本申请提供一种狭缝交叉光波导及光学传感器件。狭缝交叉光波导包括基体及两条交叉连接的狭缝光波导。两条狭缝光波导集成于基体的上表面。狭缝光波导包括输入狭缝光波导、多模耦合光波导及输出狭缝光波导，输入狭缝光波导、多模耦合光波导及输出狭缝光波导沿狭缝光波导的光路传播方向依次连接；其中输入狭缝光波导和输出狭缝光波导相对多模耦合光波导在狭缝光波导的光路传播方向上对称分布。如此可实现极低损耗与极低串扰的狭缝波导链路交叉，有助于狭缝波导器件在光学传感领域中高效而稳定的应用，且该狭缝交叉光波导易于创造和扩展，可在基于狭缝波导的非线性器件、光学开关器件等领域得到广泛应用。器件等领域得到广泛应用。器件等领域得到广泛应用。
【技术实现步骤摘要】
狭缝交叉光波导及光学传感器件
[0001]本申请涉及集成光电子
，尤其涉及一种狭缝交叉光波导及光学传感器件。
技术介绍
[0002]目前，光学传感技术在环境、安全、健康等领域有着广泛的应用前景。作为光学传感器件的重要分支，集成光波导传感器件在临床诊断、化学与传感监测等方面显示出了巨大的应用价值与发展潜力，具有高灵敏度、免标记和实时监控等诸多优点。基于消逝波原理，当外部环境发生改变时，波导传输模式的有效折射率也随之改变，进而实现对外界特定参数的传感。
[0003]在传感技术的实际应用中，若传感器出现故障，将导致系统不能正常运行。为了校验传感器是否失效而给出非真实信号，常会设计多路传感器进行互相校验，即采用多传感器的冗余设计来测量同一物理变量。在使用冗余光波导传感器的策略进行探测时，由于传感元件阵列的存在，波导的交叉将不可避免。波导直接交叉会带来大量损耗，这将严重影响传感系统的性能。
技术实现思路
[0004]本申请提供一种降低损耗的狭缝交叉光波导及光学传感器件。
[0005]本申请实施例提供一种狭缝交叉光波导，包括：基体；及两条交叉连接的狭缝光波导，集成于所述基体的上表面；所述狭缝光波导包括输入狭缝光波导、多模耦合光波导及输出狭缝光波导，所述输入狭缝光波导、所述多模耦合光波导及所述输出狭缝光波导沿所述狭缝光波导的光路传播方向依次连接；其中所述输入狭缝光波导和所述输出狭缝光波导相对所述多模耦合光波导在所述狭缝光波导的光路传播方向上对称分布。
[0006]可选的，所述输入狭缝光波导包括输入亚波长结构和设于所述输入亚波长结构的狭缝输入结构和输入波导模式转换结构，所述狭缝输入结构和所述输入波导模式转换结构沿所述狭缝光波导的光路传播方向连接，且所述输入波导模式转换结构相对所述狭缝输入结构靠近所述多模耦合光波导设置。
[0007]可选的，所述输入波导模式转换结构包括多个刻蚀孔，所述多个刻蚀孔沿所述狭缝光波导的光路传播方向间隔设置，且所述刻蚀孔内填充有二氧化硅。
[0008]可选的，所述刻蚀孔为圆孔或椭圆孔。
[0009]可选的，所述多个刻蚀孔等间距分布或不等间距分布。
[0010]可选的，所述多个刻蚀孔中，位于中间的所述刻蚀孔的最大尺寸大于位于两侧的所述刻蚀孔的最大尺寸。
[0011]可选的，所述多个刻蚀孔中，与所述狭缝输入结构相邻的所述刻蚀孔与所述狭缝
输入结构之间的距离范围为40nm~80nm。
[0012]可选的，所述多个刻蚀孔中，与所述多模耦合光波导相邻的所述刻蚀孔与所述多模耦合光波导之间的距离范围为40nm~80nm。
[0013]可选的，所述多个刻蚀孔中，位于中间的所述刻蚀孔的最大尺寸范围为110nm~150nm。
[0014]可选的，所述多个刻蚀孔中，位于两侧的所述刻蚀孔的最大尺寸范围为80nm~120nm。
[0015]可选的，所述狭缝输入结构包括条形孔，所述条形孔内填充有二氧化硅；可选的，所述输入波导模式转换结构包括多个刻蚀孔；所述条形孔的孔深和所述刻蚀孔的孔深相同。
[0016]可选的，所述条形孔沿所述狭缝光波导的光路传播方向的宽度尺寸范围为80nm~120nm。
[0017]可选的，所述输入亚波长结构为条形结构；可选的，所述输入亚波长结构沿所述狭缝光波导的光路传播方向的宽度尺寸范围为580nm~620nm。
[0018]可选的，所述输入亚波长结构的材料为硅。
[0019]可选的，所述输出狭缝光波导与所述输入狭缝光波导的结构和/或尺寸和/或材料相同，且所述输出狭缝光波导与所述输入狭缝光波导相对所述多模耦合光波导呈镜像分布。
[0020]可选的，所述多模耦合光波导包括多模输入耦合光波导、多模干涉耦合光波导和多模输出耦合光波导，所述多模输入耦合光波导、所述多模干涉耦合光波导和所述多模输出耦合光波导沿所述狭缝光波导的光路传播方向依次连接；其中所述多模干涉耦合光波导通过所述多模输入耦合光波导与所述输入狭缝光波导连接，且通过所述多模输出耦合光波导与所述输出狭缝光波导连接。
[0021]可选的，所述多模输入耦合光波导呈锥形结构，所述多模输入耦合光波导包括输入小端和输入大端，所述输入小端与所述输入狭缝光波导连接，所述输入大端与所述多模干涉耦合光波导连接；其中所述输入小端的截面积小于所述输入大端的截面积；可选的，所述输入小端沿所述狭缝光波导的光路传播方向的宽度尺寸与所述输入狭缝光波导沿所述狭缝光波导的光路传播方向的尺寸相同。
[0022]可选的，所述输入大端沿所述狭缝光波导的光路传播方向的宽度尺寸小于所述多模干涉耦合光波导沿所述狭缝光波导的光路传播方向的尺寸。
[0023]可选的，所述多模输入耦合光波导沿所述狭缝光波导的光路传播方向的长度范围为2.8um~3.2um。
[0024]可选的，所述输入大端沿所述狭缝光波导的光路传播方向的宽度尺寸范围为1.0um~1.4um。
[0025]可选的，所述多模输出耦合光波导与所述多模输入耦合光波导的结构和/或材料和/或尺寸相同，且所述多模输出耦合光波导与所述多模输入耦合光波导相对所述多模干涉耦合光波导呈镜像分布。
[0026]可选的，所述多模耦合光波导的材料为硅。
[0027]可选的，所述多模干涉耦合光波导呈条形结构；可选的，所述多模干涉耦合光波导沿所述狭缝光波导的光路传播方向的长度范围为8.5um~8.9um。
[0028]可选的，所述多模干涉耦合光波导沿所述狭缝光波导的光路传播方向的宽度范围为1.3um~1.7um。
[0029]可选的，传播至两条所述狭缝光波导的不同方向的光交叉共享于同一个成像点，该成像点位于所述多模干涉耦合光波导的中部区域。
[0030]可选的，所述基体为矩形结构，所述基体在第一方向和第二方向上延伸，所述第一方向与两条所述狭缝光波导中的其中一条的长度方向相同，所述第二方向与两条所述狭缝光波导中的另一条的长度方向相同；可选的，两条所述狭缝光波导分别在所述第一方向和/或所述第二方向上对称分布。
[0031]可选的，两条所述狭缝光波导的上表面覆盖有二氧化硅保护膜。
[0032]可选的，所述狭缝光波导的高度范围为200nm~240nm。
[0033]可选的，所述基体的高度范围为5um~200um。
[0034]可选的，所述基体的材料为硅。
[0035]本申请实施例还提供一种光学传感器件，包括如上述实施例中任一项所述的狭缝交叉光波导。
[0036]本申请实施例的狭缝交叉光波导，其包括输入狭缝光波导、多模耦合光波导及输出狭缝光波导，输入狭缝光波导、多模耦合光波导及输出狭缝光波导沿狭缝光波导的光路传播方向依次连接，输入狭缝光波导和输出狭缝光波导相对多模耦合光波导在狭缝光波导的光路传播方向上对称分布，如此可实现极低损耗与极低串扰的狭缝波导链路交叉，有助于狭缝波导器件在光学传感领域中高效而稳定的应用，且该狭缝交叉光波导易于创本文档来自技高网...
【技术保护点】
【技术特征摘要】
1.一种狭缝交叉光波导，其特征在于，包括：基体；及两条交叉连接的狭缝光波导，集成于所述基体的上表面；所述狭缝光波导包括输入狭缝光波导、多模耦合光波导及输出狭缝光波导，所述输入狭缝光波导、所述多模耦合光波导及所述输出狭缝光波导沿所述狭缝光波导的光路传播方向依次连接；其中所述输入狭缝光波导和所述输出狭缝光波导相对所述多模耦合光波导在所述狭缝光波导的光路传播方向上对称分布。2.根据权利要求1所述的狭缝交叉光波导，其特征在于，所述输入狭缝光波导包括输入亚波长结构和设于所述输入亚波长结构的狭缝输入结构和输入波导模式转换结构，所述狭缝输入结构和所述输入波导模式转换结构沿所述狭缝光波导的光路传播方向连接，且所述输入波导模式转换结构相对所述狭缝输入结构靠近所述多模耦合光波导设置。3.根据权利要求2所述的狭缝交叉光波导，其特征在于，所述输入波导模式转换结构包括多个刻蚀孔，所述多个刻蚀孔沿所述狭缝光波导的光路传播方向间隔设置，且所述刻蚀孔内填充有二氧化硅。4.根据权利要求3所述的狭缝交叉光波导，其特征在于，所述刻蚀孔为圆孔或椭圆孔；和/或所述多个刻蚀孔等间距分布或不等间距分布；和/或所述多个刻蚀孔中，位于中间的所述刻蚀孔的最大尺寸大于位于两侧的所述刻蚀孔的最大尺寸；和/或所述多个刻蚀孔中，与所述狭缝输入结构相邻的所述刻蚀孔与所述狭缝输入结构之间的距离范围为40nm~80nm；和/或所述多个刻蚀孔中，与所述多模耦合光波导相邻的所述刻蚀孔与所述多模耦合光波导之间的距离范围为40nm~80nm；和/或所述多个刻蚀孔中，位于中间的所述刻蚀孔的最大尺寸范围为110nm~150nm；和/或所述多个刻蚀孔中，位于两侧的所述刻蚀孔的最大尺寸范围为80nm~120nm。5.根据权利要求2所述的狭缝交叉光波导，其特征在于，所述狭缝输入结构包括条形孔，所述条形孔内填充有二氧化硅；所述输入波导模式转换结构包括多个刻蚀孔；所述条形孔的孔深和所述刻蚀孔的孔深相同；和/或所述条形孔沿所述狭缝光波导的光路传播方向的宽度尺寸范围为80nm~120nm。6.根据权利要求2所述的狭缝交叉光波导，其特征在于，所述输入亚波长结构为条形结构；所述输入亚波长结构沿所述狭缝光波导的光路传播方向的宽度尺寸范围为580nm~620nm；和/或所述输入亚波长结构的材料为硅。7.根据权利要求2所述的狭缝交叉光波导，其特征在于，所述输出狭缝光波导与所述输入狭缝光波导的结构和/或尺寸和/或材料相同，且所述输出狭缝光波导与所述输入狭缝光波导相对所述多模耦合光波导呈镜像分布。8.根据权利要求2所述的狭缝交叉光波导，其特征在于，所述多模耦合光波导包括多模
输入耦合光波...
【专利技术属性】
技术研发人员：王琳，张磊，石昊，尹坤，
申请(专利权)人：之江实验室，
类型：发明
国别省市：
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