[發明專利]一種基于紫外灰度光刻法制備的非等高光波導定向模式耦合器

在審

• 申請號: 202110430087.6
• 申請日: 2021-04-21
• 公開（公告）號: CN113204074A
• 公開（公告）日: 2021-08-03
• 發明（設計）人: 王廷云;王雪婷;鄧傳魯;黃懌;張小貝
• 申請（專利權）人: 上海大學
• 主分類號: G02B6/122
• 分類號: G02B6/122;G02B6/125;G02B6/13;G02B6/26;G03F7/20
• 代理公司: 上海上大專利事務所(普通合伙) 31205
• 代理人: 何文欣

1.一種基于紫外灰度光刻法的非等高的光波導定向模式耦合器，包括基底、波導下包層、波導芯層和波導上包層，其特征在于：所述波導芯層被波導上包層和波導下包層所包覆，由一根高度和寬度相對較大的直光波導(1)以及相對較小的含S型結構的彎曲光波導(2)組成；兩根波導在同一水平面上并排放置，其中，彎曲光波導(2)由兩個直波導結構和一個連接直波導的S波導結構組成；改變直光波導(1)和彎曲光波導(2)的芯層寬度，使得直光波導(1)中的模式與彎曲光波導(2)中的模式的有效折射率相等，實現模式中序數m相同且n不同的模式耦合；芯層材料使用正性光刻膠，并通過紫外灰度光刻技術，實現在不增加工藝流程的同時制備不等高波導結構，得到二維維度上非等高的光波導定向模式耦合器。

2.根據權利要求1所述基于紫外灰度光刻法的非等高的光波導定向模式耦合器，其特征在于：非等高的結構實現在模式中序數m相同且n不同的模式間的耦合，從而實現等高光波導定向模式耦合器只能實現序數m不同的模式間耦合。

3.根據權利要求1所述基于紫外灰度光刻法的非等高的光波導定向模式耦合器，其特征在于：所述的直光波導(1)和彎曲光波導(2)的高度和寬度分別為h₁、h₂和w₁、w₂，且滿足h₁h₂，w₁w₂，并使得直光波導(1)中的模式與彎曲光波導(2)中的模式的有效折射率相等，滿足模式相位匹配條件；

直光波導(1)和彎曲光波導(2)在同一水平面上并排放置，彎曲光波導(2)包括了兩個直波導結構和一個S型波導結構，第一個直波導結構實現模式耦合，其耦合長度為L，第二個直波導結構通過S型光波導結構遠離直光波導(1)，保證能量轉移；為實現最高效率的耦合，直光波導(1)與彎曲光波導(2)耦合區域的直波導結構間的有效間距為D。

4.根據權利要求1所述基于紫外灰度光刻法的非等高的光波導定向模式耦合器，其特征在于：采用紫外灰度光刻工藝，利用無掩模光刻機生成的灰度掩模板對旋涂的芯層材料進行紫外灰度光刻；使用正性光刻膠作為波導芯層材料，灰度掩模圖案的形狀與波導芯層結構的俯視圖一致。