一种基于定向耦合的多层波导路由交换设计方法与流程

技术特征：
1.一种基于定向耦合的多层波导路由交换设计方法，其特征在于：多根波导分别位于多个波导层，控制各个波导芯层结构尺寸以及波导间的相对位置，使得波导耦合区的芯层结构尺寸相同以满足相位匹配条件、耦合区处的波导间隔较小以能够发生耦合作用，根据耦合间隔调整耦合区长度，使得波导之间能够高效耦合。2.根据权利要求1所述的一种基于定向耦合的多层波导路由交换设计方法，其特征在于：通过建立多层波导模型并进行能量耦合仿真，确定在波导之间传递的能量完全转换或转换程度最大化时光波行进距离为耦合长度，并确定波导之间能够高效耦合的耦合区波导间隔及波导长度，波导光通路布线时耦合区的长度为最小耦合长度的奇数倍。3.根据权利要求1所述的一种基于定向耦合的多层波导路由交换设计方法，其特征在于：每层的波导与其他层的波导一一对应，中间层波导与对应的上层波导、下层波导之间各自形成对应的耦合区，使得光信号依次通过下层波导、中间层波导、上层波导进行传输实现多层波导间路由交换。4.根据权利要求3所述的一种基于定向耦合的多层波导路由交换设计方法，其特征在于：每层设置一根波导，中间层波导为s形波导，上层波导、下层波导均为直线形波导，s形波导的其中一个端部下方与下层波导匹配使两波导满足相位匹配条件实现光能量耦合转换，另一个端部上方与上层波导匹配使两波导满足相位匹配条件实现光能量耦合转换。5.根据权利要求3所述的一种基于定向耦合的多层波导路由交换设计方法，其特征在于：每层设置多根波导，中间层波导为s形波导，上层波导、下层波导均为直线形波导，中间层波导与上层波导、下层波导一一对应，且s形波导的其中一个端部下方与下层波导匹配使两波导满足相位匹配条件实现光能量耦合转换，另一个端部上方与对应的上层波导匹配使两波导满足相位匹配条件实现光能量耦合转换。6.根据权利要求4或5所述的一种基于定向耦合的多层波导路由交换设计方法，其特征在于：所述s形波导两端部为直线段，直线段与对应的直线形波导耦合，直线形波导在空间上相互平行，使得s形波导的两端部与对应的上下层直线形波导形成耦合区。7.根据权利要求4或5所述的一种基于定向耦合的多层波导路由交换设计方法，其特征在于：所述直线形波导、s形波导的截面均为相同的长方形或正方形。8.根据权利要求1所述的一种基于定向耦合的多层波导路由交换设计方法，其特征在于：在两个相邻层的波导中，其中一层有多根波导，在该层中不相邻的两个波导同另一层的同一根波导耦合。9.根据权利要求8所述的一种基于定向耦合的多层波导路由交换设计方法，其特征在于：相邻层的波导中，上层波导为s形波导，s形波导两端均为直线段，其中一个直线段与下层的其中一根直线形波导相匹配耦合，另一个直线段与下层的另一根直线形波导相匹配耦合。10.根据权利要求8所述的一种基于定向耦合的多层波导路由交换设计方法，其特征在于：相邻层的波导中，上层的波导为u形波导，u形波导两端均为直线段，其中一个直线段与下层的其中一根直线形波导匹配耦合，另一个直线段与下层的另一根直线形波导匹配耦合。

技术总结
一种基于定向耦合的多层波导路由交换设计方法，多根波导分别位于多个波导层，控制各个波导芯层结构尺寸以及波导间的相对位置，使得波导耦合区的芯层结构尺寸相同以满足相位匹配条件、耦合区处的波导间隔较小以能够发生耦合作用，根据耦合间隔调整耦合区长度，使得波导之间能够高效耦合。与现有技术相比，该发明的有益之处在于：根据本发明设计多层波导结构，该波导结构中的波导对应匹配的结构尺寸相等，在满足相位匹配条件的同时，在光路中能量耦合转换时损耗少；通过控制波导的结构尺寸、间隔的距离、耦合区长度，可以灵活地对多层波导结构进行布线，满足不同的需求；并且该多层波导结构中的波导分多层设置，加工工艺简单，降低了加工成本。降低了加工成本。降低了加工成本。


技术研发人员：赵静轩 郭建设 刘保卫
受保护的技术使用者：中航光电科技股份有限公司
技术研发日：2021.09.30
技术公布日：2022/1/14