[發明專利]一種基于級聯錐形耦合器的聚合物三模式復用器

有效

• 申請號: 202110690128.5
• 申請日: 2021-06-22
• 公開（公告）號: CN113311537B
• 公開（公告）日: 2022-05-31
• 發明（設計）人: 尚玉玲;郭文杰;何翔
• 申請（專利權）人: 桂林電子科技大學
• 主分類號: G02B6/122
• 分類號: G02B6/122;G02B6/125;G02B6/14;G02B6/28
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1.一種基于級聯錐形耦合器的聚合物三模式復用器，其包括第一輸入直波導，第二輸入直波導，第三輸入直波導，第一少模錐形波導，第二少模錐形波導，第一單模錐形波導，第二單模錐形波導，第一S形彎曲波導，第二S形彎曲波導，第三S形彎曲波導，第四S形彎曲波導，第一輸出直波導，第二輸出直波導和第三輸出直波導，所述的第一單模錐形波導、第一少模錐形波導、第二單模錐形波導和第二少模錐形波導分別具有小頭端和大頭端；所述的第一輸入直波導寬度與第一S形彎曲波導寬度相等，所述的第一S形彎曲波導寬度與第一單模錐形大頭端寬度相等，所述的第二S形彎曲波導寬度與第一單模錐形小頭端寬度相等，所述的第一輸出直波導寬度與第二S形彎曲波導寬度相等，所述的第二輸入直波導寬度與第一少模錐形波導寬度小頭寬度相等，所述的第一少模錐形波導大頭寬度與第二少模錐形波導小頭寬度相等，所述的第二少模錐形波導大頭寬度與第二輸出波導寬度相等，所述的第三輸入直波導寬度與第三S形彎曲波導寬度相等，所述的第三S形彎曲波導寬度與第二單模錐形波導大頭寬度相等，所述的第二單模錐形波導小頭寬度與第四S形彎曲波導寬度相等，所述的第三輸出波導寬度與第四S形彎曲波導寬度相等；所述的第一輸入直波導高度，第一S形彎曲波導高度，第一單模錐形波導高度，第二S形彎曲波導高度，第一輸出直波導高度，第三輸入直波導高度，第三S形彎曲波導高度，第二單模錐形波導高度，第四S形彎曲波導高度和第三輸出直波導高度相等，所述的第二輸入直波導高度，第一少模錐形波導高度，第二少模錐形波導高度和第二輸出直波導高度相等；所述的第一輸入直波導的始端為所述的三模式復用器的第一輸入端，所述的第一輸入直波導的末端與所述的第一S形彎曲波導始端連接，所述的第一S形彎曲波導的末端與第一單模錐形波導的大頭端連接，所述的第一單模錐形波導的小頭端與第二S形彎曲波導的始端連接，所述的第二S形彎曲波導的末端與第一輸出波導的始端連接，所述的第一輸出波導的末端為所述三模式復用器的第一輸出端，所述的第二輸入波導的始端為所述的三模式復用器的第二輸入端，所述的第二輸入波導的末端與第一少模波導的小頭端連接，所述的第一少模波導的大頭端與第二少模波導的小頭端連接，所述的第二少模波導的大頭端與第二輸出波導的始端連接，所述的第二輸出波導的末端為所述三模式復用器的第二輸出端，所述的第三輸入波導的始端為所述的三模式復用器的第三輸入端；所述的第三輸入直波導的末端與所述的第三S形彎曲波導始端連接，所述的第三S形彎曲波導的末端與第二單模錐形波導的大頭端連接，所述的第一單模錐形波導的小頭端與第四S形彎曲波導的始端連接，所述的第四S形彎曲波導的末端與第三輸出波導的始端連接，所述的第三輸出波導的末端為所述三模式復用器的第三輸出端；所述的第一單模錐形波導在第一少模錐形波導的右側，所述的第一單模錐形波導與第一少模錐形波導間距離為2-4μm，所述的第一單模錐形波導與第一少模錐形波導長度相同，所述的第二單模錐形波導在第二少模錐形波導的左側，所述的第二單模錐形波導與第二少模錐形波導的間距離為3-5μm，所述的第二單模錐形波導與第二少模錐形波導的長度相同；將所述的第一輸入直波導寬度，第一S形彎曲波導寬度和第一單模錐形波導的大頭端的寬度記為W_1a，將所述的第一單模錐形波導的小頭端的寬度，第二S形彎曲波導寬度和第一輸出直波導寬度記為W_1b，將所述的第二輸入直波導寬度和第一少模錐形波導小頭寬度記為W_2a，將所述的第一少模錐形波導大頭寬度記為W_2b，將所述的第二少模錐形波導小頭寬度記為W_3a，將所述的第二少模錐形波導大頭寬度和第二輸出直波導寬度記為W_3b，將所述的第三輸入直波導寬度，第三S形彎曲波導寬度和第二單模錐形波導大頭寬度記為W_4a，將第二單模錐形波導小頭寬度，第四S形彎曲波導寬度和第三輸出直波導寬度記為W_4b，W_3b W_3a W_2a W_2b W_1a W_1b W_4aW_4b，所述的第一輸入直波導高度，第一S形彎曲波導高度，第一單模錐形波導高度，第二S形彎曲波導高度，第一輸出直波導高度，第三輸入直波導高度，第三S形彎曲波導高度，第二單模錐形波導高度，第四S形彎曲波導高度和第三輸出直波導高度記為H₁，所述的第二輸入直波導高度，第一少模錐形波導高度，第二少模錐形波導高度和第二輸出直波導高度記為H₂，所述的第一單模錐形波導小頭端，所述的第一單模錐形波導大頭端和所述的單模錐形波導的模式傳播常數滿足以下條件：β_1bβ₁β_1a，其中，β₁為所述的第一單模錐形波導的基模傳播常數，β_1b為寬度與第一單模錐形波導小頭端寬度相等的直波導中基模傳播常數，β_1a為寬度與第一單模錐形波導大頭端寬度相等的直波導中基模的模式傳播常數，所述的第二單模錐形波導小頭端，所述的第二單模錐形波導大頭端和所述的第二單模錐形波導的模式傳播常數滿足以下條件：β_4bβ₂β_4a，其中，β₂為所述的第二單模錐形波導的基模的模式傳播常數，β_4b為寬度與第二單模錐形波導小頭端寬度相等的直波導中基模的模式傳播常數，β_4a為寬度與第二單模錐形波導大頭端寬度相等的直波導中基模的模式傳播常數，所述的第一少模錐形波導大頭端，第一少模錐形波導小頭端和所述的第一少模錐形波導的模式傳播常數滿足以下條件：β_2aβ₃β_2b，其中，β₃為所述的第一少模錐形波導的基模的模式傳播常數，β_2a為寬度與第一少模錐形波導小頭端寬度相等的直波導中基模的模式傳播常數，β_2b為寬度與第一少模錐形波導大頭端寬度相等的直波導中基模的模式傳播常數，所述的第二少模錐形波導大頭端，第二少模錐形波導小頭端和所述的第二少模錐形波導的模式傳播常數滿足以下條件：β_3aβ₄β_3b，其中，β₄為所述的第二少模錐形波導的基模的模式傳播常數，β_3a為寬度與第二少模錐形波導小頭端寬度相等的直波導中基模的模式傳播常數，β_3b為寬度與第二少模錐形波導大頭端寬度相等的直波導中基模的模式傳播常數。