光耦合装置制造方法及图纸

一种光耦合装置，其包括一个基底、一个形成于所述基底上的平板光波导及一个形成于所述平板光波导上的介质光栅薄膜。所述平板光波导用于与一个激光光源对接以接收所述激光光源发出的发散的激光束，所述介质光栅薄膜包括一个第一介质光栅及一个与所述第一介质光栅间隔设置的第二介质光栅。所述第一介质光栅位于所述激光光源的出射光路并用于将所述发散的激光束汇聚为平行的激光束。所述第二介质光栅位于所述第一介质光栅的出射光路并用于汇聚所述平行激光束并将汇聚的所述平行光束耦合至一光学元件。如此，介质光栅薄膜与所述平板光波导构成加载型光波导汇聚所述激光光源发射的激光束，从而提高光利用率。

【技术实现步骤摘要】
光耦合装置
本专利技术涉及集成光学装置，特别涉及一种光耦合装置。
技术介绍
集成光学中普遍采用方向性较佳的激光作为光源，然而激光发出的光束仍具有一定的发散角，如果直接让光源与光学元件对接，光束中的发散光线将无法进入光学元件，光利用率低。因此，如何将光源耦合至光学元件以使发散的光束汇聚入光学元件以提高光利用率是一个重要课题。
技术实现思路
有鉴于此，有必要提供一种能够提高光利用率的光耦合装置。一种光耦合装置，其包括一个基底、一个形成于所述基底上的平板光波导及一个形成于所述平板光波导上的介质光栅薄膜。所述平板光波导用于与一个激光光源对接以接收所述激光光源发出的发散的激光束，所述介质光栅薄膜包括一个第一介质光栅及一个与所述第一介质光栅间隔设置的第二介质光栅。所述第一介质光栅位于所述激光光源的出射光路并用于将所述发散的激光束汇聚为平行的激光束。所述第二介质光栅位于所述第一介质光栅的出射光路并用于汇聚所述平行激光束并将汇聚的所述平行光束耦合至一光学元件。根据集成光学理论，所述第一介质光栅及第二介质光栅例如均设置成啁啾光栅(chirpedgrating)，进一步根据所述激光光源与光学元件之间的相对位置，合理设置第一介质光栅及第二介质光栅的结构从而使激光光源发出的激光束耦合至所述光学元件。附图说明图1为本专利技术提供的光耦合装置的结构示意图。图2为图1的光耦合装置沿线II-II的剖面示意图。图3为图1中的第一介质光栅的平面示意图。主要元件符号说明光耦合装置10基底110顶面111侧面112平板光波导120介质光栅薄膜130第一介质光栅131第一矩形凸条1311第二矩形凸条1312第一对称轴O第二介质光栅132第三矩形凸条1321第四矩形凸条1322第二对称轴A矩形凹槽133激光光源20激光束21光学元件30如下具体实施方式将结合上述附图进一步说明本专利技术。具体实施方式下面将结合附图对本专利技术实施方式作进一步的详细说明。请参阅图1及图2，本专利技术实施方式提供的光耦合装置10包括一个基底110、一个形成于所述基底110上的平板光波导120及一个形成于所述平板光波导120上的介质光栅薄膜130。所述基底110基本呈矩形，并包括一个顶面111及一个与所述顶面111垂直连接的侧面112。考虑到铌酸锂扩散金属钛(单质)可以形成折射率渐变型的加载光波导，因此，所述基底110的材料采用铌酸锂晶体。在其他实施方式中，所述基底110也可以是陶瓷或塑料等材料，通过半导体制程在陶瓷或塑料的基底110上形成半导体材料如二氧化硅、硅等材料从而形成的所述平板光波导120。所述平板光波导120通过向所述顶面111镀上金属钛后高温将金属钛扩散入所述基底110而形成。在本实施方式中，对应所述基底110的形状，所述平板光波导120为矩形，所述顶面111即为所述平板光波导120的顶面，所述侧面112即为所述平板光波导120的侧面。所述平板光波导120用于与一个激光光源20对接以接收所述激光光源20发出的激光束21。所述介质光栅薄膜130通过在所述顶面111上通过溅射镀膜、蒸镀或涂布一层高折射率材料膜而形成，所述高折射率材料可二氧化硅、二氧化硅掺硼或磷的混合物或有机化合物。本实施方式中，所述介质光栅薄膜130为涂布于所述顶面111上的有机化合物，且通过在所述有机化合物的介质光栅薄膜130上采用黄光蚀刻(黄光微影)工艺蚀刻从而形成一个第一介质光栅131及一个与所述第一介质光栅间隔设置的第二介质光栅132。本实施方式中，所述第一介质光栅131为一个啁啾光栅。所述第一介质光栅131包括一个位于中间的第一矩形凸条1311及多个对称分布于所述第一矩形凸条1311两侧的第二矩形凸条1312，所述第一矩形凸条1311及所述第二矩形凸条1312的数量之和为奇数，所述第一矩形凸条1311与多个第二矩形凸条1312互相平行间隔设置，所述第一矩形凸条1311的宽度大于每个第二矩形凸条1312的宽度，且从所述第一矩形凸条1311到远离所述第一矩形凸条1311的方向，所述多个第二矩形凸条1312的宽度越来越小，而所述第二矩形凸条1312与第一矩形凸条1311及相邻两个第二矩形凸条1312之间的间隙也越来越小。请参阅图3，本实施方式中，所述第一矩形凸条1311包括一个与所述平板光波导120相背的矩形上表面。该第一矩形凸条1311的矩形上表面包括两条长边及两条宽边。以所述第一矩形凸条1311的矩形上表面的两条宽边的中心点的连线作为第一对称轴O，所述第一介质光栅131的的矩形上表面的其中一条宽边的延伸方向为x轴，所述第一对称轴O于x轴的相交点为原点，沿所述第一对称轴O到远离所述第一对称轴O的方向为x轴正向，以所述激光束21在x处与原点处的相位差为y轴，根据平板光波导波动理论可得：其中x＞0，则所述第一介质光栅131的第n个边界xn满足如下条件：其中，n为正整数，yn＝nπ，a及k为常数与衍射型光波导透镜的焦距相关。如此，可推得：而x＜0的情况，即所述第一对称轴O左边的所述第一介质光栅1311的边界可通过对称性获得。请再次参阅图1，所述第二介质光栅132结构与所述第一介质光栅131的结构完全相同，也为一个啁啾光栅且关于一个第二对称轴A对称。所述第二介质光栅132包括一个位于中间的第三矩形凸条1321及多个对称分布于所述第三矩形凸条1321两侧的第四矩形凸条1322，所述第三矩形凸条1321及所述第四矩形凸条1322的数量之和为奇数，所述第三矩形凸条1321与多个第四矩形凸条1322互相平行间隔设置，所述第三矩形凸条1321的宽度大于每个第四矩形凸条1322的宽度，且从所述第三矩形凸条1321到远离所述第三矩形凸条1321的方向，所述多个第四矩形凸条1322的宽度越来越小，而所述第四矩形凸条1322与第三矩形凸条1321及相邻两个第四矩形凸条1322之间的间隙也越来越小。所述第一介质光栅131及所述第二介质光栅132之间开设有一个矩形凹槽133。所述矩形凹槽133的宽度即所述第一介质光栅131与所述第二介质光栅132之间的距离。所述第一对称轴O对准所述第二对称轴A。每一个第二矩形凸条1312对准对应一个第四矩形凸条1322。所述激光光源20采用分布式反馈激光器(distributedfeedbacklaser,DFB)，其属于侧面发射的半导体激光器，可以通过芯片焊接(diebond)方式将发光的侧面直接焊接到所述侧面112上，且所述激光光源20的中心轴对准所述第一对称轴O入射。当然，所述激光光源20也可以采用其他类型激光光源，并通过其他方式设置。所述第一介质光栅131位于所述激光光源的出射光路。所述第二介质光栅132位所述第一介质光栅131的出射光路。所述光耦合装置10还进一步包括一设置于所述第二介质光栅132的出光光路上的光学元件30所述，所述光学元件30的中心轴对准所述第三矩形凸条1321的中心轴，如此所述第一矩形凸条1311、所述第二矩形凸条1312、所述第三矩形凸条1321及所述第四矩形凸条1322均平行于所述激光光源20及所述光学元件30的中心轴的连线设置。所述光学元件30可以为条状光波导、光纤或者分光器(splitter)。本实施方式中，所述光学元件30为条状光波导。使用时，所述激光本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种光耦合装置，其包括一个基底、一个形成于所述基底上的平板光波导及一个形成于所述平板光波导上的介质光栅薄膜；所述平板光波导用于与一个激光光源对接以接收所述激光光源发出的发散的激光束，所述介质光栅薄膜包括一个第一介质光栅及一个与所述第一介质光栅间隔设置的第二介质光栅；所述第一介质光栅位于所述激光光源的出射光路并用于将所述发散的激光束汇聚为平行的激光束；所述第二介质光栅位于所述第一介质光栅的出射光路并用于汇聚所述平行的激光束并将汇聚的所述平行光束耦合至一光学元件。

【技术特征摘要】
1.一种光耦合装置，其包括一个基底、一个形成于所述基底上的平板光波导及一个形成于所述平板光波导上的介质光栅薄膜；所述平板光波导用于与一个激光光源对接以接收所述激光光源发出的发散的激光束，所述介质光栅薄膜包括一个第一介质光栅及一个与所述第一介质光栅间隔设置的第二介质光栅；所述第一介质光栅位于所述激光光源的出射光路并用于将所述发散的激光束汇聚为平行的激光束；所述第二介质光栅位于所述第一介质光栅的出射光路并用于汇聚所述平行的激光束并将汇聚的所述平行光束耦合至一光学元件。2.如权利要求1所述的光耦合装置，其特征在于，所述第一介质光栅是一个啁啾光栅，所述第一介质光栅包括一个位于中间的第一矩形凸条及多个对称分布于所述第一矩形凸条两侧的第二矩形凸条，所述第一矩形凸条及所述第二矩形凸条的数量之和为奇数，所述第一矩形凸条与多个第二矩形凸条均为矩形且互相平行设置，所述第一矩形凸条的宽度大于每个第二矩形凸条的宽度，且从所述第一矩形凸条到远离所述第一矩形凸条的方向，所述多个第二矩形凸条的宽度越来越小，而所述第二矩形凸条与第一矩形凸条及相邻两个第二矩形凸条之间的间隙也越来越小。3.如权利要求2所述的光耦合装置，其特征在于，所述第一矩形凸条包括一个与所述平板光波导相背的矩形上表面，所述矩形上表面包括两条长边及两条宽边，以所述矩形上表面的两条宽边的中心点的连线作为第一对称轴，以所述矩形上表面的其中一条宽边的延伸方向为x轴，所述第一对称轴与x轴的相交点为原点，沿所述第一对称轴到远离所...

【专利技术属性】
技术研发人员：黄新舜，
申请(专利权)人：鸿富锦精密工业深圳有限公司，鸿海精密工业股份有限公司，
类型：发明
国别省市：广东;44