[發明專利]模斑轉換器和光子器件

有效

• 申請號: 202110440944.0
• 申請日: 2021-04-23
• 公開（公告）號: CN113093333B
• 公開（公告）日: 2023-04-11
• 發明（設計）人: 梁寒瀟;宋一品;周穎聰;巫海蒼;毛文浩;宋時偉;孫維祺;俞清揚
• 申請（專利權）人: 南京刻得不錯光電科技有限公司
• 主分類號: G02B6/14
• 分類號: G02B6/14
• 代理公司: 北京市漢坤律師事務所 11602
• 代理人: 王其文;張濤

本公開提供一種模斑轉換器和光子器件。模斑轉換器包括相平行的第一端面和第二端面，且包括襯底及位于襯底的一側且沿遠離襯底的方向依次設置的隔離層、第一波導和覆蓋層，第一波導包括平板層和脊棱層，平板層包括延伸至第一端面的第一寬端、以及延伸至第二端面或者與第二端面具有間距的第一窄端，平板層的寬度從第一寬端向第一窄端呈梯度減小且包括與第一窄端鄰接的第一等寬部分；脊棱層包括延伸至第一端面的第二寬端、以及與第一窄端之間具有間距的第二窄端，脊棱層的寬度從第二寬端向第二窄端呈梯度減小且包括與第二窄端鄰接的第二等寬部分，覆蓋層延伸至第二端面、且延伸至至少覆蓋第二等寬部分的遠離第二端面的一端。

技術領域

本公開涉及光子技術領域，特別是涉及一種模斑轉換器和光子器件。

背景技術

光波導是引導光波在其中傳播的介質裝置，又稱介質光波導。光波導主要包括兩大類：一類是集成光波導，包括平面介質光波導和條形介質光波導，它們通常作為光電集成器件中的一部分，因此被稱為集成光波導；另一類是圓柱形光波導，通常被稱為光纖。

集成光波導與光纖的耦合技術在光通信、微波光電子、激光束偏轉、波前調制等領域都有著非常廣泛和重要的應用，其中，端面耦合是集成光波導與光纖耦合較常采用的一種方式。

然而，由于集成光波導與光纖的模斑差異較大，如何提高兩者耦合的效率，一直是本領域技術人員研究的重要課題。

發明內容

本公開提供了一種模斑轉換器和光子器件，以提高集成光波導與光纖之間的耦合效率。

根據本公開的一方面，提供了一種模斑轉換器，包括配置為與集成光波導耦合的第一端面，以及與所述第一端面相平行的、配置為與光纖耦合的第二端面，所述模斑轉換器包括：

襯底；

隔離層，位于所述襯底的一側并且在所述襯底上的正投影與所述襯底基本重合；

第一波導，位于所述隔離層的遠離所述襯底的一側，包括：

平板層，包括延伸至所述第一端面的第一寬端、以及延伸至所述第二端面或者與所述第二端面之間具有間距的第一窄端，所述平板層的寬度從所述第一寬端向所述第一窄端呈梯度減小并且包括與所述第一窄端鄰接的第一等寬部分，其中，寬度方向平行于所述襯底且平行于所述第一端面；和

脊棱層，層疊設置于所述平板層的遠離所述襯底的一側，所述脊棱層包括延伸至所述第一端面的第二寬端、以及與所述第一窄端之間具有間距的第二窄端，所述脊棱層的寬度從所述第二寬端向所述第二窄端呈梯度減小并且包括與所述第二窄端鄰接的第二等寬部分；

覆蓋層，位于所述第一波導的遠離所述襯底的一側，延伸至所述第二端面、且延伸至至少覆蓋所述第二等寬部分的遠離所述第二端面的一端，所述覆蓋層的靠近所述第二端面的一部分和所述隔離層的靠近所述第二端面的一部分構成第二波導。

在一些實施例中，所述平板層包括沿遠離所述第一窄端的方向依次設置的所述第一等寬部分、第一漸寬部分、第三等寬部分、第二漸寬部分和第四等寬部分，所述脊棱層包括沿遠離所述第二窄端的方向依次設置的所述第二等寬部分、第三漸寬部分和第五等寬部分，其中，所述第一漸寬部分、所述第二漸寬部分和所述第三漸寬部分中的任意一個的寬度沿遠離所述第二端面的方向漸變增大。

在一些實施例中，所述覆蓋層延伸至至少覆蓋所述第三漸寬部分的遠離所述第二端面的一端。

在一些實施例中，所述覆蓋層在所述襯底上的正投影呈矩形，并且所述覆蓋層的寬度大于所述第三等寬部分的寬度。

在一些實施例中，所述覆蓋層覆蓋整個所述第一波導，所述覆蓋層的寬度沿遠離所述第二端面的方向呈梯度增大；