The invention relates to a broadband silicon nitride waveguide coupler based on subwavelength grating structure, composed of silicon nitride waveguide coupling structure two completely symmetrical around the same, straight waveguide input end is separated, passes through the conical waveguide bend into the coupling region, to the Zhou Qiguang gate structure, and then to the tapered waveguide bend to the output at the end of separation of the straight waveguide, the tapered waveguide is tapered from the middle straight waveguide width gradient on both sides for the small, zigzag width, zigzag spacing structure with the same grating structure, the waveguide width and height equal from A to Z. The coupler of silicon nitride broadband coupler grating structure design is the traditional sense of the terms can greatly broaden the bandwidth of transmission, low transmission loss, high coupling efficiency, stable performance, has important application prospects in the optical communication wavelength of 1550 nm.
【技术实现步骤摘要】
基于亚波长光栅结构的宽带氮化硅波导耦合器
本专利技术涉及一种光学器件,特别涉及一种基于亚波长光栅结构的宽带氮化硅波导耦合器。
技术介绍
氮化硅这一硅基材料在集成光电子器件方面有着广泛应用,具有从可见到红外的宽透射谱,其制作工艺与商用半导体加工工艺兼容等特性。基于氮化硅材料的光波导结构,与包覆层的折射率差值适中,器件尺寸在微米量级,制造容差较大,易于大规模商业化生产,且有关器件与外部光纤的耦合效率较高,传输损耗也比较低。在众多的光学集成器件中,定向耦合器是基本组成部分,可以应用于波长解复用器,偏振光束分光器,光学开关和生物传感器,定向耦合器由于其结构上简单,没有累赘的固有损耗等特性非常适用于光束分光,同时,定向耦合器简单易设计,其分光比可以通过改变耦合长度或波导间隔来调节。尽管定向耦合器被广泛应用但它的带宽很窄且有严格的制造容差,这是由于在交叉耦合中必须满足严格的相位匹配条件,鉴于该缺点,目前有几种方法被提出以拓宽定向耦合器的带宽:1、通过在马赫森德干涉仪中连接耦合器的方法带宽有所改善但以更大的器件封装尺寸为代价【在先技术1:J.FengandR.Akimoto,Jpn.J.Appl.Phys.54,04DG08(2015)】。2、通过在耦合区采用特定的锥形波导,非对称耦合器可以获得宽带宽但同样极大增加了封装尺寸【在先技术2:G.Paloczi,A.Eyal,andA.Yariv,IEEEPhoton.Technol.Lett.16,515–517(2004)】。3、将耦合器的形状弯曲虽然有效但会导致相位响应的退化【在先技术3:D.DaiandJ.E.Bow ...
【技术保护点】
一种基于亚波长光栅结构的宽带氮化硅波导耦合器,其特征在于,由两个完全左右前后对称的结构相同的氮化硅波导耦合组成,输入端为分离的直波导,经过弯曲的锥形波导进入耦合区,到周期光栅结构波导,再到弯曲的锥形波导到输出端分离的直波导,锥形波导中间为从直波导宽度渐变小的锥形,两边为等宽的锯齿形,锯齿形的间隔结构与光栅结构相同,该波导耦合器从头到尾宽度和高度完全相等。
【技术特征摘要】
1.一种基于亚波长光栅结构的宽带氮化硅波导耦合器,其特征在于,由两个完全左右前后对称的结构相同的氮化硅波导耦合组成,输入端为分离的直波导,经过弯曲的锥形波导进入耦合区,到周期光栅结构波导,再到弯曲的锥形波导到输出端分离的直波导,锥形波导中间为从直波导宽度渐变小的锥形,两边为等宽的锯齿形,锯齿形的间隔结构与光栅结构相同,该波导耦合器从头到尾宽度和高度完全相等。2.根据权利要求1所述基于亚波长光栅结构的宽带氮化硅波导耦合器,其特征在于,所述弯曲的锥形波导为S形的锥形波导,入射端两直波导间距是光栅结构波导间距的十倍以上。3.根据权利要求1或2所...
【专利技术属性】
技术研发人员:冯吉军,顾昌林,曾和平,
申请(专利权)人:上海理工大学,
类型:发明
国别省市:上海,31
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