两级绝热耦合的光子系统技术方案

在一个实例中，耦合系统包括第一波导、至少一个第二波导和中介件。第一波导具有第一折射率n1和锥形端。至少一个第二波导各自具有第二折射率n2。中介件包括具有第三折射率n3和耦合器部分的第三波导，其中n1>n2>n3。第一波导的锥形端绝热耦合至至少一个第二波导中的一个的耦合器部分。至少一个第二波导中的一个的锥形端绝热耦合至中介件的第三波导的耦合器部分。耦合系统被构造为在第一波导和至少一个第二波导之间以及在至少一个第二波导和第三波导之间绝热耦合光。

【技术实现步骤摘要】
【国外来华专利技术】两级绝热耦合的光子系统
本文所讨论的实施方案涉及两级绝热耦合光子系统。
技术介绍
除非另有说明，否则本文所述的材料对于本申请中的权利要求来说不是现有技术，并且不因为包含在本节中就承认其为现有技术。将光耦合进或出硅(Si)光子集成电路(PIC)有两种常见的方案。例如，SiPIC上的表面光栅耦合器可将光耦合进或出SiPIC。然而，许多表面光栅耦合器高度依赖波长并且可具有相对小的通带。作为另一个实例，可以从SiPIC的边缘进行边缘耦合以将光耦合进或出SiPIC。然而，边缘耦合可能要求SiPIC具有切割小面(facet)，并且一些制造厂/制造商可能不能或不愿意试验这种工艺。本文要求保护的主题不限于解决任何缺点或只在诸如上述环境中工作的实施。相反，仅提供该背景以说明可以实践本文描述的一些实施的一个示例性

技术实现思路
提供本
技术实现思路
来以简化形式引入一些概念，这些概念在下面的详细描述中进一步描述。本
技术实现思路
不是旨在确定所要求保护的主题的主要特征或基本特征，也不旨在用于帮助确定所要求保护的主题的范围。本文描述的一些示例性实施方案一般地涉及两级绝热耦合的光子系统。在一个示例性实施方案中本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种耦合系统，包括：第一波导，其具有第一折射率n1和锥形端；至少一个第二波导，各自具有第二折射率n2；中介件，其包括具有第三折射率n3和耦合器部分的第三波导，其中：所述第一波导的所述锥形端绝热耦合至所述至少一个第二波导中的一个的耦合器部分；所述至少一个第二波导中的一个的锥形端绝热耦合至所述中介件的所述第三波导的所述耦合器部分；n1>n2>n3；并且所述耦合系统被构造为在所述第一波导和所述至少一个第二波导之间以及在所述至少一个第二波导和所述第三波导之间绝热耦合光。

【技术特征摘要】
【国外来华专利技术】2014.11.11 US 62/078,259;2015.02.24 US 62/120,194;1.一种耦合系统，包括：第一波导，其具有第一折射率n1和锥形端；至少一个第二波导，各自具有第二折射率n2；中介件，其包括具有第三折射率n3和耦合器部分的第三波导，其中：所述第一波导的所述锥形端绝热耦合至所述至少一个第二波导中的一个的耦合器部分；所述至少一个第二波导中的一个的锥形端绝热耦合至所述中介件的所述第三波导的所述耦合器部分；n1>n2>n3；并且所述耦合系统被构造为在所述第一波导和所述至少一个第二波导之间以及在所述至少一个第二波导和所述第三波导之间绝热耦合光。2.根据权利要求1所述的耦合系统，其中：所述第一波导具有第一光学模尺寸；所述至少一个第二波导中的每个具有第二光学模尺寸；所述中介件的所述第三波导具有第三光学模尺寸；所述第一光学模尺寸显著小于所述第二光学模尺寸；并且所述第二光学模尺寸显著小于所述第三光学模尺寸。3.根据权利要求2所述的耦合系统，其中所述中介件的所述第三波导的所述第三光学模尺寸基本类似于标准单模光纤的模尺寸，从而为从所述第一波导到单模光纤的光提供有效的光学耦合。4.根据权利要求1所述的耦合系统，其中所述第一波导和所述至少一个第二波导在硅(Si)光子体系中并在相同的Si光子集成电路工艺中制造，其中所述中介件的所述第三波导在不同的材料体系中形成，并单独附接到Si光子集成电路。5.根据权利要求1所述的耦合系统，其中所述第一波导包括硅(Si)芯和二氧化硅(SiO2)包层，使得所述第一波导包括Si波导，所述至少一个第二波导中的每个包括氮化硅(SiN)芯和SiO2包层，使得所述至少一个第二波导包括SiN波导。6.根据权利要求5所述的耦合系统，其中所述中介件的所述第三波导包含聚合物。7.根据权利要求5所述的耦合系统，其中所述中介件的所述第三波导包括高折射率玻璃波导。8.根据权利要求1所述的耦合系统，其中所述第一折射率n1的值在3至3.5的范围内，所述第二折射率n2的值在1.8至2.2的范围内。9.根据权利要求8所述的耦合系统，其中所述中介件的所述第三折射率的值在1.49至1.6的范围内。10.根据权利要求5所述的耦合系统，其中所述Si波导的所述锥形端的宽度从300至330纳米(nm)的第一宽度渐变到约80nm的尖端宽度，其中所述SiN波导的所述锥形端的宽度从600nm至1000nm的第一宽度渐变到170nm至230nm的尖端宽度。11.根据权利要求1所述的耦合系统，还包括：包括所述第一波导的多个第一波导，每个具有所述第一折射率n1、第一端和与所述第一端相反的锥形端；包括所述至少一个第二波导的多个第二波导；包括在所述中介件中的多个第三波导，每个具有所述第三折射率n3和耦合器部分，其中：所述多个第一波导中的每个的所述锥形端绝热耦合至所述多个第二波导中相应的一个的所述耦合器部分；所述多个第二波导中的每个的所述锥形端绝热耦合至所述多个第三波导中相应的一个的所述耦合器部分；所述中介件包括在其中形成有所述多个第三波导的高折射率玻璃波导块；所述多个第三波导包括多个接收中介件波导和多个发射中介件波导；在所述高折射率玻璃波导块的构造为耦合至光纤端连接器的输入/输出表面处，所述多个接收中介件波导和所述多个发射中介件波导的端具有双层布置，其构造成匹配与所述光纤端连接器耦合的接收光纤和发射光纤的布置。12.根据权利要求1所述的耦合系统，还包括：半导体激光器；第一透镜，其位于所述半导体激光器和所述中介件的所述第三波导的输入端之间的光路中；光学隔离器，其位于所述第一透镜之后的光路中；第二透镜，其位于所述光学隔离器之后的光路中；其中所述耦合系统被构造为将由所述半导体激光器发射并在所述中介件的所述第三波导中接收的光从所述第三波导绝热耦合至所述至少一个第二波导并且从所述至少一个第二波导绝热耦合至所述第一波导。13.根据权利要求1所述的耦合系统，其中：所述耦合系统还包括多个第二波导，所述多个第二波导包括所述至少一个第二波导、多个第二输入波导和第二输出波导，各自具有所述第二折射率n2；所述第二输出波导的耦合器部分绝热耦合至所述第一波导的锥形端；所述耦合系统还包括：波分复用器(WDM复用器)，其具有各自耦合至所述多个第二输入波导中相应的一个的多个输入以及耦合至所述第二输出波导的输出；包括在所述中介件中的多个第三波导，各自具有所述第三折射率n3和耦合器部分，其中所述多个第三波导中的每个的所述耦合器部分绝热耦合至所述多个第二输入波导中的相应的一个的锥形端；多个半导体激光器；多个第一透镜，各自位于所述多个半导体激光器中的相应的一个和所述多个第三波导中的相应的一个的输入端之间的相应光路中；多个光学隔离器，各自位于所述多个第一透镜中的相应的一个之后的相应光路中；以及多个第二透镜，各自位于所述多个光学隔离器中的相应的一个之后的相应光路中。14.根据权利要求1所述的耦合系统，其中：所述耦合系统还包括多个第二波导，各自具有所述第二折射率n2；所述多个第二波导中的第一个的锥形端绝热耦合至所述第三波导的耦合器部分；所述耦合系统还包括：阵列波导光栅(AWG)，其具有耦合至所述多个第二波导中的第一个第二波导的第一输入或输出和各自耦合至所述多个第二波导的其他中的相应的一个的多个第二输出或输入，以及包括所述第一波导的多个第一波导，各自具有所述第一折射率n1和锥形端，其中所述多个第一波导中的每个的所述锥形端绝热耦合至所述多个第二波导的其他中的相应的一个的耦合器部分。15.根据权利要求1所述的耦合系统，其中所述第一波导和所述至少一个第二波导形成在硅(Si)光子集成电路(PIC)中，所述耦合系统还包括接合至所述SiPIC的半导体芯片晶片，其中：所述半导体芯片包括光学耦合至所述第一波导的与所述第一波导的所述锥形端相反的端的有源光学器件；以及所述有源光学器件包括基于磷化铟(InP)的增益元件或基于InP的pin探测器。16.根据权利要求1所述的耦合系统，还包括硅(Si)光子集成电路(PI...

【专利技术属性】
技术研发人员：丹尼尔·马哈格里夫特，布赖恩·帕克，陈建肖，徐晓杰，吉勒斯·P·德诺耶，贝恩德·许布纳，
申请(专利权)人：菲尼萨公司，
类型：发明
国别省市：美国,US