一种基模模场转换器及其构建方法技术

本发明专利技术公开了一种基模模场转换器及其构建方法，包括：窄波导接口、宽波导接口以及连接所述窄波导接口和宽波导接口的主体，其中，主体在平行于所述窄波导接口与宽波导接口连接线的截面上的轮廓曲线由两条镜像对称的四阶贝塞尔曲线构成。本发明专利技术的优点在于：相对于传统方案中基模模场尺寸转换器简单的梯形轮廓，本发明专利技术设计的基模模场尺寸转换器具有更低的基模损耗和更低的高阶模模式激发比，因此在保持同等性能的情况下可以显著减小模场尺寸转换器的尺寸，有利于光子系统的小型化，提高集成度。成度。成度。

【技术实现步骤摘要】
一种基模模场转换器及其构建方法


[0001]本专利技术涉及片上光子系统领域，更重要的，涉及一种小尺寸基模模场转换器及其构建方法。

技术介绍

[0002]目前，光子芯片技术发展迅速并受到广泛的关注，基础片上光子器件的设计成为一个热门研究领域，而模场转换器是一种广泛应用于光子学技术的基础器件，用于光子芯片中光波在不同横截面尺寸的波导之间的模场转换。
[0003]在片上光子系统中，通常会用到不同宽度的直波导，而不同宽度直波导之间的光波传输和模场转换就需要用到模场转换器来转换模场尺寸，从而使光波可以低损耗地传输并保持原来的模式，而在大部分应用中往往需要波导中的光波保持基模。
[0004]传统方法中通常将模场转换器设计成一个简单的梯形轮廓，并使其两端宽度分别对应需要连接的直波导的宽度，这种方法设计起来简单但是有很多限制，如图1所示，传统方法设计的模场转换器轮廓线与其连接的直波导轮廓线在连接点处会形成折线，而如果将模场转换器设计的太短，则形成的折线夹角的角度会过小，这会激发高阶模并增大基模的损耗。所以传统方法设计的模场转换器往往需要很长的长本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种基模模场转换器，其特征在于，包括：窄波导接口、宽波导接口以及连接所述窄波导接口和宽波导接口的主体，其中，所述主体在平行于所述窄波导接口与宽波导接口连接线的截面上的轮廓曲线由两条镜像对称的四阶贝塞尔曲线构成。2.根据权利要求1所述的一种基模模场转换器，其特征在于，所述四阶贝塞尔曲线的公式为：式中P表示组成轮廓曲线的点的坐标，t是一个从0到1的等比数列，t所包含的数字个数等于组成轮廓曲线的点的个数，t的数值代表相应的点在曲线上的顺序，P0、P1、P2、P3和P4是5个点的坐标。3.根据权利要求2所述的一种基模模场转换器，其特征在于，通过设置所述5个点的坐标控制所述四阶贝塞尔曲线的走向。4.根据权利要求3所述的一种基模模场转换器，其特征在于，所述设置所述5个点的坐标的方法如下：给出7个参数W1、W2、W0、B1、B2、B0和L来控制5个点P0、P1、P2、P3和P4的坐标，其中L表示转换器的长度，W1、W2、W0分别控制P0、P4、P2三个点的纵坐标，P0和P4的纵坐标分别与左右两侧连接的窄波导和宽波导的宽度对应，取转换器纵向对称轴为纵向坐标0点轴，则P0和P4的纵坐标分别设置为W1/2和W2/2，将P1和P3两点的纵坐标设置为分别与P0和P4相同，P0和P4的横坐标分别为转换器的起点位置和终点位置；B1、B2、B0分别控制P1、P3、P2三个点的横坐标，给B1、B2、B0和W0赋初值得到P1、P3、P2三个点的初始横坐标和P2的初始纵坐标。5.根据权利要求4所述的一种基模模...

【专利技术属性】
技术研发人员：韩哲，亓岩，王宇，颜博霞，王延伟，范元媛，白谋，
申请(专利权)人：中国科学院微电子研究所，
类型：发明
国别省市：