[發明專利]一種波導耦合結構及光發射器系統

有效

• 申請號: 202010121704.X
• 申請日: 2020-02-26
• 公開（公告）號: CN111239895B
• 公開（公告）日: 2020-11-13
• 發明（設計）人: 陳遠祥;付佳;韓穎;黃雍濤;李凱樂;余建國
• 申請（專利權）人: 北京郵電大學
• 主分類號: G02B6/12
• 分類號: G02B6/12;G02B6/42
• 代理公司: 北京柏杉松知識產權代理事務所(普通合伙) 11413
• 代理人: 孫翠賢;高鶯然

本發明實施例提供了一種波導耦合結構及光發射器系統，該波導耦合結構波導芯結構和第一包層，波導芯結構的耦合結構呈矩形面的第一縱截面面積沿著所述耦合結構在長度方向呈由小到大變化；耦合結構的橫截面呈第一對邊平行、且呈曲線變化的第二對邊沿著橫截面的中垂線對稱的四邊形；且傳導結構的一端面與耦合結構的連接面共面，波導芯結構嵌入在第一包層內，且耦合結構的小端面與第一包層的一端面共面，傳導結構的另一端面與第一包層的另一端面共面。可見，應用本實施例提供的技術方案，能夠在保證結構小型化、集成化的基礎上，還能夠提高光耦合效率。

技術領域

本發明涉及光通信技術領域，特別是涉及一種波導耦合結構及光發射器系統。

背景技術

平面光波導技術是通過一個平面襯底，將光波導制作于其中，并在波導中傳輸光信號的一種技術。利用平面光波導技術生產出的器件具有體積小、損耗低、集成度高、便于規模生產等優點，因此，平面光波導技術被廣泛應用于光通信系統中。如何利用硅光集成技術研制出高帶寬、低成本和高集成度的高速光模塊已成為迫切需求。

目前，在硅光芯片上已經實現了高速率硅光調制器、高速率探測器、低損耗傳輸波導和波分復用等無源硅光器件的制作。并且實現了通過同一個硅光芯片上集成各個功能器件實現單路40Gbit/s或者100Gbit/s的信息傳輸。

激光器是硅光芯片的光源，由于硅材料本身不能發光，因此如何將激光器與硅光芯片集成是研究收發光模塊的關鍵。基于此，現有技術通過透鏡耦合系統來提高耦合效率，即在光源與硅光芯片之間插入一種透鏡耦合系統，從而對光源發出的光束進行變換，然而若要實現波分復用，還要將透鏡耦合系統所包括的光輸入端口、多個透鏡組、波分復用器件以及探測器之間的光路進行耦合封裝，可見，將上述多個器件進行光路耦合，是一個難度極大的任務，進而導致激光器和硅光芯片的光耦合效率較低，同時還違背了光器件向小型化、集成化發展的目標。

發明內容

本發明實施例的目的在于提供一種波導耦合結構及光發射器系統，以能夠在保證結構小型化、集成化的基礎上，還能夠提高光耦合效率。

具體技術方案如下：

第一方面，本發明實施例提供了第一種波導耦合結構，所述波導耦合結構包括：波導芯結構和折射率低于所述波導芯結構的折射率的第一包層；

其中，所述波導芯結構包括：耦合結構和傳導結構；

所述耦合結構為呈六面體的條狀結構，且所述耦合結構呈矩形面的第一縱截面面積沿著所述耦合結構在長度方向呈由小到大變化；所述耦合結構的橫截面呈第一對邊平行、且呈曲線變化的第二對邊沿著所述橫截面的中垂線對稱的四邊形；

所述傳導結構為長方體結構；

所述傳導結構的一端面與所述耦合結構的連接面共面，其中，所述連接面為與所述第一縱截面平行的大端面；

所述波導芯結構嵌入在所述第一包層內，且所述耦合結構的小端面與所述包層的一端面共面，所述傳導結構的另一端面與所述第一包層的另一端面共面。

本發明的一個實施例中，所述橫截面的第二對邊為符合呈拋物線型變化的邊。

本發明的一個實施例中，所述橫截面的第二對邊符合呈指數型變化的邊。

本發明的一個實施例中，所述橫截面的第二對邊符合呈預設曲線型變化的邊，所述曲線型為第一預設長度的拋物線型或指數線型的與第二預設長度的直線型過渡連接構成的線型。

本發明的一個實施例中，所述耦合結構和傳導結構1-2的制作材料均為二氧化硅。

第二方面，本發明實施例提供了第二種波導耦合結構，所述波導耦合結構包括：主波導芯結構、至少一個副波導芯結構和折射率均低于所述主波導芯結構的折射率和所述副波導芯結構的折射率的第二包層；