[發明專利]一種基于復合導光機制的空芯光子帶隙光纖環與集成光學芯片直接耦合方法及裝置

有效

• 申請號: 201911113193.0
• 申請日: 2019-11-14
• 公開（公告）號: CN110865436B
• 公開（公告）日: 2020-08-21
• 發明（設計）人: 徐小斌;何程;宋凝芳;高福宇;劉嘉琪;王曉陽;朱云浩
• 申請（專利權）人: 北京航空航天大學
• 主分類號: G02B6/26
• 分類號: G02B6/26;G02B6/25
• 代理公司: 北京永創新實專利事務所 11121
• 代理人: 祗志潔

1.一種基于復合導光機制的空芯光子帶隙光纖環與集成光學芯片直接耦合裝置，其特征在于，包括：具有復合導光機制的空芯光子帶隙光纖環、夾具以及集成光學芯片；

所述的夾具將空芯光子帶隙光纖環的端面固定到集成光學芯片的出光口，空芯光子帶隙光纖的端面與集成光學芯片上的波導直接耦合；

所述的空芯光子帶隙光纖環通過注入光學膠，將與集成光學芯片出光口相耦合的一端的光纖段的導光機制轉變為全內反射；

所述的具有復合導光機制的空芯光子帶隙光纖環制作方式是：在空芯光子帶隙光纖切面的纖芯大空氣孔內注入高折射率光學膠，在空芯光子帶隙光纖切面的包層小空氣孔內注入低折射率光學膠，使得注膠部分的空芯光子帶隙光纖的纖芯折射率大于包層折射率，導光機制轉變為全內反射，與未注膠空芯光子帶隙光纖形成復合導光機制的空芯光子帶隙光纖環。

2.根據權利要求1所述的裝置，其特征在于，所述的具有復合導光機制的空芯光子帶隙光纖環，在軸向上，將同時存在高折射率光學膠和低折射率光學膠的部分標記為注膠a區空芯光子帶隙光纖，只存在高折射率光學膠的部分標記為注膠b區空芯光子帶隙光纖；注膠a區空芯光子帶隙光纖和注膠b區空芯光子帶隙光纖的導光機制為全內反射。

3.根據權利要求1所述的裝置，其特征在于，所述的高折射率光學膠和低折射率光學膠的選擇滿足兩個條件：(1)與集成光學芯片相接的一段注膠空芯光子帶隙光纖的模場與集成光學芯片中波導的模場最大程度的匹配；(2)使空芯光子帶隙光纖注膠部分和未注膠部分的交界面上產生盡可能小的背向反射和損耗。

4.根據權利要求1所述的裝置，其特征在于，所述的集成光學芯片的端面采用斜切方式；通過仿真軟件建立空芯光子帶隙光纖與集成光學芯片上的波導直接耦合的模型，對不同耦合角度進行模擬，計算直接耦合效率，獲取最佳耦合角，按照最佳耦合角研磨空芯光子帶隙光纖的耦合端面。

5.一種基于復合導光機制的空芯光子帶隙光纖環與集成光學芯片直接耦合方法，其特征在于，包括：

步驟1、使用切割刀獲得空芯光子帶隙光纖的平整端面，清潔切面；

步驟2、向空芯光子帶隙光纖環端面的纖芯大空氣孔內注入高折射率光學膠，向空芯光子帶隙光纖環端面的包層小空氣孔內注入低折射率光學膠，最終注膠部分空芯光子帶隙光纖的纖芯折射率大于包層折射率，導光機制轉變為全內反射，與未注膠空芯光子帶隙光纖形成復合導光機制的空芯光子帶隙光纖環；其中，空芯光子帶隙光纖中同時存在高折射率光學膠和低折射率光學膠的部分的光纖模場與集成光學芯片上的波導模場最大程度匹配；

步驟3、將具有復合導光機制的空芯光子帶隙光纖環與集成光學芯片直接耦合；

將集成光學芯片的端面進行斜切；通過仿真軟件建立空芯光子帶隙光纖與集成光學芯片上的波導直接耦合的模型，對不同耦合角度進行模擬，計算直接耦合效率，獲取最大耦合效率下的最佳耦合角，按照最佳耦合角研磨具有復合導光機制的空芯光子帶隙光纖的耦合端面；通過夾具將研磨好的空芯光子帶隙光纖環的端面固定到集成光學芯片的出光口。

6.根據權利要求5所述的方法，其特征在于，所述的步驟2中，所述的高折射率光學膠和低折射率光學膠的選擇滿足兩個條件：(1)與集成光學芯片相接的一段注膠空芯光子帶隙光纖的模場與集成光學芯片中波導的模場最大程度的匹配；(2)使空芯光子帶隙光纖注膠部分和未注膠部分的交界面上產生盡可能小的背向反射和損耗。