[發(fā)明專利]基于橢圓多模干涉的垂直水平雙功能耦合器

有效

• 申請?zhí)枺?/td>: 201810042056.1
• 申請日: 2018-01-16
• 公開（公告）號: CN110045464B
• 公開（公告）日: 2020-09-29
• 發(fā)明（設計）人: 何祖源;張文甲;龐拂飛;張萬強
• 申請（專利權）人: 上海交通大學
• 主分類號: G02B6/30
• 分類號: G02B6/30;G02B6/26
• 代理公司: 上海交達專利事務所 31201
• 代理人: 王毓理;王錫麟

一種基于橢圓多模干涉的垂直水平雙功能耦合器，包括：橢圓多模干涉儀和分別與之相連的用來進行垂直耦合的光柵耦合器、用來進行端面耦合的端面耦合器，其中：光柵耦合器和端面耦合器分時使用，橢圓多模干涉儀針對一條主輸入波導進行優(yōu)化或者針對兩條通道平衡。本發(fā)明既可以滿足硅晶圓加工過程中的測試，又不會影響最后封裝時的效果。

技術領域

本發(fā)明涉及的是一種光通信領域的技術，具體涉及一種用于硅基光電子芯片的無源式端面/垂直耦合的系統(tǒng)。

背景技術

目前主流的光纖-硅芯片波導耦合方案包括利用硅基的模斑轉換器或利用絕熱耦合條件來實現(xiàn)的端面耦合方案，以及利用光柵的衍射性質(zhì)來實現(xiàn)的垂直耦合方案。其中端面耦合方案具有封裝尺寸要求小，耦合效率高等優(yōu)點，有利于大規(guī)模生產(chǎn)。而垂直耦合方案則具有擺放位置靈活，能夠在硅晶圓加工時就進行測試的優(yōu)點，多在實驗室環(huán)境下使用，便于研發(fā)與測試。但目前尚無將兩種耦合方式在同一個光芯片上進行組合使用于同一套光學系統(tǒng)的技術。

發(fā)明內(nèi)容

本發(fā)明針對現(xiàn)有耦合技術存在的上述不足，提出了一種基于橢圓多模干涉(Multi-Mode Interference，MMI)的垂直水平雙功能耦合器，既可以滿足硅晶圓加工過程中的測試，又不會影響最后封裝時的效果。

本發(fā)明是通過以下技術方案實現(xiàn)的：

本發(fā)明包括：橢圓多模干涉儀和分別與之相連的用來進行垂直耦合的光柵耦合器、用來進行端面耦合的端面耦合器，其中：光柵耦合器和端面耦合器分時使用，橢圓多模干涉儀針對一條主輸入波導進行優(yōu)化或者針對兩條通道平衡。

技術效果

與現(xiàn)有技術相比，本發(fā)明可以為非對稱型MMI與對稱型MMI兩種實現(xiàn)，其中非對稱MMI的實現(xiàn)可以讓端面耦合的時候光能量經(jīng)過MMI后的損耗低于4％，垂直耦合的時通過MMI的光能量損耗低于25％；對稱型MMI的實現(xiàn)可以讓兩個通道都能夠以光能量損耗低于5％的水平進行傳導。

附圖說明

圖1為本發(fā)明結構示意圖；

圖中：a為針對一條主要輸入波導進行優(yōu)化，b為兩條通道平衡的類型，1光柵耦合器、2端面耦合器、3橢圓多模干涉儀、4光學系統(tǒng)；

圖2為本發(fā)明的非對稱橢圓多模干涉儀示意圖，其中針對主要輸入波導的插入損耗做了優(yōu)化；

圖中：301主輸入波導、302次輸入波導、303輸出波導；

圖3為本發(fā)明的對稱橢圓多模干涉儀示意圖；

圖中：304第一輸入波導、305第二輸入波導、306輸出波導；

圖4為本發(fā)明的非對稱橢圓多模干涉儀的插入損耗曲線；

圖5為本發(fā)明的對稱橢圓多模干涉儀的插入損耗曲線。

具體實施方式

如圖1a和圖1b所示，本實施例包括：橢圓多模干涉儀3和分別與之相連的用來進行垂直耦合的光柵耦合器1、用來進行端面耦合的端面耦合器2以及設置于硅基芯片上的光學系統(tǒng)4，其中：光柵耦合器1和端面耦合器2分時使用，橢圓多模干涉儀針對一條主輸入波導301進行優(yōu)化或者針對兩條通道304、305平衡。

如圖2、圖3所示，該橢圓多模干涉儀3的設計參數(shù)包括：主輸入波導的寬度、主輸入波導插入橢圓區(qū)域的角度與位置、次輸入波導的寬度、次輸入波導插入橢圓區(qū)域的角度與位置、輸出波導的寬度、輸出波導插入橢圓區(qū)域的角度與位置以及橢圓區(qū)域的長軸長度與短軸長度。