[實用新型]光纖波導模斑轉換器及光耦合器

有效

• 申請號: 201320305072.8
• 申請日: 2013-05-30
• 公開（公告）號: CN203241564U
• 公開（公告）日: 2013-10-16
• 發明（設計）人: 王瓊;張華
• 申請（專利權）人: 青島海信寬帶多媒體技術有限公司
• 主分類號: G02B6/122
• 分類號: G02B6/122;G02B6/24
• 代理公司: 青島聯智專利商標事務所有限公司 37101
• 代理人: 李升娟

技術領域

本實用新型涉及光纖通信技術領域，特別是涉及一種光纖波導模斑轉換器及光耦合器。

背景技術

近年來，光子集成電路在向著小尺寸、高密度的方向發展。有著較高折射率的硅材料逐漸被應用于制作光波導。該硅光波導以硅為芯層，以折射率較小的二氧化硅為包層。芯層和包層間極大的折射率差異使光更好地限制在波導芯層內，大大減小了光信號在絕緣體上硅基光波導器件中的損耗。同時，該硅光波導有著較小的彎曲半徑，有利于光子器件的高效集成。此外，絕緣體上硅材料可以與CMOS制作工藝兼容，工藝成熟，成本較低，具有較為廣闊的應用前景。在光學集成中，長期以來一直困擾光波導器件大規模應用的是小尺寸的波導與大尺寸的外圍系統如光纖等之間的耦合。單模光纖的直徑約為9微米，而光波導尺寸為0.2-4微米。二者間直接耦合效率極低，這除了二者間折射率差異的原因外，更重要的是光傳播模式的不同。二者間模式尺寸和形狀的不匹配大大降低了光纖到波導間的耦合效率，增大了光信號的傳播損耗。現有技術中通常采用錐形模斑轉換器進行光纖和波導的耦合。錐形模斑轉換器可以分為側面錐形和垂直錐形兩種。其波導結構又有脊型、掩埋型、單芯和雙芯之別。比較成熟的錐形模斑轉換器為側面錐形，它在二維尺寸上線性或非線性地漸變，即在水平方向，以使光傳播模式從光纖基模逐漸轉變為波導基模。這種模斑轉換器由于受到垂直方向尺寸的限制，傳播模式為扁平狀的高斯基模，大大降低了光纖到波導的耦合效率，導致模斑轉換器的耦合效率較低。

發明內容

本實用新型實施例提供一種光纖波導模斑轉換器及光耦合器，以解決現有技術中模斑轉換器的耦合效率較低的問題，實現提高光纖波導模斑轉換器的耦合效率。

本實用新型提供一種光纖波導模斑轉換器，包括：上包層、下包層以及用于引導光場和限制光傳播路徑的波導芯層，所述波導芯層位于所述上包層和所述下包層之間，所述波導芯層包括波導基體和脊型波導體，所述波導基體設置在所述下包層上，所述脊型波導體位于所述波導基體上，所述脊型波導體的高度和寬度均線性縮減。

進一步的，所述脊型波導體的一端設置有光纖連接端口，另一端設置有波導連接端口。

進一步的，所述光纖連接端口的高度值為9-15微米，寬度值為9-15微米。

進一步的，所述波導連接端口的高度值為1-5微米，寬度值為1-5微米。

進一步的，所述下包層下方還設置有襯底。

進一步的，所述波導芯層為硅。

進一步的，所述上包層為二氧化硅。

進一步的，所述下包層為二氧化硅。

進一步的，所述襯底為硅。

本實用新型還提供一種光耦合器，包括輸出光纖和輸入波導，其特征在于，還包括上述光纖波導模斑轉換器，所述輸出光纖和所述輸入波導分別連接在所述光纖波導模斑轉換器的波導芯層的兩端。

本實用新型提供的光纖波導模斑轉換器及光耦合器，通過將脊型波導體的高度和寬度設置為線性縮減，使脊型波導體形成三維錐形結構，且在垂直和水平方向上線性縮減使光纖與波導模式的尺寸和形狀逐漸匹配，從而實現兩種模式間的高效耦合。提高了光纖到波導的耦合效率，降低了光傳播過程中的損耗。同時，波導芯層與上下包層間較大的折射率差異，將光更好地限制在芯層中，使得實現光纖與波導模式高效耦合所需的尺寸更小，更適合小尺寸大規模的光路集成。

附圖說明

為了更清楚地說明本實用新型實施例或現有技術中的技術方案，下面將對實施例或現有技術描述中所需要使用的附圖作一簡單地介紹，顯而易見地，下面描述中的附圖是本實用新型的一些實施例，對于本領域普通技術人員來講，在不付出創造性勞動性的前提下，還可以根據這些附圖獲得其他的附圖。

圖1為本實用新型光纖波導模斑轉換器實施例的結構示意圖。

具體實施方式

為使本實用新型實施例的目的、技術方案和優點更加清楚，下面將結合本實用新型實施例中的附圖，對本實用新型實施例中的技術方案進行清楚、完整地描述，顯然，所描述的實施例是本實用新型一部分實施例，而不是全部的實施例?；诒緦嵱眯滦椭械膶嵤├?，本領域普通技術人員在沒有做出創造性勞動前提下所獲得的所有其他實施例，都屬于本實用新型保護的范圍。

如圖1所示，本實施例光纖波導模斑轉換器，包括：上包層1、下包層2以及用于引導光場和限制光傳播路徑的波導芯層（未圖示），波導芯層位于上包層1和下包層2之間，波導芯層包括波導基體30和脊型波導體3，波導基體30設置在下包層2上，脊型波導體3位于波導基體30上，脊型波導體3的高度和寬度均線性縮減。