[發明專利]一種光波導回路上的二維聚焦轉向鏡

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• 申請號: 201910441185.2
• 申請日: 2019-05-24
• 公開（公告）號: CN110208908A
• 公開（公告）日: 2019-09-06
• 發明（設計）人: 杜炳政;布蘭特·埃弗雷特·李特爾
• 申請（專利權）人: 寧波東立創芯光電科技有限公司
• 主分類號: G02B6/26
• 分類號: G02B6/26
• 代理公司: 西安智邦專利商標代理有限公司 61211
• 代理人: 汪海艷

本發明涉及一種光波導，具體為一種光波導回路上的二維聚焦轉向鏡，包括刻蝕在光波導上的第一凹槽；定義：第一凹槽中光信號首先經過的面為第一聚焦面，與第一聚焦面相對的面為第二聚焦面；第一聚焦面對光波導內傳輸的光信號進行初次聚焦；第二聚焦面形成轉向鏡，反射第一聚焦面的出射光信號至光信號接收器件，并對經過第一聚焦面聚焦的光信號進行再次聚焦；初次聚焦與再次聚焦對光信號進行二維聚焦轉向。在轉向鏡前增加了獨立的單元結構，此單元結構僅在與波導中光傳播的水平方向上進行聚焦，同時作用后，這兩個獨立的聚焦單元產生二維聚焦，適用于具有二維聚焦轉向鏡的平面光波導光波導的批量生產，且對期望波形的波束整形有潛在的應用前景。

技術領域

本發明涉及一種光波導，具體為一種光波導回路上的二維聚焦轉向鏡。

背景技術

在光波導中，傳輸在光波導中的光經常需要轉向到波導表面來提取光信號，從光波導離開的光通常會被諸如光電探測器、光纖或其他結構接收。

目前采用的方法是應用轉向鏡結構。轉向鏡結構為一種集成光學的鏡結構，可將水平方向波導輸出的光反射到垂直方向。光從垂直方向輸出后，通常由光電探測器或光纖捕獲接收。該轉向鏡通過眾所周知的方法——灰度光刻和刻蝕將結構刻蝕在光波導上?；叶瓤涛g表面通常為線性斜坡平面，如圖1和圖2所示。一旦光信號離開光波導，光斑將會隨著離開光波導的距離分散擴大。同時傳播的光隨著出光口距離的增加光斑尺寸也會不斷的增加。而光電探測器和光纖的孔徑是有限的，如果光斑在光電探測器和光纖接收前尺寸過大，信號能量將會大量的損失。因此光電探測器、光纖等接收結構，必須放在足夠接近光波導表面的位置來接收全部的光信號，從而引起插入損耗。更糟的是，擴散的光場會呈現一個彎曲的相位波前，這樣不利于被其他導波器件接收，例如單模光纖。

為了減緩衍射分散的光信號，如圖3所示，通常可將透鏡放在光波導表面的上方來聚焦或準直光信號。而分立的透鏡元件有一定的缺陷，分立透鏡必須精確的放置并永久的固化貼裝。而且分立透鏡與光波導相比大很多，當在整個光波導上的接收端布局時，透鏡將會使封裝的結構變大、指數型增加封裝成本，且穩定性變得越來越差。

除應用普通轉向鏡與透鏡元件結合進行反射聚焦外，也可以采用將轉向鏡的反光面設置為凹面形狀，而不是線性斜坡。凹面形狀的轉向鏡可聚焦光束。然而，這樣的聚焦只能在一維方向上(垂直方向)進行，另一維方向(水平方向) 光斑仍然擴大。從原理上講，轉向鏡可在二維上彎曲完成(例如碗狀結構)二維聚焦，但這在實際中實現起來非常有難度。在同一結構同時控制兩個維度的聚焦對設計工藝來說都很復雜。

發明內容

為了有效地、低成本地從光波導中提取光信號，本發明提供一種具有二維聚焦轉向鏡的光波導，在轉向鏡前增加了獨立的單元結構，此單元結構僅在與波導中光傳播的水平方向上進行聚焦，該聚焦平面與轉向鏡的聚焦平面正交。同時作用后，這兩個獨立的聚焦單元產生二維聚焦，且工藝簡單易操作。

本發明的技術解決方案是提供一種光波導回路上的二維聚焦轉向鏡，所述光波導包括芯層及位于芯層外圍的包層；

其特殊之處在于：

包括刻蝕在光波導上的第一凹槽；定義：第一凹槽中光信號首先經過的面為第一聚焦面，與第一聚焦面相對的面為第二聚焦面；

所述第一聚焦面對光波導內傳輸的光信號進行初次聚焦；

所述第二聚焦面形成轉向鏡，反射第一聚焦面的出射光信號至光信號接收器件，并對經過第一聚焦面聚焦的光信號進行再次聚焦；

初次聚焦與再次聚焦對光信號的聚焦方向不同。

進一步地，為了實現更好的聚焦，定義光信號在光波導內的傳輸方向為x 方向；波導頂部所在平面為水平面即xz平面；

所述第一聚焦面沿x方向對光波導內傳輸的光信號進行初次聚焦；