一种光子集成芯片及其耦合结构的制作方法

技术特征：
1.一种光子集成芯片的耦合结构，所述耦合结构包括基板、设于基板上的波导层和覆盖层，其特征在于：所述波导层设有模斑变换区和耦合区，所述耦合结构还包括设于所述耦合区上方的偏转棱镜；所述偏转棱镜包括临近所述耦合区的底面，以及与所述底面相对倾斜设置的倾斜面；所述偏转棱镜的折射率大于所述耦合区的有效折射率，以使光信号在所述耦合区与所述偏转棱镜之间折射传输。2.根据权利要求1所述的耦合结构，其特征在于：所述耦合区包括二维光子晶体结构或者三维光子晶体结构。3.根据权利要求2所述的耦合结构，其特征在于：所述二维光子晶体结构或三维光子晶体结构的周期和占空比配置为使得所述耦合区内传输的光信号的tm模式和te模式具有相同的有效折射率。4.根据权利要求2所述的耦合结构，其特征在于：所述二维光子晶体结构的周期小于λ/(n1 n2)，其中λ为所述耦合区内传输的光信号的波长，n1为所述耦合区的有效折射率，n2为所述覆盖层的折射率。5.根据权利要求1所述的耦合结构，其特征在于：所述偏转棱镜与所述覆盖层键合固定在一起；或者，所述偏转棱镜通过胶水与所述覆盖层粘结固定在一起。6.根据权利要求1所述的耦合结构，其特征在于：所述偏转棱镜包括硅棱镜。7.根据权利要求1所述的耦合结构，其特征在于：所述模斑变换区包括一楔形结构，所述楔形结构相对较宽的一端连接所述耦合区，相对较窄的一端连接所述光子集成芯片的波导。8.根据权利要求7所述的耦合结构，其特征在于：所述楔形结构为楔形亚波长光栅。9.根据权利要求1
‑
8任一项所述的耦合结构，其特征在于：所述耦合区的表面的尺寸在3
‑
130微米范围内。10.根据权利要求1
‑
8任一项所述的耦合结构，其特征在于：所述偏转棱镜的所述底面与所述耦合区的表面平行，或者所述偏转棱镜的所述底面与所述耦合区的表面相对倾斜设置。11.根据权利要求10所述的耦合结构，其特征在于：所述底面与所述耦合区的表面相对倾斜的角度小于或等于8
°
。12.根据权利要求1
‑
8任一项所述的耦合结构，其特征在于：所述偏转棱镜的所述倾斜面与所述底面之间的夹角θ满足n3×
sinθ＝n1×
sin(π/2)，其中n3为所述偏转棱镜的折射率，n1为所述耦合区的有效折射率。13.一种光子集成芯片，其特征在于：包括权利要求1
‑
12任一项所述的光子集成芯片的耦合结构，所述耦合结构用于所述光子集成芯片与外部元件之间的光耦合；所述光子集成芯片还设有光波导，所述耦合结构的模斑变换区分别连接所述光波导和所述耦合结构的耦合区。

技术总结
本申请公开了一种光子集成芯片及其耦合结构，该光子集成芯片包括基板、设于基板上的波导层和覆盖层；其耦合结构包括基板、设于基板上的波导层、覆盖层和偏转棱镜，该波导层设有模斑变换区和耦合区，偏转棱镜设于耦合区上方；该偏转棱镜包括临近耦合区的底面，以及与该底面相对倾斜设置的倾斜面；偏转棱镜的折射率大于耦合区的有效折射率，以使光信号在耦合区与偏转棱镜的底面之间折射，从耦合区折射到偏转棱镜内，或者从偏转棱镜折射到耦合区内。本申请采用高折射率棱镜在芯片上波导与芯片外元件之间进行折射耦合，具有带宽高、插损小等优点，还可减小偏振相关损耗，特别适用于芯片与光纤之间的耦合。片与光纤之间的耦合。片与光纤之间的耦合。


技术研发人员：林天华 郭德汾 李显尧
受保护的技术使用者：苏州旭创科技有限公司
技术研发日：2020.12.02
技术公布日：2021/9/17