[發明專利]一種高密度光子集成的波導光柵陣列

有效

• 申請號: 201810360591.1
• 申請日: 2018-04-20
• 公開（公告）號: CN108776367B
• 公開（公告）日: 2021-07-13
• 發明（設計）人: 江偉;邵越;冷樂蒙
• 申請（專利權）人: 江偉
• 主分類號: G02B6/12
• 分類號: G02B6/12;G02B6/124;G02B6/125
• 代理公司: 南京知識律師事務所 32207
• 代理人: 李湘群

1.一個用于發射多路光信號的裝置，其特征是包括3個或者更多個平行排列的波導光柵；其中的每一個波導光柵的傳播常數不同于鄰近的其他波導光柵；每個光柵的周期與所在波導的傳播常數相關，光信號經過不同波導光柵能以相同的角度出射；其中，含光柵的波導間的有效耦合矩陣[K]的元素滿足以下關系：

其中，其中K_mm、K_nn為對角元，K_mk、K_nk為非對角元；

其中，每一個波導光柵滿足：

β-n(2π/Λ)＝k₀sinθ₀，

其中β是此波導光柵的傳播常數，Λ是此波導光柵的周期，k₀是光在空氣中的波矢，θ₀是光經過波導光柵后的出射角度，n可取任意整數；陣列中每一個波導光柵的β和Λ的數值保持出射角度θ₀相同；

其中的光柵可以是周期性的或者近乎周期性的；在近乎周期性的光柵中，波導傳播常數與光柵周期隨在波導傳播方向發生變化，但他們的變化匹配保證出射角度不變，其中的折射率調制函數的變化在一個光柵周期內遠小于1。

2.根據權利要求1所述的用于發射多路光信號的裝置，其特征是其中波導結構的實現可以通過條形波導，脊型波導或者是復合結構波導。

3.根據權利要求1所述的用于發射多路光信號的裝置，其特征是其中波導光柵結構的實現可以通過在原有波導結構上進行刻蝕局部改變波導的寬度或高度，這種局部改變發生在多個位置，其位置分布可以是周期性的或者近乎周期性的，其中波導光柵結構的實現也可以通過在原有波導結構的周圍局部增加相同或者不同材料以產生折射率在空間的局部改變來實現，這種局部改變發生在多個位置，其位置分布可以是周期性的或者近乎周期性的。

4.根據權利要求1所述的用于發射多路光信號的裝置，其特征是其中兩個鄰近波導光柵的傳播常數的差異可以通過制成具有不同高度或者寬度的波導獲得，或者通過向波導中加入不同材料獲得。

5.根據權利要求1所述的用于發射多路光信號的裝置，其特征是其中每個波導光柵的光信號出射角度由光柵周期精確控制，擁有不同傳播常數的波導光柵選取不同的周期，以達到整個波導光柵陣列以相同的角度發射光信號。

6.根據權利要求1所述的用于發射多路光信號的裝置，其特征是其每個波導光柵可以是近乎周期性的光柵，每個波導光柵中波導常數與光柵周期在波導傳播方向發生的緩慢變化應當適當匹配以實現每個波導光柵不同位置發出的光具有相同的角度。

7.一個用于傳輸、控制或者發射光信號的裝置，其特征是包括一個將入射光信號分為3路或者3路以上光信號的分路器；對應個數的移相單元，每個單元可單獨改變每一路光信號的相位；對應個數的波導光柵構成的發射天線，將光信號從波導中發射進入自由空間，其中的每一個波導光柵的傳播常數不同于鄰近的其他波導光柵，其中，含光柵的波導間的有效耦合矩陣[K]的元素滿足以下關系：

其中，其中K_mm、K_nn為對角元，K_mk、K_nk為非對角元；

其中，每一個波導光柵滿足：

β-n(2π/Λ)＝k₀sinθ₀，

其中β是此波導光柵的傳播常數，Λ是此波導光柵的周期，k₀是光在空氣中的波矢，θ₀是光經過波導光柵后的出射角度，n可取任意整數；陣列中每一個波導光柵的β和Λ的數值保持出射角度θ₀相同；

其中的光柵可以是周期性的或者近乎周期性的；在近乎周期性的光柵中，波導傳播常數與光柵周期隨在波導傳播方向發生變化，但他們的變化匹配保證出射角度不變，其中的折射率調制函數的變化在一個光柵周期內遠小于1。