一种基于狭缝结构的宽带多模式端面耦合器

技术特征：
1.一种基于狭缝结构的宽带多模式端面耦合器，其特征在于，所述多模式端面耦合器从下至上依次包括衬底、异构波导和掩埋层，所述异构波导包括第一芯层材料(
ⅰ
)构成的条形波导和第二芯层材料(
ⅱ
)构成的多级绝热缓变倒锥波导，其中多级绝热缓倒锥波导位于条形波导中；所述多级绝热缓变倒锥波导包括首尾相连的输入细直波导(ⅰ)、锥形的条形波导(ⅱ)、多级缓变的狭缝结构波导(ⅲ)和输出宽直波导(ⅳ)；所述异构波导用于实现少模光纤中多个线偏振(lp)模式到片上多模波导中对应多个模式的直接高效低串扰模式演变和转换。2.根据权利要求1所述的基于狭缝结构的宽带多模式端面耦合器，其特征在于，所述多级缓变的狭缝结构波导(ⅲ)包括n 1段波导宽度或者狭缝变化的狭缝结构波导，用于实现多个高阶模式直接转化，其中n≥13。3.根据权利要求2所述的基于狭缝结构的宽带多模式端面耦合器，其特征在于，所述多级缓变的狭缝结构波导(ⅲ)中第一段狭缝结构波导(1)与锥形的条形波导(ⅱ)的输出端相连，所述第一段狭缝结构波导(1)为波导狭缝宽度不变，波导宽度渐变的狭缝结构波导；所述多级缓变的狭缝结构波导(ⅲ)中第n 1段狭缝结构波导(n 1)与输出宽直波导(ⅳ)的输入端相连，所述第n 1段狭缝结构波导(n 1)为波导狭缝宽度变小，波导宽度也渐变的狭缝结构波导。4.根据权利要求1所述的基于狭缝结构的宽带多模式端面耦合器，其特征在于，所述第一芯层材料(
ⅰ
)构成的条形波导的横截面为正方形且尺寸在6
×
6μm2及以下。5.根据权利要求1所述的基于狭缝结构的宽带多模式端面耦合器，其特征在于，所述第二芯层材料(
ⅱ
)构成的多级缓变波导的高度为340nm。6.根据权利要求1所述的基于狭缝结构的宽带多模式端面耦合器，其特征在于，所述第一芯层材料(
ⅰ
)的折射率介于第二芯层材料(
ⅱ
)和掩埋层的折射率之间。7.根据权利要求1所述的基于狭缝结构的宽带多模式端面耦合器，其特征在于，所述的锥形的条形波导(ⅱ)用于实现两个不同偏振基模的直接转换。8.根据权利要求1所述的基于狭缝结构的宽带多模式端面耦合器，其特征在于，所述的多级缓变的狭缝结构波导(ⅲ)用于实现四个高阶模式的直接转换。9.根据权利要求1所述的基于狭缝结构的宽带多模式端面耦合器，其特征在于，所述第一芯层材料(
ⅰ
)为聚合物或者氮化硅，第二芯层材料(
ⅱ
)为硅。

技术总结
本发明公开了一种基于狭缝结构的宽带多模式端面耦合器，属于光互连通信器件领域。该多模式端面耦合器包括衬底、具有两种芯层材料的异构波导和掩埋层，异构波导包括第一芯层材料构成条形波导、第二芯层材料构成多级绝热缓变倒锥波导，其中倒锥波导位于条形波导中；所述多级绝热缓变倒锥波导，依次包括输入细直波导、锥形的条形波导、多级缓变的狭缝结构波导和输出宽直波导。基于模式演变原理，少模光纤内多个模式耦合到多级绝热缓变倒锥波导后，可以分别演变为片上的多模波导模式，具有低损耗、低串扰、大带宽的特点。本发明实现了模分复用技术在光纤-芯片光互连系统中的应用，对进一步地提升光纤-芯片互连系统的容量等领域的应用具有重大意义。应用具有重大意义。应用具有重大意义。


技术研发人员：王健 李康
受保护的技术使用者：华中科技大学
技术研发日：2022.07.15
技术公布日：2022/11/22