一种抛物线型波导高效光栅耦合器及其设计方法技术

本发明专利技术公开了一种抛物线型波导高效光栅耦合器，包括依次从下往上的硅衬底、理想电导体PEC、绝缘层和顶硅层，绝缘层为二氧化硅，顶硅层为波导区域，波导区域中的光栅区域中刻蚀有周期性的抛物线型波导结构。绝缘层厚度为2.5μm；理想电导体PEC厚度为0.5μm；顶硅层的波导区域的高度h为0.32μm，光栅区域刻蚀深度e为0.08μm。本发明专利技术将光栅区域设计为抛物线型，使光栅表面的折射率发生渐变，在一定程度上改变光的传输方向。在二氧化硅与硅衬底之间加入理想电导体材料，形成反射镜结构，从而增加底部的反射率。本发明专利技术最终得到，在1550nm波长附近，最大耦合效率为85.1％。最大耦合效率为85.1％。最大耦合效率为85.1％。

【技术实现步骤摘要】
一种抛物线型波导高效光栅耦合器及其设计方法


[0001]本专利技术属于集成光电子
，具体涉及一种抛物线型波导高效光栅耦合，还涉及该光栅耦合器的设计方法。

技术介绍

[0002]随着光通信领域科学技术的进步，对集成化程度的要求逐渐提高，集成光波导器件以其体积小、高性能、低成本的独特优势成为光通信产业的研究热点。目前，常见的集成光波导器件主要有光栅耦合器、光分路器、星型耦合器等。波导器件在与光纤系统进行光路互联时，两者之间较大的模场失配将产生较大的损耗，严重影响通信效率和通信链路的可靠性。
[0003]解决模场失配问题使用较多的方法有端面直接耦合、波导光栅耦合等，端面耦合对准难度较大，对光刻技术的精度要求极高，并且只能制作在波导芯层边缘，无法实现其他位置光的耦合。而光栅耦合器被刻蚀在光波导上，具有有效接收面积大、对准容差大、可进行片上测试等优点，已经成为解决光纤与波导耦合模场失配问题最主要的方案之一。
[0004]传统矩形光栅耦合器存在着耦合效率低、工作带宽窄、偏振敏感等问题，目前解决这些问题的主要方案有：通过引入变迹光栅或啁本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种抛物线型波导高效光栅耦合器，其特征在于，包括依次从下往上的硅衬底、理想电导体PEC、绝缘层和顶硅层，所述绝缘层为二氧化硅，所述顶硅层为波导区域，所述波导区域中的光栅区域中刻蚀有周期性的抛物线型波导结构。2.根据权利要求1所述的一种抛物线型波导高效光栅耦合器，其特征在于，所述绝缘层厚度为2.5μm；理想电导体PEC厚度为0.5μm；顶硅层的波导区域的高度h为0.32μm，光栅区域刻蚀深度e为0.08μm。3.根据权利要求1所述的一种抛物线型波导高效光栅耦合器，其特征在于，所述抛物线型波导的开口宽度为x，高度为y，Si的占空比x/P＝0.66，P是周期。4.一种抛物线型波导高效光栅耦合设计方法，其特征在于，具体操作步骤如下：步骤S1：建立光栅耦合器结构模型，所述光栅耦合器结构模型从下往上依次为硅衬底、理想电导体PEC、二氧化硅绝缘层和顶硅层，其中顶硅层作为波导区域；步骤S2：在顶硅层的光栅区域刻蚀抛物线型波导，得到抛物线型波导光栅耦合器；步骤...

【专利技术属性】
技术研发人员：吴鹏飞，刘涵颖，党帅，雷思琛，黄帅，
申请(专利权)人：西安理工大学，
类型：发明
国别省市：