[發(fā)明專利]一種應(yīng)用于中紅外波段的懸空型邊緣耦合器

有效

• 申請(qǐng)?zhí)枺?/td>: 202010487984.6
• 申請(qǐng)日: 2020-06-02
• 公開(kāi)（公告）號(hào): CN111679364B
• 公開(kāi)（公告）日: 2021-07-27
• 發(fā)明（設(shè)計(jì)）人: 王書(shū)曉;王慶;蔡艷;余明斌;王曦
• 申請(qǐng)（專利權(quán)）人: 中國(guó)科學(xué)院上海微系統(tǒng)與信息技術(shù)研究所
• 主分類號(hào): G02B6/122
• 分類號(hào): G02B6/122
• 代理公司: 上海泰能知識(shí)產(chǎn)權(quán)代理事務(wù)所(普通合伙) 31233
• 代理人: 魏峯;黃志達(dá)

本發(fā)明涉及一種應(yīng)用于中紅外波段的懸空型邊緣耦合器，包括三端口倒錐形耦合器(1)、懸空脊型波導(dǎo)(2)和懸梁臂支撐結(jié)構(gòu)(3)。本發(fā)明通過(guò)獨(dú)特的結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)增大了耦合效率，同時(shí)增大了工藝容差，也為測(cè)試帶來(lái)了極大的方便，解決了中紅外波段波導(dǎo)?光纖耦合損耗大的問(wèn)題，具有良好的應(yīng)用前景。

技術(shù)領(lǐng)域

本發(fā)明屬于耦合器領(lǐng)域，特別涉及一種應(yīng)用于中紅外波段的懸空型邊緣耦合器。

背景技術(shù)

SOI材料是應(yīng)用于硅基光子學(xué)的一種重要的光波導(dǎo)材料，能夠與成熟的CMOS工藝兼容，生產(chǎn)成本低，工藝穩(wěn)定性高。中紅外波段(2μm～20μm)是光譜中一個(gè)重要的波段范圍，許多氣體的吸收峰都集中在該波段，因此在傳感方面有著重要的應(yīng)用。硅材料在3-8um的吸收損耗都很低，但是襯底二氧化硅在3.5μm波長(zhǎng)之后吸收損耗較高，因此，如果采用傳統(tǒng)的SOI材料制備所得的硅基波導(dǎo)的傳輸損耗較大，同樣傳統(tǒng)的耦合器也面臨相同的問(wèn)題。對(duì)于波導(dǎo)傳輸損耗大的問(wèn)題，一般采用挖空二氧化硅襯底的方式，即懸空脊波導(dǎo)來(lái)降低傳輸損耗。但是通常單純的脊波導(dǎo)直接進(jìn)行波導(dǎo)-光纖耦合的耦合效率很低，因此需要設(shè)計(jì)能夠降低耦合損耗的懸空型耦合器。

CN108020889A公開(kāi)了一種光波導(dǎo)耦合器，由多條寬度、高度漸變的波導(dǎo)構(gòu)成。其技術(shù)方案不適用于中紅外波段，不能解決中紅外波段襯底損耗高的問(wèn)題。

發(fā)明內(nèi)容

本發(fā)明所要解決的技術(shù)問(wèn)題是提供一種應(yīng)用于中紅外波段的懸空型邊緣耦合器，解決了中紅外波段波導(dǎo)-光纖耦合損耗大的問(wèn)題。

本發(fā)明提供了一種應(yīng)用于中紅外波段的懸空型邊緣耦合器，包括三端口倒錐形耦合器、懸空脊型波導(dǎo)和懸梁臂支撐結(jié)構(gòu)；所述三端口倒錐形耦合器與懸空脊型波導(dǎo)直接相連；所述懸梁臂支撐結(jié)構(gòu)用以支撐三端口倒錐形耦合器。

所述三端口倒錐形耦合器中的端口用以接收中紅外波段的光輸入。

所述懸梁臂支撐結(jié)構(gòu)由多條平行的條形波導(dǎo)組成。

所述條形波導(dǎo)的厚度與三端口倒錐形耦合器厚度相同或與懸空脊型波導(dǎo)的平板區(qū)域厚度相同。

本發(fā)明耦合部分采用懸空的條形波導(dǎo)，三端口的倒錐形耦合器可以增大波導(dǎo)中的模場(chǎng)面積，從而增大與光纖中光場(chǎng)的耦合效率，同時(shí)，懸空結(jié)構(gòu)也解決了襯底吸收損耗高的問(wèn)題。采用錐形波導(dǎo)結(jié)構(gòu)過(guò)渡到脊型波導(dǎo)，降低了耦合器的傳輸損耗。對(duì)于懸梁臂支撐結(jié)構(gòu)的設(shè)計(jì)，可以設(shè)計(jì)成滿足亞波長(zhǎng)光柵結(jié)構(gòu)的懸梁臂，避免對(duì)耦合器內(nèi)光場(chǎng)傳輸造成影響。因此，該結(jié)構(gòu)可以實(shí)現(xiàn)中紅外波段的低損耗光纖-波導(dǎo)耦合，對(duì)中紅外波段硅光器件應(yīng)用有深遠(yuǎn)意義。

有益效果

本發(fā)明采用懸梁臂波導(dǎo)用以支撐懸空的條形波導(dǎo)耦合器，該懸梁臂需要滿足能穩(wěn)定支撐耦合器的條件，且盡量減小對(duì)耦合器中光場(chǎng)的影響；本發(fā)明通過(guò)構(gòu)造懸空的三端口倒錐形耦合器增大了波導(dǎo)中的光場(chǎng)與光纖中光場(chǎng)的耦合面積，從而增大了耦合效率；同時(shí)該結(jié)構(gòu)制備工藝簡(jiǎn)單，且可以增大工藝容差，也為測(cè)試帶來(lái)了極大的方便，解決了中紅外波段波導(dǎo)-光纖耦合損耗大的問(wèn)題，具有良好的應(yīng)用前景。

附圖說(shuō)明

圖1為本發(fā)明的結(jié)構(gòu)示意圖；

圖2為本發(fā)明的制備流程圖。

具體實(shí)施方式

下面結(jié)合具體實(shí)施例，進(jìn)一步闡述本發(fā)明。應(yīng)理解，這些實(shí)施例僅用于說(shuō)明本發(fā)明而不用于限制本發(fā)明的范圍。此外應(yīng)理解，在閱讀了本發(fā)明講授的內(nèi)容之后，本領(lǐng)域技術(shù)人員可以對(duì)本發(fā)明作各種改動(dòng)或修改，這些等價(jià)形式同樣落于本申請(qǐng)所附權(quán)利要求書(shū)所限定的范圍。

實(shí)施例1