[發明專利]一種基于槽式波導的緊湊式模階數轉換器

有效

• 申請號: 201610320136.X
• 申請日: 2016-05-13
• 公開（公告）號: CN105759357B
• 公開（公告）日: 2019-09-03
• 發明（設計）人: 肖金標;王登峰
• 申請（專利權）人: 東南大學
• 主分類號: G02B6/14
• 分類號: G02B6/14;G02B6/122;G02B6/26
• 代理公司: 南京瑞弘專利商標事務所(普通合伙) 32249
• 代理人: 陳國強

1.一種基于槽式波導的緊湊式模階數轉換器，其特征在于：包括用于輸入光信號的輸入波導(1)，兩個輸出波導，分別為第一輸出波導(2)和第二輸出波導(3)，三個線性錐形波導，分別為第一錐形波導(4)、第二錐形波導(5)和第三錐形波導(6)，一個多模干涉耦合器(7)；所述輸入波導(1)通過第一錐形波導(4)與多模干涉耦合器(7)連接，第一輸出波導(2)通過第二錐形波導(5)與多模干涉耦合器(7)連接，第二輸出波導(3)通過第三錐形波導(6)與多模干涉耦合器(7)連接；所述輸入波導(1)、第一輸出波導(2)和第二輸出波導(3)均為槽式波導結構，其寬度選自模階數限制的波導寬度，輸入波導(1)的寬度w₁對應于準TM₀₁模式，第一輸出波導(2)的寬度w₂對應于準TM₀₂模式，第二輸出波導(3)的寬度w₃對應于準TM₀₃模式；所述第一錐形波導(4)、第二錐形波導(5)和第三錐形波導(6)均為線性錐形結構；所述多模干涉耦合器(7)為二次錐形波導結構；并且第一錐形波導(4)、第二錐形波導(5)、第三錐形波導(6)、多模干涉耦合器(7)組成的整個波導為硅基槽式波導結構；

其中，光信號從輸入波導(1)輸入，通過第一錐形波導(4)，進入多模干涉耦合器(7)，基于多模干涉效應，光信號經過多模干涉耦合器(7)，發生自成像效應；將多模干涉成像的光信號，分別經過第二錐形波導(5)和第三錐形波導(6)，從第一輸出波導(2)和第二輸出波導(3)輸出，實現光信號模階數轉換的功能；

單模光信號準TM₀₁從輸入波導(1)輸入，在二次錐形波導區域發生多模干涉，沿著二次錐形波導傳播，模階數發生變化，并在通過兩個線性錐形波導時，將準TM₀₂與準TM₀₃輸出；模階數轉換的對應關系為準TM₀₁->準TM₀₂與準TM₀₁->準TM₀₃，轉換后的模式受到輸出波導的約束，從第一輸出波導(2)輸出單模信號準TM₀₂，從第二輸出波導(3)輸出單模信號準TM₀₃。

2.根據權利要求1所述的基于槽式波導的緊湊式模階數轉換器，其特征在于：所述多模干涉耦合器(7)包括硅襯底(13)，所述硅襯底(13)上設置有緩沖層(12)，緩沖層(12)上依次設置有Si下覆層(11)、芯層(10)和Si上覆層(9)，所述下覆層(11)、芯層(10)和Si上覆層(9)外包裹有SiO₂包層(8)。