[發明專利]光柵耦合結構

有效

• 申請號: 201380080460.3
• 申請日: 2013-10-29
• 公開（公告）號: CN105765421B
• 公開（公告）日: 2019-07-09
• 發明（設計）人: 費邊·魯托弗;馬丁·斯塔爾德;紀堯姆·巴塞
• 申請（專利權）人: 瑞士CSEM電子顯微技術研發中心
• 主分類號: G02B5/18
• 分類號: G02B5/18;G02B6/293
• 代理公司: 北京派特恩知識產權代理有限公司 11270
• 代理人: 徐川;姚開麗

1.一種光柵耦合器(1)，包括：

光學基底(2)，設置為傳遞光束；以及

衍射光柵(3)，設置在所述光學基底(2)上或嵌入在所述光學基底(2)中，所述衍射光柵(3)包括基本上設置在所述衍射光柵(3)的平面(A)中的衍射光柵元件(4)，所述衍射光柵元件(4)針對自身每個橫截面來限定所述平面(A)的法線(B)，所述法線(B)將所述橫截面分隔成兩個基本對稱的部分，并且所述法線(B)進一步將所述衍射光柵元件(4)分成第一側(FS)和第二側(SS)，所述第一側(FS)基本上位于從所述衍射光柵(3)傳遞的衍射光束的具有最大強度的傳播級的前進方向上，所述第二側(SS)被定向為與所述前進方向相反；

其中，所述衍射光柵元件(4)中的每一個包括單個涂層(5)，所述單個涂層(5)被不對稱地設置在所述衍射光柵元件(4)上，并且其中，所述單個涂層(5)的大部分被設置到所述第一側(FS)或所述第二側(SS)，所述單個涂層(5)的小部分被另設置到所述第二側(SS)或所述第一側(FS)，所述大部分和所述小部分形成所述單個涂層(5)；以及

其中，所述光柵耦合器(1)進一步被設置為滿足以下條件：

(n1xsin(|α|)+n2)/λxP≥1，

其中，

n1為相對于所述衍射光柵元件(4)的入射光側的光學介質的折射率，

n2為相對于所述衍射光柵元件(4)的衍射光側的光學介質的折射率，

|α|為入射在所述光柵耦合器(1)上的光束的入射角的絕對值，

λ為衍射光的波長，以及

P為所述衍射光柵元件(4)的周期，

并且其中，所述光柵耦合器在第一衍射級或第一負衍射級的效率高于50％。

2.根據權利要求1所述的光柵耦合器(1)，其中，所述單個涂層(5)為電介質涂層。

3.根據權利要求2所述的光柵耦合器(1)，其中，所述電介質涂層為多層電介質涂層。

4.根據權利要求2中任一項所述的光柵耦合器(1)，其中，所述電介質涂層的材料從針對介于0.2μm與2μm之間的波長折射率大于1.4的材料中選擇。

5.根據權利要求4所述的光柵耦合器(1)，其中，所述電介質涂層的材料選自以下材料組：ZnS、或TiO₂、或HfO₂、或Ta₂O₅、或ZrO₂、或AlN、或Al₂O₃、或ZnO、或SiO₂、或Si₃N₄、或MgF₂、或CaF₂、或MgO、或這些材料的任意組合。

6.根據權利要求1所述的光柵耦合器(1)，其中，所述單個涂層(5)為金屬涂層。

7.根據權利要求1所述的光柵耦合器(1)，其中，所述單個涂層(5)為半導體涂層。

8.根據權利要求1所述的光柵耦合器(1)，其中，所述單個涂層(5)包括從電介質、金屬或半導體中選擇的至少兩種材料。

9.根據權利要求1-8中任一項所述的光柵耦合器(1)，其中，所述單個涂層(5)包括第一涂層(51)和第二涂層(52)，所述第一涂層(51)和所述第二涂層(52)中的每個被不對稱地設置。

10.根據權利要求1-8中任一項所述的光柵耦合器(1)，其中，所述光學基底(2)為波導，該波導被設置為在所述波導內引導由所述光柵耦合器(1)耦合的耦入光束(11)。

11.根據權利要求1-8中任一項所述的光柵耦合器(1)，其中，所述光學基底(2)材料為光學窗口，該光學窗口被設置為由所述衍射光柵(3)經由所述光學窗口傳遞所述光學窗口中的耦入光束(11)。