[發明專利]一種光柵型廣角耦合器

有效

• 申請號: 202110365873.2
• 申請日: 2021-04-06
• 公開（公告）號: CN113219586B
• 公開（公告）日: 2022-04-08
• 發明（設計）人: 何賽靈;胡治朋
• 申請（專利權）人: 浙江大學
• 主分類號: G02B6/124
• 分類號: G02B6/124;G02B27/00
• 代理公司: 杭州求是專利事務所有限公司 33200
• 代理人: 林松海

1.一種光柵型廣角耦合器，其特征在于，從底層到頂層依次包括襯底層、絕緣層、波導層，其中波導層設有光柵耦合區，所述的光柵耦合區為刻深相同、寬度隨機非均勻的光柵線條結構；

所述光柵線條結構的優化步驟如下：

1）將光柵耦合區劃分為一串等高等寬的獨立小方塊；

２）隨機產生若干組初始光柵耦合器；

３）計算初始光柵耦合器在空氣中形成的遠場場強分布；

４）計算目標函數FOM；

５）FOM符合要求或優化次數已到則結束；否則選取較優的解產生新的光柵耦合器，及若干組隨機初始光柵耦合器進入步驟３）繼續執行優化步驟；

所述目標函數FOM為目標耦合角度區間遠場場強積分與歸一化遠場場強積分的乘積的最大值，表達式為：

，

其中E_far代表遠場場強，max(E_far)是遠場場強的最大值，A則代表遠場輻射角區間。

2.根據權利要求 1 所述光柵型廣角耦合器，其特征在于，所述光柵線條結構的優化步驟如下：

在波導層設置一段預設長度的耦合區，光柵線條的橫斷面劃分為一串等高等寬的獨立小方塊；隨機控制每個小方塊出現或不出現，以產生若干組初始光柵耦合器；模式光源從波導輸入，經耦合區初始光柵耦合進空氣中，然后計算每一組初始光柵耦合器在空氣中形成的遠場場強分布，并算出目標函數；對比各組初始光柵耦合器的目標函數，挑選出最優的前幾組，通過糅合、疊加或拼接方式產生若干組新的光柵組合，同時加入同等數量隨機產生的光柵進入新一輪計算，重復多次，直到找到符合要求的最優解，或者優化次數達到設定值。

3.根據權利要求 1 所述光柵型廣角耦合器，其特征在于，具有廣角耦合的特性，可將不同傳播角度的空間光信號直接耦合進平面光波導或光纖中；所述的廣角是對稱，或者不對稱。

4.根據權利要求 1 所述光柵型廣角耦合器，其特征在于，所述的光柵耦合區波導材料是絕緣體上的硅、鈮酸鋰、氮氧化硅、玻璃/二氧化硅、III-V族半導體化合物或高分子聚合物。

5.根據權利要求 1 所述光柵型廣角耦合器，其特征在于，所述的等高等寬的獨立小方塊高和寬為幾十納米到幾百納米。