一輸出波導(dǎo)和所述第二輸出波導(dǎo)的分光比例。

35、在上述實現(xiàn)過程中，在信號傳輸方向上，第一輸出波導(dǎo)和第二輸出波導(dǎo)具有部分設(shè)置在輸入波導(dǎo)的兩側(cè)，以形成耦合區(qū)域，因此，在豎直方向上，耦合區(qū)域內(nèi)第一輸出波導(dǎo)與輸入波導(dǎo)之間具有第一距離，第二輸出波導(dǎo)與輸入波導(dǎo)之間具有第二距離，第一距離與第二距離的比例能夠用于限制第一輸出波導(dǎo)與第二輸出波導(dǎo)進(jìn)行光信號輸出時的分光比例，能夠通過調(diào)節(jié)兩個距離的比例，實現(xiàn)多種不同大小的分光比，即實現(xiàn)任意分光比，以滿足多種不同應(yīng)用場景下的分光需求。

36、可選地，在所述信號傳輸方向上，所述耦合區(qū)域的耦合長度基于所述偏振分束器的空間需求和插損優(yōu)化需求設(shè)置。

37、在上述實現(xiàn)過程中，在信號傳輸方向上，耦合區(qū)域的耦合長度會對偏振分束器的器件尺寸以及產(chǎn)生的插損造成影響，因此，可以根據(jù)偏振分束器的空間需求，以及相應(yīng)的插損優(yōu)化需求，設(shè)置合適的耦合長度，以在較小的器件尺寸下，實現(xiàn)低插損的信號傳輸。

38、可選地，其中，所述耦合長度小于或等于500μm。

39、在上述實現(xiàn)過程中，耦合區(qū)域的耦合長度與插損負(fù)相關(guān)，即耦合長度越長，插損越小，但是，在耦合長度超過一定長度時，插損不會再產(chǎn)生明顯變化，因此，可以將耦合長度設(shè)置為小于或等于500μm，以在較小的器件尺寸下，實現(xiàn)低插損的信號傳輸。

40、第二方面，本技術(shù)實施例還提供了一種電子設(shè)備，所述電子設(shè)備中包括上述第一方面中任一項所述的偏振分束器。

41、綜上所述，本技術(shù)實施例提供了一種偏振分束器及電子設(shè)備，基于絕熱耦合原理，輸入波導(dǎo)能夠通過耦合區(qū)域?qū)⑤斎氲墓庑盘栟D(zhuǎn)移到相鄰的兩個輸出波導(dǎo)上，通過波導(dǎo)寬縱比的優(yōu)化，使得輸入波導(dǎo)和兩個輸出波導(dǎo)在不同偏振模式下具有相同的有效折射效率，從而實現(xiàn)高性能且偏振不敏感的分束器結(jié)構(gòu)，有效地減少了所需的器件成本，滿足多種偏振無關(guān)應(yīng)用下的光通信處理需求。