光波导耦合器和光波导耦合器的制备方法技术

本申请涉及一种光波导耦合器和光波导耦合器的制备方法。一种光波导耦合器用于与光纤耦合，光波导耦合器包括基片以及高折射率波导，高折射率波导形成于基片上，且沿第一方向延伸；高折射率波导具有沿第一方向相对设置的第一端部和第二端部。相较于第二端部，第一端部更靠近光纤。其中，高折射率波导的第一端部的厚度为第一预设值，高折射率波导的第一端部沿第二方向的尺寸为第二预设值，以使第一端部能够与光纤进行TE基模耦合。该光波导耦合器器件简单，易于制作、且具备了端面耦合器兼起偏的功能。的功能。的功能。

【技术实现步骤摘要】
光波导耦合器和光波导耦合器的制备方法


[0001]本申请涉及耦合器
，特别是涉及一种光波导耦合器和光波导耦合器的制备方法。

技术介绍

[0002]传统的端面耦合器通常用于多种偏振模式的耦合，在单偏振模式应用中，需要在传统的端面耦合器的后端加上偏振转换模块，以实现单偏振模式应用。然而，偏振转换模块的引入增大了器件的复杂程度以及制备难度。

技术实现思路

[0003]基于此，有必要针对在单偏振模式应用中需要在传统的端面耦合器的后端加上偏振转换模块增大器件的复杂程度以及制备难度的问题，提供一种兼具高效率和起偏效果的光波导耦合器和光波导耦合器的制备方法。
[0004]根据本申请的一个方面，提供了一种光波导耦合器，用于与光纤耦合，所述光波导耦合器包括：
[0005]基片；以及
[0006]高折射率波导，形成于所述基片上，且沿第一方向延伸；所述高折射率波导具有沿第一方向相对设置的第一端部和第二端部；相较于所述第二端部，所述第一端部更靠近所述光纤；
[0007]低折射率包层，覆盖至所述高折射率波导，且与所述基片接触；
[0008]其中，所述高折射率波导的所述第一端部的厚度为第一预设值，所述高折射率波导的所述第一端部沿第二方向的尺寸为第二预设值，以使所述第一端部能够与所述光纤进行TE基模耦合；
[0009]其中，所述第一方向与所述第二方向彼此垂直。
[0010]在其中一个实施例中，所述第一预设值小于或等于120nm，所述第二预设值大于或等于250nm。/>[0011]在其中一个实施例中，所述光波导耦合器还包括覆盖至所述高折射率波导且与所述基片接触的低折射率包层；
[0012]所述低折射率包层的折射率与所述光纤的纤芯的折射率之间的绝对差小于所述高折射率波导的折射率和所述光纤的纤芯的折射率之间的绝对差。
[0013]在其中一个实施例中，所述基片包括层叠设置的基底和隔离层；
[0014]所述高折射率波导设于所述隔离层上；
[0015]所述低折射率包层覆盖至所述高折射率波导，且与所述隔离层接触；
[0016]所述低折射率包层与所述隔离层的材质相同。
[0017]在其中一个实施例中，所述高折射率波导包括依次连接且沿第一方向延伸的第一部分和第二部分；
[0018]所述第一端部设于所述第一部分远离所述第二部分的一端，所述第二端部设于所述第二部分远离所述第一部分的一端；
[0019]沿所述第一方向从所述第一端部指向所述第二端部，所述第一部分的厚度逐渐增大；
[0020]沿所述第一方向，所述第二部分的厚度保持不变。
[0021]在其中一个实施例中，所述第一部分沿所述第一方向的尺寸大于或等于120μm。
[0022]在其中一个实施例中，所述低折射率包层包括依次相连的第三部分和第四部分；
[0023]所述第三部分覆盖于所述第一部分，且与所述基片接触；
[0024]所述第四部分覆盖于所述第二部分。
[0025]在其中一个实施例中，所述高折射率波导的所述第一端部与所述光纤耦合，且所述第一端部的中心与所述光纤的纤芯的中心轴线重合。
[0026]根据本申请的另一个方面，提供了一种光波导耦合器的制备方法，包括以下步骤：
[0027]提供基片；
[0028]在所述基片上形成沿第一方向延伸的高折射率波导；
[0029]形成覆盖至所述高折射率波导且与所述基片接触的低折射率包层；
[0030]进行抛光或裂解，以使所述高折射率波导的第一端部的厚度为第一预设值，所述高折射率波导的第一端部沿第二方向的尺寸为第二预设值，而使所述第一端部能够与所述光纤进行TE基模耦合；
[0031]其中，所述高折射率波导具有沿第一方向相对设置的所述第一端部和第二端部；
[0032]相较于所述第二端部，所述第一端部更靠近所述光纤；
[0033]所述第一方向与所述第二方向彼此垂直。
[0034]在其中一个实施例中，所述基片包括层叠设置的基底和隔离层，所述在所述基片上形成沿第一方向延伸的高折射率波导具体包括：
[0035]在所述隔离层上形成高折射率波导层；
[0036]对所述高折射率波导层的表面进行减薄加工，以使所述高折射率波导层的厚度在所述第一方向上逐渐减小；
[0037]对所述高折射率波导层进行刻蚀，以将所述高折射率波导层刻蚀成具有脊型结构或线型结构的所述高折射率波导。
[0038]上述光波导耦合器和光波导耦合器的制备方法，由于高折射率波导的第一端部的厚度设为第一预设值，使得光纤传输至高折射率波导的过程中，无法利用高折射率波导对TM基模进行有效束缚，能实现了单模式起偏，即只激发高折射率波导中的TE基模耦合，而截止TM基模，该光波导耦合器器件简单，易于制作、且具备了端面耦合器兼起偏的功能，满足了诸多电调控及色散调控器件的单模TE0的需求。
附图说明
[0039]图1为本申请一实施例的光波导耦合器的结构示意图；
[0040]图2为本申请一实施例的光波导耦合器的侧剖图；
[0041]图3a
‑
3c分别为光纤在CS1截面和本申请一实施例的光波导耦合器在CS2截面和CS3面上的剖视图；
[0042]图4分别为光纤在CS1截面和本申请一实施例的光波导耦合器在CS2截面和CS3面上的模场图；
[0043]图5示出了由光纤至高折射率波导的TE耦合效率随高折射率波导的宽度和厚度的变化图(高折射率波导的材质为铌酸锂)；
[0044]图6示出了由光纤至高折射率波导的TM耦合效率随高折射率波导的宽度和厚度的变化图(高折射率波导的材质为铌酸锂)；
[0045]图7示出了由光纤至高折射率波导的TE耦合效率随低折射率包层的厚度的变化图(高折射率波导的材质为铌酸锂)；
[0046]图8示出了本申请一实施例中的光波导耦合器在TE0模式下第一导波段光场传播的侧视图(a)和俯视图(b)(高折射率波导的材质为铌酸锂)；
[0047]图9示出了本申请一实施例中的光波导耦合器中光纤的纤芯中心相对于高折射率波导的中心的偏移量对耦合损耗的影响图；
[0048]图10示出了本申请一实施例中的光波导耦合器随波长的变化图；
[0049]图11示出了由光纤至高折射率波导的TE耦合效率随高折射率波导的宽度和厚度的变化图(高折射率波导的材质为硅)；
[0050]图12示出了由光纤至高折射率波导的TE1耦合效率随高折射率波导的宽度和厚度的变化图(高折射率波导的材质为硅)；
[0051]图13示出了本申请另一实施例中的光波导耦合器在TE0模式下第一导波段光场传播的侧视图(a)和俯视图(b)(高折射率波导的材质为硅)；
[0052]图14示出了本申请另一实施例中的光波导耦合器中光纤的纤芯中心相对于高折射率波导的中心的偏移量对耦合损耗的影响图；
[0053]图1本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种光波导耦合器，用于与光纤耦合，其特征在于，所述光波导耦合器包括：基片；以及高折射率波导，形成于所述基片上，且沿第一方向延伸；所述高折射率波导具有沿第一方向相对设置的第一端部和第二端部；相较于所述第二端部，所述第一端部更靠近所述光纤；低折射率包层，覆盖至所述高折射率波导，且与所述基片接触；其中，所述高折射率波导的所述第一端部的厚度为第一预设值，所述高折射率波导的所述第一端部沿第二方向的尺寸为第二预设值，以使所述第一端部能够与所述光纤进行TE基模耦合；其中，所述第一方向与所述第二方向彼此垂直。2.根据权利要求1所述的光波导耦合器，其特征在于，所述第一预设值小于或等于120nm，所述第二预设值大于或等于250nm。3.根据权利要求1所述的光波导耦合器，其特征在于，所述低折射率包层的折射率与所述光纤的纤芯的折射率之间的绝对差小于所述高折射率波导的折射率和所述光纤的纤芯的折射率之间的绝对差。4.根据权利要求1所述的光波导耦合器，其特征在于，所述基片包括层叠设置的基底和隔离层；所述高折射率波导设于所述隔离层上；所述低折射率包层覆盖至所述高折射率波导，且与所述隔离层接触；所述低折射率包层与所述隔离层的材质相同。5.根据权利要求1所述的光波导耦合器，其特征在于，所述高折射率波导包括依次连接且沿第一方向延伸的第一部分和第二部分；所述第一端部设于所述第一部分远离所述第二部分的一端，所述第二端部设于所述第二部分远离所述第一部分的一端；沿所述第一方向从所述第一端部指向所述第二端部，所述第一部分的厚度逐渐增大；沿所述第一方向，所述第二部分的厚度保持...

【专利技术属性】
技术研发人员：薄方，贾笛，张国权，许京军，
申请(专利权)人：南开大学，
类型：发明
国别省市：