本实用新型专利技术提供一种具有保偏功能和模场转换的光子芯片装置，包括集成光子芯片和多根模场转换光纤，集成光子芯片设置有多个光接口，模场转换光纤包括光纤包层、光纤纤芯和两个应力棒，光纤包层包裹在光纤纤芯外，光纤纤芯包括依次连接布置保偏段、过渡段和匹配段，保偏段的第一纤芯直径大于匹配段的第二纤芯直径，过渡段的第三纤芯直径由第一纤芯直径连续渐变至第二纤芯直径，两个应力棒位于光纤包层内，两个应力棒以保偏段为中心对称地设置在保偏段的外周，一个匹配段与一个光接口熔接。通过设置两段不同直径的纤芯直径，利用呈连续渐变的过渡段可实现模场转换，通过保偏光纤模式转换解决的由保偏波导结构到单模波导结构的转换。
【技术实现步骤摘要】
一种具有保偏功能和模场转换的光子芯片装置
本技术涉及光子芯片领域，尤其涉及一种具有保偏功能和模场转换的光子芯片装置。
技术介绍
光纤是一种光波导器件，光在光纤中以全反射的方式传输，光场在光纤中的分布由纤芯的直径以及纤芯与包层的折射率差决定，在很多应用场景中，光纤中的光场分布是单一模式，即单模光纤，光模尺寸与纤芯的尺寸接近。光子芯片是将多种有源和无源光波导单元集成制作在单一基底上的多功能光芯片，在很多情况下包含亚微米或纳米量级的光波导。而另一方面，光子芯片的输入和输出经常是要与单模光纤连接，需要进行单模光纤与光子芯片光波导的高效耦合，也就是减少光耦合损失。很多集成光子芯片上的光波导的尺寸是亚微米量级，故在纤芯尺寸存在差异时，光波导之间的耦合将会产生很大损失，且光子芯片接收或输出偏振光时，现有的光纤耦合方式无法为偏振信号光匹配。
技术实现思路
本技术的目的是提供一种具有保偏功能和模场转换和保偏功能的光子芯片装置。为了实现本技术目的，本技术提供一种具有保偏功能和模场转换的光子芯片装置，包括集成光子芯片和多根模场转换光纤，集成光子芯片设置有多个光接口，多个光接口并排地布置在集成光子芯片的外封装上；模场转换光纤包括光纤包层、光纤纤芯和两个应力棒，光纤包层包裹在光纤纤芯外，光纤纤芯包括依次连接布置保偏段、过渡段和匹配段，保偏段的第一纤芯直径大于匹配段的第二纤芯直径，过渡段的第三纤芯直径由第一纤芯直径连续渐变至第二纤芯直径，两个应力棒位于光纤包层内，两个应力棒以保偏段为中心对称地设置在保偏段的外周；多根模场转换光纤并排地布置，一个匹配段与一个光接口熔接。由上述方案可见，通过设置两段不同直径的纤芯直径，较小直径的匹配段用于与集成光子芯片连接，而较大直径的保偏段用于与外部设备连接，中部且呈连续渐变的过渡段可实现模场转换，通过保偏光纤模式转换解决的由保偏波导结构到单模波导结构的转换，解决保偏功能的光子芯片中偏振光耦合进入偏振传输光纤的问题，并通过并排设置的多个光接口和多根模场转换光纤，继而实现集成芯片式的布置。更进一步的方案是，模场转换光纤由保偏光纤和单模光纤熔接而成，过渡段位于保偏光纤和单模光纤之间的熔接位，保偏段位于保偏光纤上，匹配段位于单模光纤上。更进一步的方案是，单模光纤的纤芯直径为2.4µm，单模光纤的数值孔径为0.41。更进一步的方案是，保偏光纤的纤芯直径为10.5±0.5um。更进一步的方案是，保偏光纤的包层直径和单模光纤的包层直径相等。更进一步的方案是，过渡段呈圆台状。由上可见，模场转换光纤可由保偏光纤和单模光纤制作而成，并可通过多次放电熔接在熔接位形成圆台状的过渡段，且可采用特定尺寸的纤芯直径与集成光子芯片匹配，继而减少光信号的损耗，而相同包层直径则便于装配连接使用。更进一步的方案是，集成光子芯片的外封装上在相对的两侧壁分别设置有输入端口组和输出输入端口组，输入端口组和输出输入端口组分别由多个并排的光接口组成。更进一步的方案是，光子芯片装置还包括光纤阵列，光纤阵列设置有多个相互平行的V型定位槽，一根模场转换光纤设置在一个V型定位槽中，光纤阵列位于靠近光接口的位置上。更进一步的方案是，保偏段与过渡段均位于V型定位槽的内。由上可见，通过相对侧壁设置的输入端口组和输出输入端口组，继而可方便地对光波导的通断实现控制，并配置具有V型定位槽的光纤阵列对模场转换光纤进行固定和连接使用，V型槽的引入可以大大提升装配效率，继而可精准定位和集成处理，既可以达到解决硅光芯片保偏光输出时的耦合匹配，也解决了光子芯片与光纤之间的耦合的生产效率问题。附图说明图1是本技术光子芯片装置实施例的结构图。图2是本技术光子芯片装置中模场转换光纤的结构图。图3是本技术光子芯片装置中光纤阵列位于保偏段处的剖视图。图4是本技术光子芯片装置中光纤阵列位于匹配段处的剖视图。以下结合附图及实施例对本技术作进一步说明。具体实施方式参照图1至图4，光子芯片装置包括集成光子芯片1、多根模场转换光纤2和两个光纤阵列3，集成光子芯片1形成有多个光波导结构11，集成光子芯片1的外封装上在相对的两侧壁分别设置有输入端口组和输出输入端口组，输入端口组由多个并排的光接口12组成，输出输入端口组由多个并排的光接口13组成，光接口12和光接口13分别位于光波导结构11的两端。模场转换光纤2包括光纤包层25、光纤纤芯和两个应力棒24，光纤包层25包裹在光纤纤芯外，光纤纤芯包括依次连接布置保偏段23、过渡段22和匹配段21，具体地，模场转换光纤2可由保偏光纤203和单模光纤201熔接而成，熔接制作时，先对保偏光纤203和单模光纤201的端面切割处理，使其端面与光纤垂直，平坦无裂纹，洁净并具备良好的光洁度，继而放入熔接机进行熔接处理，调节光纤熔接机放电时间，一般为0.1秒至5秒，再通过多次放电熔接，并通过光纤熔接机监视屏观察光纤芯的熔化状态，直到两根光纤芯熔化为均匀无痕过渡状态，并形成呈圆台状的过渡段22，取下光纤后，对较小纤芯直径的单模光纤201切割，可保留0.1mm至2mm的长度。经过熔接形成一体的模场转换光纤2，其光纤纤芯的保偏段23的第一纤芯直径大于匹配段21的第二纤芯直径，过渡段22的第三纤芯直径由第二纤芯直径经热扩束处理连续渐变至第一纤芯直径，其渐变可呈线性渐变，或呈曲线渐变均可，两个应力棒24位于光纤包层25内，两个应力棒24以保偏段23为中心对称地设置在保偏段23的外周，过渡段22位于保偏光纤203和单模光纤201之间的熔接位202，保偏段23位于保偏光纤203上，匹配段21位于单模光纤201上。在实际使用上，单模光纤201可采用Nufern的UHNA7型号的光纤，该单模光纤201的纤芯直径为2.4um，单模光纤201的数值孔径为0.41，保偏光纤203可采用PM1550型号的光纤，保偏光纤203的纤芯直径为10.5±0.5um，且保偏光纤203的包层直径和单模光纤201的包层直径相等。当然单模光纤亦可采用其他具有高数值孔径和具有较小纤芯直径的单模光纤。光纤阵列3包括相互铰接的底座31和盖体32，底座31上设置有多个相互平行的V型定位槽33，V型定位槽33的上方具有安装入口，一根模场转换光纤2设置在一个V型定位槽33中，使得多根模场转换光纤2并排地布置，盖体32盖合安装入口并形成对模场转换光纤2的夹持固定，光纤阵列3位于靠近光接口的位置上，而匹配段21位于光纤阵列3靠近光接口的端部，匹配段21与光接口12或光接口13熔接，过渡段22和保偏段23位于V型定位槽33的内部，以保证较脆弱的熔接点可以被V型槽良好的保护，该段光纤最终用于与外部设备连接。由上可见，通过设置两段不同直径的纤芯直径，较小直径的匹配段用于与集成光子芯片连接，而较大直径的保偏段用于与外部设备连接，中部且呈连续渐变的过渡段可实现模场转换，通过保偏光纤模式转换解决本文档来自技高网...
【技术保护点】
1.一种具有保偏功能和模场转换的光子芯片装置，其特征在于，包括集成光子芯片和多根模场转换光纤，所述集成光子芯片设置有多个光接口，多个所述光接口并排地布置在所述集成光子芯片的外封装上；/n所述模场转换光纤包括光纤包层、光纤纤芯和两个应力棒，所述光纤包层包裹在所述光纤纤芯外，所述光纤纤芯包括依次连接布置保偏段、过渡段和匹配段，所述保偏段的第一纤芯直径大于所述匹配段的第二纤芯直径，所述过渡段的第三纤芯直径由所述第二纤芯直径连续渐变至所述第一纤芯直径，两个所述应力棒位于所述光纤包层内，两个所述应力棒以所述保偏段为中心对称地设置在所述保偏段的外周；/n多根所述模场转换光纤并排地布置，一个所述匹配段与一个所述光接口熔接。/n
【技术特征摘要】
1.一种具有保偏功能和模场转换的光子芯片装置，其特征在于，包括集成光子芯片和多根模场转换光纤，所述集成光子芯片设置有多个光接口，多个所述光接口并排地布置在所述集成光子芯片的外封装上；
所述模场转换光纤包括光纤包层、光纤纤芯和两个应力棒，所述光纤包层包裹在所述光纤纤芯外，所述光纤纤芯包括依次连接布置保偏段、过渡段和匹配段，所述保偏段的第一纤芯直径大于所述匹配段的第二纤芯直径，所述过渡段的第三纤芯直径由所述第二纤芯直径连续渐变至所述第一纤芯直径，两个所述应力棒位于所述光纤包层内，两个所述应力棒以所述保偏段为中心对称地设置在所述保偏段的外周；
多根所述模场转换光纤并排地布置，一个所述匹配段与一个所述光接口熔接。
2.根据权利要求1所述的光子芯片装置，其特征在于：
所述模场转换光纤由保偏光纤和单模光纤熔接而成，所述过渡段位于所述保偏光纤和所述单模光纤之间的熔接位，所述保偏段位于所述保偏光纤上，所述匹配段位于所述单模光纤上。
3.根据权利要求2所述的光子芯片装置，其特征在于：
所述单模光纤的纤芯直径为2.4µm，所述单模...
【专利技术属性】
技术研发人员：程义，孙先胜，周赤，吉贵军，刘昆，张大鹏，王兴龙，
申请(专利权)人：珠海光库科技股份有限公司，
类型：新型
国别省市：广东;44
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