[發明專利]具有多層結構的模式變換器和光分路器

有效

• 申請號: 201010620060.5
• 申請日: 2010-12-28
• 公開（公告）號: CN102156324A
• 公開（公告）日: 2011-08-17
• 發明（設計）人: 李冰;楊晶;洪小剛
• 申請（專利權）人: 上海圭光科技有限公司
• 主分類號: G02B6/14
• 分類號: G02B6/14;G02B6/122
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• 代理人: 暫無信息

技術領域

本發明涉及一種集成光電子器件，特別是一種模式變換器和光分路器。

背景技術

以絕緣襯底上的硅SOI為基片的光波導和平面光集成回路PLC，可以幫助降低光芯片的成本，并實現多功能單片集成。但在基于SOI或其他高材料折射率對比的平面光集成回路中，分支節處的散射損耗是構造低損耗器件的障礙。

發明專利200810092207.0公開了一種基于并行模式變換器的SOI光分路器，見圖1。該光分路器由入射耦合光波導1、單通道模式變換器2、橫向自由傳播區3和模式變換器4依次連接組成。單通道模式變換器2由兩層脊波導構成，光纖和波導之間的耦合效率不高。橫向自由傳播區3由深度刻蝕形成，存在橫向輪廓限制，厚度的突變使得光場在傳輸方向上變得不穩定。

發明內容

本發明的目的是提供一種具有多層結構的模式變換器和光分路器，解決的技術問題是在SOI光集成回路中提高光纖到光器件的耦合效率、提高光分路器的分光效率、降低光分路器的分支節處的光損耗，在已有的基于并行模式變換器的SOI光分路器基礎上進一步提高性能。

本發明通過下述技術方案予以實現：

一種具有多層結構的模式變換器，包括平板波導和其上所設的脊波導。所述脊波導輸入端為位于所述平板波導上的單脊波導，所述脊波導的層數為三層或三層以上。所述脊波導各層的寬度從輸入端到輸出端逐漸變窄，寬度減小到一定值后，該脊波導層截斷，所述脊波導總層數減少一層，從而使得所述脊波導的高度逐步變小。越靠近平板波導的脊波導層截斷的位置離輸入端越遠。所述模式變換器的輸出端由單層平板波導或單層脊波導構成。

一種光分路器，以絕緣體上硅為基片，由入射耦合光波導、具有多層結構的模式變換器、橫向自由傳播區、并行模式變換器、多路并行的分支彎曲脊波導、多路并行的輸出光波導依次連接組成。所述具有多層結構的模式變換器的脊波導的層數為二層或二層以上，脊波導各層的寬度從輸入端到輸出端逐漸變窄，寬度減小到一定值后，該脊波導層截斷，即所述脊波導層數減少一層，從而使得所述具有多層結構的模式變換器的脊波導的厚度逐漸變小，越靠近所述光平板波導的具有多層結構的模式變換器。脊波導層截斷的位置離輸入端越遠，所述模式變換器輸出端由單層平板波導或單層脊波導構成。其中：

所述光分路器的橫向自由傳播區由前述平板波導構成，無橫向限制。

所述光分路器的并行模式變換器的各路并行脊波導的寬度從輸入端到輸出端逐漸增加。

所述光分路器的分支彎曲脊波導包括彎曲脊波導和位于其上的單層脊波導，所述單層脊波導由所述并行模式變換器各路并行脊波導延伸而成，其寬度逐漸變小，直至截斷；所述彎曲脊波導由前述平板波導向底部刻蝕形成，各路彎曲脊波導各自具有一定的彎曲半徑，彎曲脊波導的末端平行接前述多路互相并行。

由于采用上述技術方案，本發明提供的一種具有多層結構的模式變換器和光分路器具有這樣的有益效果：

1、本發明與現有技術相比，模式變換器的多層結構提高了光纖到SOI光器件的耦合效率。

2、在光分路器的橫向自由傳播區域，對橫向結構的輪廓不做任何限制，可以減少一次刻蝕工藝，同時提高模式在光器件中傳輸的穩定性。

3、光分路器的分支彎曲脊波導的彎曲脊波導由平板波導向底部刻蝕形成，通過厚度的減小來實現彎曲半徑的減小，從而減小整個光器件的尺寸。

附圖說明

圖1是發明專利200810092207.0公開的一種基于并行模式變換器的SOI光分路器

圖2是本發明公開的一種具有多層結構的模式變換器的結構示意圖，以三層脊波導為例。

圖3(a)-(f)是對應圖2模式變換器沿傳輸方向上a-f處橫截面的光場分布圖。

圖4是本發明公開的一種光分路器整體結構的俯視圖。

圖5是本發明公開的一種光分路器中的并行模式變換器的結構示意圖。

圖6是圖4中A處的局部放大示意圖。

具體實施方式

下面通過具體實施例并結合附圖對本發明進行詳細地說明：