[發明專利]混合模式轉換器及其制備方法

有效

• 申請號: 202110014152.7
• 申請日: 2021-01-06
• 公開（公告）號: CN112558223B
• 公開（公告）日: 2021-12-14
• 發明（設計）人: 趙瑛璇;黃海陽;仇超;甘甫烷;盛振
• 申請（專利權）人: 中國科學院上海微系統與信息技術研究所
• 主分類號: G02B6/14
• 分類號: G02B6/14
• 代理公司: 上海泰博知識產權代理有限公司 31451
• 代理人: 錢文斌

本發明提供一種模式轉換器及其制備方法，結構包括：依次連接的第一模式轉換區、第二模式轉換區、第三模式轉換區以及第四模式轉換區。其中，并進一步將第一模式轉換區設計為非對稱的Y分支波導，包括第一波導段和第二波導段，在第二模式轉換區設計與彎曲匯聚波導，包括第三波導段和第四波導段，通過第三模式轉換區的波導連接及光柵布置方式實現模式轉換，形成耦合，包括第五波導段、第六波導段以及光柵區及制備在其中的凹槽結構，最終耦合后的光通過第四模式轉換區輸出，有效的實現了多模式的復用，有效的將入射的TE₀模式的光轉換為TE₀和TE1混合模式的光輸出。

技術領域

本發明屬于光學技術領域，特別是涉及一種混合模式轉換器及其制備方法。

背景技術

基于絕緣體上硅(SOI)平臺的硅光子技術因其具有的成本低，尺寸小，CMOS工藝兼容以及功耗等優勢而收到學術界和工業界的廣泛關注。

目前隨著人們對于更大的網絡容量和更高的帶寬的需要，復用技術在現代光纖傳輸系統中被廣泛采用。典型的復用技術包括波分復用(WDM)，模分復用(MDM)，偏振復用(PDM)，軌道角動量復用和時間復用等。其中的模分復用(MDM)方案由于能夠通過利用每種波長的高階模式來起到進一步增強鏈路容量而在近年來成為研究的熱點。模式多路復用器可以將獨立的輸入信號復用到不同的多路模式通道中。然而，現有技術中的模式轉換器結構復雜，難以實現有效的模式混合，特別是對于將入射的TE₀模式的光轉換為TE₀和TE₁混合模式的光輸出，難以設計出有效的混合模式轉換器。

因此，如何設計一種混合模式轉換器以有效解決現有技術中上述問題實屬必要。

發明內容

鑒于以上所述現有技術的缺點，本發明的目的在于提供一種混合模式轉換器及其制備方法，用于解決現有技術中模式轉換器結構復雜，難以實現有效的模式混合等問題。

為實現上述目的及其他相關目的，本發明提供一種混合模式轉換器，所述混合模式轉換器包括：

第一模式轉換區，包括間隔排布的第一波導段和第二波導段；

第二模式轉換區，包括間隔排布的第三波導段和第四波導段，所述第三波導段與所述第一波導段相連接，所述第四波導段與所述第二波導段相連接；

第三模式轉換區，包括第五波導段和第六波導段，所述第五波導段與所述第三波導段相連接，所述第六波導段與所述第四波導段相連接，且所述第三模式轉換區還包括光柵區，兩側分別與所述第五波導段和所述第六波導段相連接，包括若干個間隔排布的凹槽；

第四模式轉換區，包括第七波導段，所述第七波導段與所述第五波導段、所述第六波導段及所述光柵區均連接。

可選地，相鄰所述凹槽之間的間隔為0.15μm-0.25μm；所述凹槽的長度為0.15μm-0.25μm；所述凹槽的寬度為0.05μm-0.15μm。

可選地，所述凹槽沿其長度方向上間隔排布。

可選地，所述第一波導段具有窄端面和寬端面，所述第二波導段具有窄端面和寬端面，所述第一波導段的寬端面與所述第三波導段相連接，所述第二波導段的窄端面與所述第四波導連接，所述第五波導段具有窄端面和寬端面，所述第六波導段具有窄端面和寬端面，所述第五波導段的寬端面與所述第三波導相連接，所述第六波導段的窄端面與所述第四波導段連接，所述第七波導段具有窄端面和寬端面，所述第七波導段的窄端面與所述第五波導段、所述第六波導段及所述光柵區連接。

可選地，所述第一波導段的窄端面的寬度與所述第二波導段的寬端面的寬度相等。

可選地，所述第三波導段各處寬度相同，所述第四波導段各處寬度相同。