一种用于激发少模光纤高阶模式的光栅耦合器制造技术

本发明专利技术公开了一种用于激发少模光纤高阶模式的光栅耦合器，包括SOI基底，SOI基底的上面是波导芯层，波导芯层具有多个刻槽，按照光栅耦合器能激发少模光纤中的LP11a模式、LP11b模式和LP21b模式，刻槽的布局是沿着光传播方向将多个刻槽分为距离为D1的两组或是沿着波导芯层上表面垂直于光传播方向将多个刻槽按照左右两侧分为距离为D2的两组或是综合上述两种刻槽的分布，其中D1和D2均使得光栅耦合器衍射出来的光场的相位差为π。本发明专利技术光栅耦合器用于实现激发少模光纤中的LP11a模式、LP11b模式和LP21b模式，在刻槽形成过程中只需要进行一次电子束刻蚀即可实现，大大减少了加工的复杂性，易于加工制造。

A grating coupler for higher-order mode excitation of few mode fibers

The invention discloses a grating coupler for exciting high-order modes of a few-mode fiber, including a SOI substrate, a waveguide core layer above the SOI substrate, and a waveguide core layer having a plurality of grooves, according to which the grating coupler can excite LP11a mode, LP11b mode and LP21b mode in a few-mode fiber, the groove layout is along the direction of light propagation. Dividing the grooves into two groups with a distance of D1, or dividing the grooves into two groups with a distance of D2 on both sides along the direction of light propagation perpendicular to the upper surface of the waveguide core layer, or synthesizing the distribution of the two grooves, in which D1 and D2 make the phase difference of the light field diffracted by the grating coupler as pi. The grating coupler of the invention is used to realize the LP11a mode, LP11b mode and LP21b mode in the excited few-mode optical fiber. The grating coupler can be realized by only one electron beam etching in the groove forming process, which greatly reduces the processing complexity and is easy to manufacture.

【技术实现步骤摘要】
一种用于激发少模光纤高阶模式的光栅耦合器
本专利技术涉及一种硅基光子学以及芯片级光互连技术，它属于集成光学和微纳光学领域。
技术介绍
基于硅光子集成的光通信、光互联和光传感等新兴信息技术展现出构建新型信息硬件的发展趋势，正成为新一代信息系统和网络的重要基础。对于硅光子集成芯片而言，不可忽视的一个关键问题就是光信号的输入和输出。尤其是硅作为间接带隙材料，发光效率还没能达到使用要求，现有技术需要从光子芯片外部引入独立光源或者采用片上混合集成的光增益材料。因此，光子集成芯片在片内和片外都需要高效率、大带宽、易于集成的光耦合结构。常用的两种耦合方式一般采用端面水平耦合结构或者片上垂直耦合结构。相比于其他各种光耦合器，光栅耦合器利用片上光波导的垂直衍射光场实现芯片上的光信号输入与输出，具有易于在片上测试、不需要晶圆或芯片预处理、也没有严格的空间限制等优点名册和功能为硅基光子集成领域的研究热点。传统光栅耦合器只能实现芯片与单模光纤的高效率传输，这就大大限制了信息的传输量。然而，现在需要传输的信息量越来越大，已经接近了单模光纤信息传输的理论极限。空分复用技术被提出用来提高单根光纤的信息传输量。空分本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种用于激发少模光纤高阶模式的光栅耦合器，包括SOI基底，所述SOI基底的上面是波导芯层，所述SOI基底的氧化层厚度为2微米，所述波导芯层具有多个刻槽，其特征在于，沿着光传播方向将多个刻槽分为两组，其中，将前若干个刻槽记为第一组刻槽，剩下的刻槽记为第二组刻槽，所述第一组刻槽和第二组刻槽之间距离为D1，该距离D1使得第一组刻槽和第二组刻槽衍射出来的光场的相位差为π；从而激发少模光纤中的LP11a模式。

【技术特征摘要】
1.一种用于激发少模光纤高阶模式的光栅耦合器，包括SOI基底，所述SOI基底的上面是波导芯层，所述SOI基底的氧化层厚度为2微米，所述波导芯层具有多个刻槽，其特征在于，沿着光传播方向将多个刻槽分为两组，其中，将前若干个刻槽记为第一组刻槽，剩下的刻槽记为第二组刻槽，所述第一组刻槽和第二组刻槽之间距离为D1，该距离D1使得第一组刻槽和第二组刻槽衍射出来的光场的相位差为π；从而激发少模光纤中的LP11a模式。2.一种用于激发少模光纤高阶模式的光栅耦合器，包括SOI基底，所述SOI基底的上面是波导芯层，所述SOI基底的氧化层厚度为2微米，所述波导芯层具有多个刻槽，其特征在于，沿着波导芯层上表面垂直于光传播方向将多个刻槽按照左右两侧分为两组，其中，将左侧的刻槽记为第一组刻槽，将右侧的刻槽记为第二组刻槽，在沿光传播方向上所述第一组刻槽和第二组刻槽的起始位置的距离为D2，该距离D2使得第一组刻槽和第二组刻槽衍射出来的光场的相位差为...

【专利技术属性】
技术研发人员：张林，张猛，
申请(专利权)人：天津大学，
类型：发明
国别省市：天津,12