[發明專利]一種偏移絕熱導波系統

有效

• 申請號: 202210546766.4
• 申請日: 2022-05-18
• 公開（公告）號: CN114895402B
• 公開（公告）日: 2023-07-18
• 發明（設計）人: 梁圖祿;榮巍巍;周沁蓓;陸芊杏
• 申請（專利權）人: 南通大學
• 主分類號: G02B6/12
• 分類號: G02B6/12;G02B6/122
• 代理公司: 南京瑞弘專利商標事務所(普通合伙) 32249
• 代理人: 吳旭

本發明公開了一種偏移絕熱導波系統，包括芯硅和包層。在垂直光束傳播方向上，將所述芯硅從上而下劃分為頂層、中層以及底層，頂層厚hsubgt;1/subgt;，中層厚hsubgt;2/subgt;，底層硅厚hsubgt;3/subgt;；在光束傳播方向上，從輸入端到輸出端，將芯硅劃分成兩端段，第一段的頂層的上邊界是直線段，下邊界為斜線段，第一段的頂層寬從wsubgt;L/subgt;縮小到wsubgt;R/subgt;，中層寬保持wsubgt;L/subgt;不變；第二段的頂層寬保持wsubgt;R/subgt;不變，中層的上下邊界為對稱的斜線段，第二段的中層寬從wsubgt;L/subgt;逐漸增大到Wsubgt;R/subgt;。本發明采用了數值化的思想，將需要設計的結構在光波傳播方向上分成了若干片段，對每一片段分別進行設計，獲得偏移絕熱導波結構的數值化結果，大幅縮短整個結構的長度，實現光子集成芯片更高集成度的目標。

技術領域

本發明涉及一種偏移絕熱導波系統。

背景技術

光子器件技術的進步可以使越來越小的光子器件集成到芯片上。絕熱器件的最新發展為亞波長或亞微米尺寸級的集成光子器件提供了可能，這些器件對近場光學成像、高密度光數據存儲以及低功率光信號互連等技術的發展有重要作用。絕熱器件（adiabaticdevices）是光子集成芯片中連接各種光學功能單元的“連接器”，為提高集成度實現更小尺寸以滿足新一代信息技術發展的需求，絕熱器件的優化設計在未來大規模光子集成芯片中占有舉足輕重的地位。

基于絕緣體上硅（Silicon-on?Insulator,?SOI）結構的硅波導由于能夠實現低成本、良好的模式限制以及與CMOS工藝技術的兼容性而備受關注。因此，可以實現光學元件的高密度集成和大規模生產。SOI脊形波導是光子集成芯片的基本組件之一。脊形波導和條形波導之間存在顯著差異，通過根據應用需求選擇不同的上包層材料，條形波導在垂直方向上可以對稱或不對稱。對于脊形波導，它在垂直方向上總是不對稱的。脊形波導本身是多模的，通常要將需要的模式能夠在短距離內以絕熱方式移動，從而在空間上將脊形波導中的模態功率傳輸到另一個波導，同時將其他不必要的耦合降到最低。

發明內容

發明目的：針對上述現有技術，提出一種偏移絕熱導波系統，用于光子集成芯片中波導有偏移時的波導結構連接。

技術方案：一種偏移絕熱導波系統，包括芯硅，在垂直光束傳播方向上，將所述芯硅從上而下劃分為頂層、中層以及底層，頂層厚 h₁，中層厚 h₂，底層硅厚 h₃；在光束傳播方向上，從輸入端到輸出端，將所述芯硅劃分成兩端段，第一段的頂層的上邊界是直線段，下邊界為斜線段，第一段的頂層寬從 w_L縮小到 w_R，中層寬保持 w_L不變；第二段的頂層寬保持 w_R不變，中層的上下邊界為對稱的斜線段，第二段的中層寬從 w_L逐漸增大到 W_R。

進一步的，在所述芯硅外設有包層，所述包層材料為SiO₂。