一种基于级联垂直波导定向耦合器的模式解复用器制造技术

本发明专利技术提出一种基于级联垂直波导定向耦合器的模式解复用器，以硅片为衬底，由三个波导Core1、Core2、Core3组成，三个波导从下至上均为聚合物结构；Core1为多模波导，位于三维模式复用器的中间位置，支持E11、E12、E21模式；Core2和Core3为少模波导，支持E11、E21模式。少模波导Core2和Core3放置在多模波导Core1横截面的Y轴正方向，与Core1构成垂直方向的非对称定向耦合器。当E11、E12、E21模式从Core1输入端输入沿直波导经过耦合区域时，通过模式的耦合，分别以基模在少模波导中传输，从而实现三模式的解复用。该解复用器在波长1480

【技术实现步骤摘要】
一种基于级联垂直波导定向耦合器的模式解复用器


[0001]本专利技术涉及一种模式解复用器，特别涉及一种基于级联垂直波导定向耦合器的模式解复用器。

技术介绍

[0002]随着人们对信息传输容量和信息传输速率的要求不断提高，由于传统的集成电路芯片无法突破电容电感效应的壁垒，已经逐步偏离摩尔定律，无法满足快速增长的传输容量需求。而光信息传输具有带宽大和损耗低等优点，光子芯片可将分立的光元器件集成在同一衬底，具有结构紧凑、功能多和功耗低等优点。随着光集成芯片功能与复杂度的不断提高，在有限的芯片面积上，二维平面光子器件集成的瓶颈日益凸显。三维集成在有效提高集成度的同时，可避免芯片尺寸的持续增大，特别是模分复用（MDM）技术与三维光子集成的结合，可进一步提高光信号处理能力和传输带宽。模式复用器/解复用器是模分复用系统中的关键组件。目前，已经提出了基于不同结构的模式（解）复用器，包括非对称Y分支，多模干涉（MMI），定向耦合（DC），多模光栅和绝热模式演化等。基于级联非对称Y分支波导的模式复用器通过控制Y分支臂的尺寸大小来实现基模和高阶模式之间的转换，但是这些结构需要进一步改进制造工艺以最小化模式串扰和损耗。基于多模干涉的模式（解）复用器虽然可以提供较小的占位面积，宽的带宽和低的损耗，但是这种设计比较复杂。基于非对称Y分支，多模干涉（MMI）、多模光栅等结构的模式（解）复用器都是二维平面光子器件，即使满足相位匹配条件，也无法实现垂直方向上对称和非对称模式之间的耦合。然而，基于三维波导的非对称定向耦合器在满足相位匹配的条件下，模式的重叠积分不为零，可以实现基模与高阶模式的高效耦合。目前，许多已提出基于波导定向耦合器的聚合物模式解复用器多是基于二维平面的，基于三维平面的聚合物模式解复用器尚为得到广泛研究。基于聚合物材料的模式复用器易于三维集成、可精准控制波导尺寸、可与光纤系统直接对接、偏振不敏感等，因此，应用于三维波导模式复用领域的高性能聚合物模式解复用器的研究具有重要意义。
[0003]为了解决上述问题，本专利技术提出一种基于级联垂直波导定向耦合器的模式解复用器，其中包括第一输入直波导，第二输入直波导，第三输入直波导，第一中间直波导，第二中间直波导，第三中间直波导，第一S形弯曲波导，第二S形弯曲波导，第三S形弯曲波导，第四S形弯曲波导，第一输出直波导，第二输出直波导和第三输出直波导，所述的第一输入直波导、第二输入直波导、第三输入直波导、第一中间直波导、第二中间直波导、第三中间直波导、第一S形弯曲波导、第二S形弯曲波导、第三S形弯曲波导、第四S形弯曲波导、第一输出直波导、第二输出直波导和第三输出直波导高度相等；所述的第一输入直波导、第一中间直波导、第一输出直波导宽度相等，所述的第二输入直波导、第一S形弯曲波导、第二中间直波导、第二S形弯曲波导、第二输出直波导宽度相等，所述的第三输入直波导、第三S形弯曲波导、第三中间直波导、第四S形弯曲波导、第三输出直波导宽度相等；所述的第一输入直波导的始端为所述的聚合物模式解复用器的第一输入端，所述的第一输入直波导的末端与所述的第一中间直波导的始端连接，所述的第一中间直波导的末端与第一输出直波导的始端连
接，所述的第一输出直波导的末端为所述的聚合物模式解复用器的第一输出端，所述的第二输入直波导的始端为所述的聚合物模式解复用器的第二输入端，所述的第二输入直波导的末端与所述的第一S形弯曲波导的始端连接，所述的第一S形弯曲波导的末端与所述的第二中间直波导的始端连接，所述的第二中间直波导的末端与所述的第二S形弯曲波导的始端连接，所述的第二S形弯曲波导的末端与所述的第二输出直波导的始端连接，所述的第二输出直波导的末端为所述的聚合物模式解复用器的第二输出端，所述的第三输入直波导的始端为所述的聚合物模式解复用器的第三输入端，所述的第三输入直波导的末端与所述的第三S形弯曲波导的始端连接，所述的第三S形弯曲波导的末端与所述的第三中间直波导的始端连接，所述的第三中间直波导的末端与所述的第四S形弯曲波导的始端连接，所述的第四S形弯曲波导的末端与所述的第三输出直波导的始端连接，所述的第三输出直波导的末端为所述的聚合物模式解复用器的第三输出端；所述的第二中间直波导在第一中间直波导的左上方，所述的第二中间直波导与第一中间直波导的垂直间距为1
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1.3um，所述的第二中间直波导与第一中间直波导的水平间距0
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0.5um；所述的第三中间直波导在第一中间直波导的右上方，所述的第三中间直波导与第一中间直波导的垂直间距为0
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0.3um，所述的第三中间直波导与第一中间直波导的水平间距3
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4um；将所述的第一输入直波导、第一中间直波导、第一输出直波导的宽度记为W1，将所述的第二输入直波导、第一S形弯曲波导、第二中间直波导、第二S形弯曲波导、第二输出直波导宽度的宽度记为W2，将所述的第三输入直波导、第三S形弯曲波导、第三中间直波导、第四S形弯曲波导、第三输出直波导的宽度记为W3，W1＞W3＞W2，将所述的第一输入直波导、第二输入直波导、第三输入直波导、第一中间直波导、第二中间直波导、第三中间直波导、第一S形弯曲波导、第二S形弯曲波导、第三S形弯曲波导、第四S形弯曲波导、第一输出直波导、第二输出直波导和第三输出直波导的高度记为H，将所述的第二中间直波导的长度记为L2，将所述的第三中间直波导的长度记为L3，将所述的第二中间直波导的末端与第三中间直波导的始端的间距记为L1，将所述的第一中间直波导的长度记为L1+L2+L3。
[0004]所述的基于级联垂直波导定向耦合器的模式解复用器在1550nm波长处包层材料为P(MMA
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co
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GMA)，其折射率为1.480，芯层材料为氟化的SU
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8 (FSU
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8)，其折射率为1.565。所述的第二中间直波导与第一中间直波导的垂直间距为1
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1.3um，所述的第二中间直波导与第一中间直波导的水平间距为0
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0.5um；所述的第三中间直波导在第一中间直波导的右上方，所述的第三中间直波导与第一中间直波导的垂直间距为0
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0.3um，所述的第三中间直波导与第一中间直波导的水平间距为3
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4um，所述的第一输入直波导、第一中间直波导、第一输出直波导的宽度为6.7um，所述的第二输入直波导、第一S形弯曲波导、第二中间直波导、第二S形弯曲波导、第二输出直波导的宽度为1.25um，所述的第三输入直波导、第三S形弯曲波导、第三中间直波导、第四S形弯曲波导、第三输出直波导的宽度为2.9um，所述的第一输入直波导、第二输入直波导、第三输入直波导、第一中间直波导、第二中间直波导、第三中间直波导、第一S形弯曲波导、第二S形弯曲波导、第三S形弯曲波导、第四S形弯曲波导、第一输出直波导、第二输出直波导和第三输出直波导的高度为3um，所述的第二中间直波导的长度为140um，所述的第三中间直波导的长度为110um，所述的第二中间直波导的本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种基于级联垂直波导定向耦合器的模式解复用器，其中包括第一输入直波导，第二输入直波导，第三输入直波导，第一中间直波导，第二中间直波导，第三中间直波导，第一S形弯曲波导，第二S形弯曲波导，第三S形弯曲波导，第四S形弯曲波导第一输出直波导，第二输出直波导和第三输出直波导，所述的第一输入直波导、第二输入直波导、第三输入直波导、第一中间直波导、第二中间直波导、第三中间直波导、第一S形弯曲波导、第二S形弯曲波导、第三S形弯曲波导、第四S形弯曲波导、第一输出直波导、第二输出直波导和第三输出直波导高度相等；所述的第一输入直波导、第一中间直波导、第一输出直波导宽度相等，所述的第二输入直波导、第一S形弯曲波导、第二中间直波导、第二S形弯曲波导、第二输出直波导宽度相等，所述的第三输入直波导、第三S形弯曲波导、第三中间直波导、第四S形弯曲波导、第三输出直波导宽度相等；所述的第一输入直波导的始端为所述的聚合物模式解复用器的第一输入端，所述的第一输入直波导的末端与所述的第一中间直波导的始端连接，所述的第一中间直波导的末端与第一输出直波导的始端连接，所述的第一输出直波导的末端为所述的聚合物模式解复用器的第一输出端，所述的第二输入直波导的始端为所述的聚合物模式解复用器的第二输入端，所述的第二输入直波导的末端与所述的第一S形弯曲波导的始端连接，所述的第一S形弯曲波导的末端与所述的第二中间直波导的始端连接，所述的第二中间直波导的末端与所述的第二S形弯曲波导的始端连接，所述的第二S形弯曲波导的末端与所述的第二输出直波导的始端连接，所述的第二输出直波导的末端为所述的聚合物模式解复用器的第二输出端，所述的第三输入直波导的始端为所述的聚合物模式解复用器的第三输入端，所述的第三输入直波导的末端与所述的第三S形弯曲波导的始端连接，所述的第三S形弯曲波导的末端与所述的第三中间直波导的始端连接，所述的第三中间直波导的末端与所述的第四S形弯曲波导的始端连接，所述的第四S形弯曲波导的末端与所述的第三输出直波导的始端连接，所述的第三输出直波导的末端为所述的聚合物模式解复用器的第三输出端；所述的第二中间直波导在第一中间直波导的左上方，所述的第二中间直波导与第一中间直波导的垂直间距为1
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1.3um，所述的第二中间直波导与第一中间直波导的水平间距0
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0.5um；所述的第三中间直波导在第一中间直波导的右上方，所述的第三中间直波导与第一中间直波导的垂直间距为0
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0.3um，所述的第三中间直波导与第一中间直波导的水平间...

【专利技术属性】
技术研发人员：尚玉玲，胡玉凤，李春泉，姜辉，梅礼鹏，周瑾倬，何翔，
申请(专利权)人：桂林电子科技大学，
类型：发明
国别省市：