[發(fā)明專(zhuān)利]基于透鏡的全固態(tài)水平二維光束轉(zhuǎn)向裝置

有效

• 申請(qǐng)?zhí)枺?/td>: 201811597976.6
• 申請(qǐng)日: 2018-12-26
• 公開(kāi)（公告）號(hào): CN109738988B
• 公開(kāi)（公告）日: 2020-05-05
• 發(fā)明（設(shè)計(jì)）人: 吳侃;陳建平
• 申請(qǐng)（專(zhuān)利權(quán)）人: 上海交通大學(xué)
• 主分類(lèi)號(hào): G02B6/35
• 分類(lèi)號(hào): G02B6/35
• 代理公司: 上海恒慧知識(shí)產(chǎn)權(quán)代理事務(wù)所(特殊普通合伙) 31317
• 代理人: 張寧展

1.一種基于透鏡的全固態(tài)水平二維光束轉(zhuǎn)向裝置，其特征在于：包括第一基片(1)、上包層(2)、輸入耦合器(3)、連接波導(dǎo)(4)、1xN光開(kāi)關(guān)(5)、N個(gè)開(kāi)關(guān)輸出波導(dǎo)(6)、N個(gè)輸出耦合器(7)、開(kāi)關(guān)電學(xué)接口(8)、控制器(9)、第二基片(10)、N個(gè)三維波導(dǎo)(11)和透鏡(12)，N為2以上的正整數(shù)，所述的上包層(2)、輸入耦合器(3)、連接波導(dǎo)(4)、1xN光開(kāi)關(guān)(5)、開(kāi)關(guān)電學(xué)接口(8)、N個(gè)開(kāi)關(guān)輸出波導(dǎo)(6)和N個(gè)輸出耦合器(7)都制備在所述的第一基片(1)上，沿光信號(hào)傳播的方向，依次是所述的輸入耦合器(3)、連接波導(dǎo)(4)、1xN光開(kāi)關(guān)(5)、開(kāi)關(guān)輸出波導(dǎo)(6)、N個(gè)輸出耦合器(7)、N個(gè)三維波導(dǎo)(11)和透鏡(12)，所述的上包層(2)覆蓋在所述的輸入耦合器(7)、連接波導(dǎo)(4)、1xN光開(kāi)關(guān)(5)、N個(gè)開(kāi)關(guān)輸出波導(dǎo)(6)和N個(gè)輸出耦合器(7)上，并在所述的第一基片(1)上無(wú)上述器件的位置與第一基片相接觸；

所述的1xN光開(kāi)關(guān)(5)的輸入端與所述的連接波導(dǎo)(4)相連，N個(gè)輸出端分別通過(guò)N條開(kāi)關(guān)輸出波導(dǎo)(6)與N個(gè)輸出耦合器(7)相連，所述的控制器(9)的輸出端通過(guò)所述的開(kāi)關(guān)電學(xué)接口(8)與所述的1xN光開(kāi)關(guān)(5)的控制端相連，所述的N個(gè)輸出耦合器(7)延伸到所述的第一基片(1)的右邊緣，所述的N個(gè)三維波導(dǎo)(11)通過(guò)激光直寫(xiě)的方式制備在第二基片(10)之中，所述的N個(gè)三維波導(dǎo)(11)的兩端均延伸到第二基片(1)的左右兩邊緣，所述的N個(gè)三維波導(dǎo)(11)在的左邊緣呈一維排列，且分別與所述的N個(gè)輸出耦合器(7)在所述的第一基片(1)的右邊緣處一一對(duì)應(yīng)相連，所述的N個(gè)三維波導(dǎo)(11)在第二基片(1)的右邊緣呈P×Q二維排列，其中P、Q是正整數(shù)且P×Q＝N，所述的透鏡(12)的第一焦平面與所述的N個(gè)三維波導(dǎo)(11)呈二維排列的一側(cè)的端面平行，所述的N個(gè)三維波導(dǎo)(11)右端發(fā)射出的N光束都照射在所述的透鏡(12)的工作區(qū)域內(nèi)；所述的N個(gè)輸出耦合器(7)的輸出端面被拋光并鍍有與工作波長(zhǎng)相匹配的增透膜，所述的N個(gè)三維波導(dǎo)(11)的兩端均延伸到第二基片(1)的左右兩邊緣，其端面被拋光并鍍有與工作波長(zhǎng)相匹配的增透膜。

2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的基于透鏡的全固態(tài)水平二維光束轉(zhuǎn)向裝置，其特征在于所述的輸入耦合器、連接波導(dǎo)、1xN光開(kāi)關(guān)、開(kāi)關(guān)輸出波導(dǎo)和輸出耦合器采用硅、III-V族半導(dǎo)體、氮化硅或二氧化硅材料。

3.根據(jù)權(quán)利要求1所述的基于透鏡的全固態(tài)水平二維光束轉(zhuǎn)向裝置，其特征在于所述的輸入耦合器是拉錐波導(dǎo)或布拉格光柵。

4.根據(jù)權(quán)利要求1所述的基于透鏡的全固態(tài)水平二維光束轉(zhuǎn)向裝置，其特征在于所述的1xN光開(kāi)關(guān)為二叉樹(shù)結(jié)構(gòu)、或串聯(lián)結(jié)構(gòu)或兩者的組合結(jié)構(gòu)。

5.根據(jù)權(quán)利要求1所述的基于透鏡的全固態(tài)水平二維光束轉(zhuǎn)向裝置，其特征在于所述的輸出耦合器(7)是拉錐波導(dǎo)。

6.根據(jù)權(quán)利要求1所述的基于透鏡的全固態(tài)水平二維光束轉(zhuǎn)向裝置，其特征在于所述的透鏡(12)是球面平凸透鏡、球面雙凸透鏡、非球面平凸透鏡或非球面雙凸透鏡。

7.根據(jù)權(quán)利要求1所述的基于透鏡的全固態(tài)水平二維光束轉(zhuǎn)向裝置，其特征在于所述的上包層(2)和所述的第二基片(10)的材料是二氧化硅。

8.根據(jù)權(quán)利要求1至7任一項(xiàng)所述的基于透鏡的全固態(tài)水平二維光束轉(zhuǎn)向裝置，其特征在于所述的輸入耦合器、連接波導(dǎo)、開(kāi)關(guān)輸出波導(dǎo)、輸出耦合器和三維波導(dǎo)都工作在單模橫電(TE)模式或單模橫磁(TM)模式。