[發明專利]兩級絕熱耦合的光子系統

有效

• 申請號: 201580073094.8
• 申請日: 2015-11-11
• 公開（公告）號: CN107111056B
• 公開（公告）日: 2019-10-11
• 發明（設計）人: 丹尼爾·馬哈格里夫特;布賴恩·帕克;陳建肖;徐曉杰;吉勒斯·P·德諾耶;貝恩德·許布納
• 申請（專利權）人: 菲尼薩公司
• 主分類號: G02B6/122
• 分類號: G02B6/122;G02B6/126
• 代理公司: 北京集佳知識產權代理有限公司 11227
• 代理人: 蔡勝有;蘇虹

1.一種耦合系統，包括：

第一波導，其具有第一折射率n1和錐形端；

至少一個第二波導，各自具有第二折射率n2；

中介件，其包括具有第三折射率n3和耦合器部分的第三波導，其中：

所述第一波導的所述錐形端絕熱耦合至所述至少一個第二波導中的一個的耦合器部分；

所述至少一個第二波導中的一個的錐形端絕熱耦合至所述中介件的所述第三波導的所述耦合器部分；

n1＞n2＞n3；并且

所述耦合系統被構造為在所述第一波導和所述至少一個第二波導之間以及在所述至少一個第二波導和所述第三波導之間絕熱耦合光；并且

其中所述第一波導和所述至少一個第二波導在硅光子體系中并在相同的Si光子集成電路工藝中制造，其中所述中介件的所述第三波導在不同的材料體系中形成，并單獨附接到Si光子集成電路。

2.根據權利要求1所述的耦合系統，其中：

所述第一波導具有第一光學模尺寸；

所述至少一個第二波導中的每個具有第二光學模尺寸；

所述中介件的所述第三波導具有第三光學模尺寸；

所述第一光學模尺寸顯著小于所述第二光學模尺寸；并且

所述第二光學模尺寸顯著小于所述第三光學模尺寸。

3.根據權利要求2所述的耦合系統，其中所述中介件的所述第三波導的所述第三光學模尺寸基本類似于標準單模光纖的模尺寸，從而為從所述第一波導到單模光纖的光提供有效的光學耦合。

4.根據權利要求1所述的耦合系統，其中所述第一波導包括硅芯和二氧化硅包層，使得所述第一波導包括Si波導，所述至少一個第二波導中的每個包括氮化硅芯和SiO₂包層，使得所述至少一個第二波導包括SiN波導。

5.根據權利要求4所述的耦合系統，其中所述中介件的所述第三波導包含聚合物。

6.根據權利要求4所述的耦合系統，其中所述中介件的所述第三波導包括高折射率玻璃波導。

7.根據權利要求1所述的耦合系統，其中所述第一折射率n1的值在3至3.5的范圍內，所述第二折射率n2的值在1.8至2.2的范圍內。

8.根據權利要求7所述的耦合系統，其中所述中介件的所述第三折射率的值在1.49至1.6的范圍內。

9.根據權利要求4所述的耦合系統，其中所述Si波導的所述錐形端的寬度從300至330納米的第一寬度漸變到約80nm的尖端寬度，其中所述SiN波導的所述錐形端的寬度從600nm至1000nm的第一寬度漸變到170nm至230nm的尖端寬度。

10.根據權利要求1所述的耦合系統，還包括：

包括所述第一波導的多個第一波導，每個具有所述第一折射率n1、第一端和與所述第一端相反的錐形端；

包括所述至少一個第二波導的多個第二波導；

包括在所述中介件中的多個第三波導，每個具有所述第三折射率n3和耦合器部分，其中：

所述多個第一波導中的每個的所述錐形端絕熱耦合至所述多個第二波導中相應的一個的所述耦合器部分；

所述多個第二波導中的每個的所述錐形端絕熱耦合至所述多個第三波導中相應的一個的所述耦合器部分；

所述中介件包括在其中形成有所述多個第三波導的高折射率玻璃波導塊；

所述多個第三波導包括多個接收中介件波導和多個發射中介件波導；

在所述高折射率玻璃波導塊的構造為耦合至光纖端連接器的輸入/輸出表面處，所述多個接收中介件波導和所述多個發射中介件波導的端具有雙層布置，其構造成匹配與所述光纖端連接器耦合的接收光纖和發射光纖的布置。