储涛　郭德汾　吴维轲

摘要：从波长、模式、偏振几个维度的复用/解复用和路由出发，分别提出了新颖的器件设计方法并制作了相应的硅基光子器件，包括：阵列波导光栅器件（AWG）/刻蚀衍射光栅器件（EDG）、模式分离合束器件、偏振分离耦合光栅、偏振分离/分离旋转器件。AWG可以采用一步刻蚀简单工艺制作形成，EDG插损得到大幅降低，模式分离器件带宽增大，插损也得到降低，偏振分离耦合光栅的耦合效率得到有效提升，偏振分离/旋转器件的插损和带宽也被显著改进。以上器件全部符合互补金属氧化物半导体（CMOS）-180 nm工艺标准，这些器件的研制工作为多维度光波复用/解复用处理及传输提供了先进的器件技术保障。

关键词： 波长复用/解复用；模式复用/解复用；偏振控制；硅光器件

Abstract： In this paper， various silicon photonic devices designed for wavelength/mode/polarization multiplexing/demultiplexing are proposed， including arrayed waveguide grating （AWG） and etched diffraction grating （EDG）， mode Mux/DeMux devices， polarization splitting grating coupler， and polarization splitting rotating device. With these novel devices， the following results can be achieved： （1） AWG could be formed by single step etching process； （2） EDG insertion loss is greatly reduced； （3） mode splitting device bandwidth increases， while the insertion loss is reduced； （4） the coupling efficiency of the polarization splitting grating coupler is effectively improved； （5） the insertion loss and bandwidth of the polarization splitting rotating device are also significantly improved. It is believed that the Mux/DeMux technologies on dimensions of wavelength/mode/polarization will be strongly supported by these silicon photonic devices， which are compatible with complementary metal oxide semiconductory （CMOS）-180 nm processing technologies.

Key words： wavelength Mux/DeMux； mode Mux/DeMux； polarization controlling； silicon photonic devices

随着信息社会的高速发展，海量数据信息的传输和处理面临着越来越高的要求。为了更有效地利用已经架设完成的通信和传输网络，同时降低未建硬件网络的建设成本，减少硬件所占用的空间要求，复用和解复用技术一直是通信和传输领域技术发展的持续追求。在光通信系统中，由于光波在波长、偏振和模式等多个维度上具备携载不同信息的能力，因此光波的复用技术从波分复用（WDM）技术被提出以来得到了长足的发展和进步，特别是WDM已经被广泛应用，成为光通信的基本形式之一。随着数据传输对于容量的进一步需求，利用光波的偏振和模式完成复用也已经成为新的研究热点，并在相干通信和模式复用通信领域得到了关注，有望成为未来光通信的主要形式之一。……