[發明專利]用于多模光波導3dB分束的定向耦合器及耦合方法

有效

• 申請號: 201611033025.7
• 申請日: 2016-11-23
• 公開（公告）號: CN106526752B
• 公開（公告）日: 2019-07-26
• 發明（設計）人: 陳偉;劉柳;陳楷旋
• 申請（專利權）人: 蘇州易纜微光電技術有限公司
• 主分類號: G02B6/28
• 分類號: G02B6/28
• 代理公司: 常州佰業騰飛專利代理事務所(普通合伙) 32231
• 代理人: 滕詣迪

本發明公開了一種用于多模光波導3dB分束的定向耦合器及耦合方法，包括兩組密集波導陣列，每組密集波導陣列由兩根以上掩埋型矩形光波導并排構成；兩組密集波導陣列分為輸入區、第一漸變錐形區、耦合區、第二漸變錐形區、輸出區；輸入區通過第一漸變錐形區與耦合區一端相連，耦合區的另一端通過第二漸變錐形區與輸出區相連；通過第一漸變錐形區、第二漸變錐形區調節輸入區、輸出區、耦合區的掩埋型矩形光波導的寬度以及掩埋型矩形光波導之間的距離。本發明通過基于密集波導陣列結構的多模光波導的定向耦合器，同時實現多個模式的3dB分束，具有結構緊湊、簡單，易于加工實現等效果，可應用于模分復用集成光路。

技術領域

本發明涉及集成光子領域，更具體的涉及一種用于實現多模波導光分束的集成器件結構。

背景技術

如今，隨著各種新興應用的推動，如：移動互聯、云計算等，互聯網接入點每年以百萬計的數量增長，國際互聯網的信息交互量的年增長率也超過40%，網絡中各交換節點的容量需求也將達到Pb/s量級。如今的10Gb/s-100Gb/s的光通信網絡和技術，已經很難支撐以上這些人們對信息量日益增長的需求。更重要的是，由于受到光纖非線性效應的影響，光纖中單通道可以傳輸的數據速率已經接近于香農定律所決定的物理極限，很難進一步得到提高。

空間復用（也被稱作模式復用），作為光子的另一個復用維度，在最近得到國際上廣泛的關注。特別是對于傳輸距離在幾厘米到兩公里左右的短距離片上或片間光互連來說，由于節點數眾多，對光模塊的尺寸、功能和成本都有更高的要求。傳統的波分復用方式需要用到高性能激光器及其陣列，并且需要對激光器以及各個無源器件的波長進行較好的控制，具有相當的難度。模式復用技術也可以成倍增加單根平面光波導中的數據傳輸速率。利用波導模式的正交性，通過單個波長就可以實現多通道數據傳輸，因此有效的避免了密集波分復用系統中對波長穩定性的苛刻要求，大幅降低了整個光互連模塊的尺寸、成本和能耗。

傳統多模波導中各階模式的傳播常數、模斑形狀等差異非常大。而各種傳統的硅基器件，基本是基于單模波導設計的，不能直接擴展到多模情況。國際上較通用的處理多模的方式是：首先將每個模式解復用到單模波導，然后分別處理，最后再復用到多模波導。但這種方式，無疑在器件尺寸、控制方式、損耗等方面存在擴展性的問題。

發明內容

1、本發明的目的。

本發明提供一種在多模光波導中實現光分束集成光器件結構，以解決現有技術中的單模波導分束到多模波導存在的損耗和難以擴展的問題。

2、本發明所采用的技術方案。

本發明提出的用于多模光波導3dB分束的定向耦合器，包括兩組密集波導陣列，每組密集波導陣列由兩根以上掩埋型矩形光波導并排構成；兩組密集波導陣列分為輸入區、第一漸變錐形區、耦合區、第二漸變錐形區、輸出區；輸入區通過第一漸變錐形區與耦合區一端相連，耦合區的另一端通過第二漸變錐形區與輸出區相連；通過第一漸變錐形區、第二漸變錐形區調節輸入區、輸出區、耦合區的掩埋型矩形光波導的寬度以及掩埋型矩形光波導之間的距離。

更進一步具體實施方式中，所述的輸入區和輸出區：每組密集波導陣列中并排的掩埋型矩形光波導寬度各不相同，掩埋型矩形光波導之間間距相等。

更進一步具體實施方式中，所述的耦合區：每組密集波導陣列中并排的掩埋型矩形光波導寬度相同，掩埋型矩形光波導之間間距各不相等。

更進一步具體實施方式中，所述耦合區的兩組密集波導陣列：其并排的掩埋型矩形光波導以兩組密集波導陣列之間的中心線對稱排列，即兩組密集波導陣列最外層掩埋型矩形光波導的兩個間距相同，次外層掩埋型矩形光波導的兩個間距相同，以此類推。

更進一步具體實施方式中，所述的掩埋型矩形光波導，包括一個高折射率的波導芯層、一個低折射率的下包層和一個低折射率的上包層。

一種多模光波導3dB分束的定向耦合方法，