一種折射率可調(diào)的光柵耦合器及其制作方法
【專利摘要】本發(fā)明涉及光子器件【技術(shù)領(lǐng)域】，具體是一種折射率可調(diào)的光柵耦合器的制造方法，其特征在于：光柵槽為不同橫向占空比的亞波長(zhǎng)結(jié)構(gòu)，光柵為在縱向即x方向不同的x位置具有不同的橫向即y方向占空比f(wàn)y的光柵；光柵在縱向的占空比f(wàn)x取值是在（0，1）之間的一個(gè)定值；構(gòu)成縱向上不同x位置光柵槽的亞波長(zhǎng)結(jié)構(gòu)，其橫向占空比f(wàn)y的取值由輸出高斯型場(chǎng)分布G(x)所需要的泄漏因子分布α(x)決定。該結(jié)構(gòu)的光柵耦合器可以有效降低光纖和波導(dǎo)耦合時(shí)的耦合損耗。
【專利說(shuō)明】一種折射率可調(diào)的光柵耦合器及其制作方法
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001] 本發(fā)明涉及光通信和光互連領(lǐng)域，特別是涉及一種折射率可調(diào)的光波導(dǎo)耦合結(jié)構(gòu)的設(shè)計(jì)和制備。該結(jié)構(gòu)的光柵耦合器可以有效降低光纖和波導(dǎo)耦合時(shí)的耦合損耗。
【背景技術(shù)】
[0002]娃光子技術(shù)在低成本和低功耗的驅(qū)動(dòng)下，基于SOI (silicon-on-1nsulator)平臺(tái)，迄今為止已制備出多種硅光子器件并實(shí)現(xiàn)了光子集成，硅光子技術(shù)被認(rèn)為是解決目前集成電路中功耗和帶寬問(wèn)題的最有潛力技術(shù)。目前硅光子技術(shù)面臨的一項(xiàng)重要挑戰(zhàn)就是如何將激光光源引入和導(dǎo)出光子集成回路，光柵耦合器由于其高的耦合效率高，成本低且與CMOS工藝兼容、無(wú)需芯片端面拋光、可在芯片表面任何地方實(shí)現(xiàn)光信號(hào)輸入輸出等優(yōu)點(diǎn)，成為硅光子集成回路中最有效的激光光源耦合方案。
[0003]提高光柵耦合器耦合效率的方法有很多，如增加底部多層介質(zhì)反射鏡，倒裝鍵合金屬反射鏡以及覆蓋層等，這些方法或者增強(qiáng)方向性，或者減小光柵耦合器與光纖之間的反射損耗，但由于通常光柵耦合器上光柵是均勻分布的，而均勻分布的光柵耦合器向外衍射的光功率分布沿傳播方向按照指數(shù)下降，即P=Poexp^ax), Ptl為入射光功率，2 α為光柵的功率泄漏因子(常數(shù))，這種衰減的衍射模場(chǎng)與單模光纖的高斯模場(chǎng)之間存在模式不匹配，限制了光柵耦合器的耦合效率進(jìn)一步提高。為了實(shí)現(xiàn)光柵向上的衍射模場(chǎng)與單模光纖高斯模場(chǎng)的匹配，可通過(guò)縱向的非均勻光柵實(shí)現(xiàn)泄漏因子的非均勻分布來(lái)獲得高斯形狀的輸出場(chǎng)分布G(X)，光柵的功率泄漏因子必須滿足:
【權(quán)利要求】
1.一種折射率可調(diào)的光柵耦合器的制造方法，其特征在于:光柵槽為不同橫向占空比的亞波長(zhǎng)結(jié)構(gòu)，光柵為在縱向即X方向不同的X位置具有不同的橫向即y方向占空比f(wàn)y的光柵；光柵在縱向的占空比匕取值是在(O，I)之間的一個(gè)定值；構(gòu)成縱向上不同X位置光柵槽的亞波長(zhǎng)結(jié)構(gòu)，其橫向占空比f(wàn)y的取值由輸出高斯型場(chǎng)分布G(X)所需要的泄漏因子分布a (X)決定。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種折射率可調(diào)的光柵耦合器的制造方法，其特征在于:為了得到公式(I)中的高斯型場(chǎng)分布G(x)，需要調(diào)節(jié)泄漏因子分布α (X)，高斯形狀的輸出場(chǎng)分布G(X)，光柵的功率泄漏因子必須滿足:
3.應(yīng)用權(quán)利要求1或2所述的制作方法得到的折射率可調(diào)的光柵耦合器。
【文檔編號(hào)】G02B6/44GK103901563SQ201410127079
【公開(kāi)日】2014年7月2日 申請(qǐng)日期:2014年3月31日 優(yōu)先權(quán)日:2014年3月31日
【發(fā)明者】郭霞, 武華, 韓明夫 申請(qǐng)人:北京工業(yè)大學(xué)