两级绝热耦合的光子系统技术方案

在一个实例中，光子系统包括具有Si基底的Si PIC、形成于Si基底上的SiO2隐埋氧化物、第一层和第二层。第一层形成于SiO2隐埋氧化物上方，并且包括在第一端和与所述第一端相对的锥形端具有耦合器部分的SiN波导。第二层形成于SiO2隐埋氧化物上方并在第一层上方或下方垂直移位。第二层包括Si波导，其具有与SiN波导的耦合器部分在两个正交方向上对齐的锥形端，使得所述Si波导的锥形端在两个正交方向上重叠并且平行于所述SiN波导的耦合器部分。SiN波导的锥形端被构造为绝热耦合至中介件波导的耦合器部分。

Two stage adiabatic coupled photon system

In one example, the photon system including SiO2 Si hidden with a Si substrate PIC, Si formed on the substrate, the first buried oxide layer and the second layer. The first layer is formed above the SiO2 buried oxide and includes an SiN waveguide having a coupler portion at the first end and at the tapered end opposite the first end. The second layer is formed above the SiO2 hidden oxide and is vertically shifted above or below the first layer. The second layer consists of Si waveguide, which is part of the SiN waveguide coupler with tapered alignment in two orthogonal directions of the end of the Si, makes the tapered end of the waveguide in two orthogonal directions overlap and parallel to the waveguide coupler SiN part. The tapered end of the SiN waveguide is configured to be coupled to the waveguide portion of the dielectric waveguide in an adiabatic manner.

【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】
一种光子系统，包括硅(Si)光子集成电路(PIC)偏振分路器或合路器，其中所述Si PIC偏振分路器或合路器包括：形成在硅(Si)光子集成电路(PIC)的第一层中的第一氮化硅(SiN)波导；形成在所述Si PIC的所述第一层中的第二SiN波导；和形成在所述Si PIC的第二层中的第一Si波导，所述第一Si波导包括接近所述第一SiN波导的第一端并绝热耦合至所述第一SiN波导的所述第一端的第一锥形端，所述第一Si波导还包括接近所述第二SiN波导的第一端并绝热耦合至所述第二SiN波导的所述第一端的第二锥形端；其中所述第一Si波导的所述第一锥形端的尖端宽度比TE最大锥形宽度窄，以允许所述第一SiN波导...

【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;1.一种光子系统，包括硅(Si)光子集成电路(PIC)偏振分路器或合路器，其中所述SiPIC偏振分路器或合路器包括：形成在硅(Si)光子集成电路(PIC)的第一层中的第一氮化硅(SiN)波导；形成在所述SiPIC的所述第一层中的第二SiN波导；和形成在所述SiPIC的第二层中的第一Si波导，所述第一Si波导包括接近所述第一SiN波导的第一端并绝热耦合至所述第一SiN波导的所述第一端的第一锥形端，所述第一Si波导还包括接近所述第二SiN波导的第一端并绝热耦合至所述第二SiN波导的所述第一端的第二锥形端；其中所述第一Si波导的所述第一锥形端的尖端宽度比TE最大锥形宽度窄，以允许所述第一SiN波导和所述第一Si波导之间的光的TE偏振的绝热耦合相对于光的TM偏振的耦合效率具有高效率，所述第一Si波导的所述第一锥形端的尖端宽度比TM最大锥形宽度宽，在所述TM最大锥形宽度之上阻止所述第一SiN波导和所述第一Si波导之间的光的所述TM偏振的绝热耦合相对于所述TE偏振的耦合效率具有高效率；并且其中，所述Si波导的所述第二锥形端的尖端宽度比所述TE最大锥形宽度窄，以允许所述第一Si波导和所述第二SiN波导之间的光的所述TE偏振的绝热耦合相对于所述TM偏振的耦合效率具有高效率，Si波导的所述第二锥形端的尖端宽度比所述TM最大锥形宽度宽，在所述TM最大锥形宽度之上阻止所述第一Si波导和所述第二SiN波导之间的光的所述TM偏振的绝热耦合相对于所述TE偏振的耦合效率具有高效率。2.根据权利要求1所述的光子系统，其中：所述SiPIC偏振分路器或合路器包括SiPIC偏振分路器，所述第一SiN波导的所述第一端包括所述第一SiN波导的输入端，所述第二SiN波导的所述第一端包括所述第二SiN波导的输入端；并且输入到所述第一SiN波导的TE偏振基本上被引导到所述第二SiN波导，输入到所述第一SiN波导的TM偏振基本上保留在所述第一SiN波导中，以在与所述第一SiN波导和所述第二SiN波导中的每一者的输入端相反的所述第一SiN波导和所述第二SiN波导中的每一者的输出端处获得期望的TE偏振的光功率相对于TM偏振的光功率之比。3.根据权利要求2所述的光子系统，其中：所述SiPIC偏振分路器还包括第二Si波导，所述第二Si波导包括接近所述第一SiN波导的所述输出端并绝热耦合至所述第一SiN波导的第一锥形端；所述第二Si波导的所述第一锥形端的尖端宽度比TE最大锥形宽度窄，允许从所述第一SiN波导到所述第二Si波导的光的所述TE偏振的绝热耦合相对于所述TM偏振的耦合效率具有高效率，所述第二Si波导的所述第一锥形端的尖端宽度比所述TM最大锥形宽度宽，在所述TM最大锥形宽度之上阻止从所述第一SiN波导到所述第二Si波导的光的所述TM偏振的绝热耦合相对于所述TE偏振的耦合效率具有高效率；以便保留于所述第一SiN波导中在所述第一Si波导的所述第一锥形端之后且接近所述第一SiN波导的输出的光的任何TE偏振基本上被引导离开所述第一SiN波导到所述第二Si波导，所述第一SiN波导中的所述TM偏振基本上保留在所述第一SiN波导中，以获得期望的所述TE偏振的光功率相对于所述TM偏振的光功率之比。4.根据权利要求2所述的光子系统，其中在从所述第一Si波导的所述第一锥形端到所述第二锥形端的方向上：所述第一Si波导的所述第一锥形端的宽度从130纳米至180纳米之间的尖端宽度发生渐变，最大到所述第一SiN波导的所述第一锥形端与第一SiN波导的重叠区域中约320纳米的最大宽度；并且所述第一Si波导的所述第二锥形端的宽度从约320纳米的最大宽度发生渐变降至在所述第一Si波导的所述第二锥形端与所述第二SiN波导的重叠区域中在130纳米至180纳米之间的尖端宽度。5.根据权利要求2所述的光子系统，其中：输入光束的所述TM偏振的80％或更多保留在所述第一SiN波导的耦合器部分之后的所述第一SiN波导中；并且输入光束的所述TE偏振的90％或更多通过所述SiPIC偏振分路器从所述第一SiN波导耦合到所述第二SiN波导。6.根据权利要求1所述的光子系统，其中所述第一锥形端和所述第二锥形端中的每一者的尖端宽度为130纳米至180纳米。7.根据权利要求2所述的光子系统，还包括：形成在所述SiPIC的所述第一层中的第一波分解复用器(WDM解复用器)，其中所述第一WDM解复用器包括光学耦合到所述第一SiN波导的与所述第一SiN波导的所述第一端相反的第二端的输入和多个输出；其中所述第一WDM解复用器被设计为在其输入处将具有TM偏振的多个波长信道各自分离成一组输出，每个输出对应于所述波长信道之一；以及形成在所述SiPIC的所述第一层中的第二WDM解复用器，其中所述第二WDM解复用器包括光学耦合至所述第二SiN波导的与所述第二SiN波导的第一端相反的第二端的输入和多个输出；其中所述第二WDM解复用器被设计为在其输入处将具有TE偏振的多个波长信道各自分离成一组输出，每个输出对应于所述波长信道之一。8.根据权利要求2所述的光子系统，还包括：设置在所述第一SiN波导的所述第二端与形成在所述SiPIC的所述第一层中的第一波分解复用器(WDM解复用器)的输入之间的光路中的偏振旋转器，其中所述第一WDM解复用器包括多个输出；其中所述第一WDM解复用器被设计为在其输入处将具有TE偏振的多个波长信道各自分离成一组输出，每个输出对应于所述波长信道之一；以及形成在所述SiPIC的所述第一层中的第二WDM解复用器，其中所述第二WDM解复用器包括光学耦合到所述第二SiN波导的与所述第二SiN波导的所述第一端相反的第二端的输入和多个输出；其中所述第二WDM解复用器被设计为在其输入处将具有TE偏振的多个波长信道各自分离成一组输出，每个输出对应于所述波长信道之一。9.根据权利要求7所述的光子系统，其中所述第一WDM解复用器和所述第二WDM解复用器中的每一个包括中阶梯光栅。10.一种光子系统，包括硅(Si)光子集成电路(PIC)，所述硅(Si)光子集成电路(PIC)包括：Si基底，形成在所述Si基底上的二氧化硅(SiO2)隐埋氧化物；形成在所述SiO2隐埋氧化物上方的第一层，所述第一层包括具有在第一端的耦合器部分和与所述第一端相反的锥形端的氮化硅(SiN)波导；和形成在SiO2隐埋氧化物上方并在所述第一层上方或下方垂直移位的第二层，所述第二层包括具有与所述SiN波导的所述耦合器部分在两个正交方向上对齐的锥形端的Si波导，使得所述Si波导的所述锥形端在所述两个正交方向上与所述SiN波导的所述耦合器部分重叠并平行于所述SiN波导的所述耦合器部分，其中所述两个正交方向对应于所述Si波导和所述SiN波导的长度方向和宽度方向；其中：所述SiPIC限定了至少在所述SiN波导的所述锥形端上方穿过所述第一层上方的一个或更多个层向下至所述第一层的蚀刻窗口，并且所述蚀刻窗口被构造为接收包括具有耦合器部分的中介件波导的中介件的至少一部分，所述耦合器部分被构造为位于所述SiN波导的所述锥形端的上方并在两个正交维度上与所述SiN波导的所述锥形端对齐，使得所述中介件波导的所述耦合器部分在所述两个正交方向上与所述SiN波导的所述锥形端重叠并平行于所述SiN波导的所述锥形端。11.根据权利要求10所述的光子系统，其中：所述SiN波导是多个SiN波导之一；所述多个SiN波导包括发射SiN波导的子组和接收SiN波导的子组；所述多个SiN波导的端在平行于所述两个正交方向限定的平面的平面中在所述蚀刻窗口内露出；所述发射SiN波导的子组的端终止于与所述多个SiN波导中的每一个的长度平行的所述两个正交方向中的第一方向上的第一位置处；所述接收SiN波导的子组的端终止于所述两个正交方向的第一方向上与所述第一位置不同的第二位置处；并且在所述两个正交方向的第二方向上：所述发射Si波导的子组的端与所述接收Si波导的子组的端交替；或者作为群组的所述发射Si波导的子组的端定位为紧邻作为群组的所述接收Si波导的子组的端。12.根据权利要求10所述的光子系统，还包括在所述SiPIC的所述第一层中由SiN形成的波分复用器或波分解复用器。13.根据权利要求10所述的光子系统，其中：所述SiPIC还包括形成于所述SiPIC的波分复用器(WDM)区域中在所述第一层中的波分复用器(WDM复用器)或波分解复用器(WDM解复用器)；所述SiN波导包括包含所述SiN波导的所述耦合器部分的第一SiN波导和通过所述WDM复用器或所述WDM解复用器光学耦合到所述第一SiN波导的所述WDM区域中的第二SiN波导；沿着第二SiN波导的长度，所述第二SiN波导包括在所有...

【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