基于SU8三维锥形结构的高效紧凑型端面耦合器及方法技术

本发明专利技术公开了一种基于SU8三维锥形结构的高效紧凑型端面耦合器及方法。该端面耦合器包括三维锥形SU8波导和锥形硅波导。该三维锥形SU8可利用一次曝光直接制备，结合优化锥形波导轮廓的设计可提升耦合效率，压缩耦合长度。进入耦合器的光先通过三维锥形SU8压缩模斑，再通过绝热耦合进入锥形硅波导，即可与片上器件直接对接。本发明专利技术通过三维SU8锥形结构减小尺寸和提升耦合效率，并且制作方法简单，只需曝光显影，无需刻蚀工艺。同时，由于三维锥形SU8结构形状可通过曝光剂量灵活调控，方便与模斑形状不同的光源之间实现高效耦合。总之，本发明专利技术的端面耦合器集成度高，适用性广，便于芯片‑光纤或芯片间高效互联，有望推动光电集成产业的进步。

【技术实现步骤摘要】

本专利技术属于光通信领域的一种端面耦合器，具体涉及了一种基于su8三维锥形结构的高效端面耦合器以及设计方法。

技术介绍

1、光纤到芯片的耦合器可应用于许多需要光互连的应用场景，它们是可以传输和引导光的无源器件。其工作机理主要是光波导中模式的传输和转换。一般来说，根据光纤与芯片的相对位置，光纤与芯片的耦合主要有两种方式，即垂直耦合和端面耦合。对于垂直耦合，多采用光栅耦合器，光纤垂直放置在装置上方或稍微倾斜一定角度，以保证较高的耦合效率。光栅耦合器具有一些主要优点，包括尺寸紧凑、晶圆级测试能力和灵活的耦合位置，但也存在一些缺点，例如耦合效率相对较低(通常低于3db)、带宽窄和波长灵敏度高。至于端面耦合方式，光纤通常放置在晶圆水平面并与硅波导水平对齐，通常应用端面耦合器。端面耦合器可以实现相当高的耦合效率、较宽的带宽和偏振独立性，但它们也有一些局限性，包括比光栅耦合器相对更大的占地面积、固定的耦合位置等。

2、在评估端面耦合器的性能时，器件尺寸是定义端面耦合器的一个重要参数。为了提高集成密度和降低成本，需要具有紧凑尺寸的端面耦合器件。端面耦合器通常由本文档来自技高网...

【技术保护点】

1.一种基于SU8三维锥形结构的高效端面耦合器，其特征在于，所述端面耦合器包括三维锥形SU8波导(1)、埋氧层(2)、衬底(3)和锥形硅波导(4)，埋氧层(2)和衬底(3)上下层叠布置，埋氧层(2)上布设有三维锥形SU8波导(1)和锥形硅波导(4)，三维锥形SU8波导(1)和锥形硅波导(4)同轴布置，锥形硅波导(4)的较小端部埋设于三维锥形SU8波导(1)的较小端部内，三维锥形SU8波导(1)的较大端部作为输入端，锥形硅波导(4)的较大端部作为输出端。

2.根据权利要求1所述的一种基于SU8三维锥形结构的高效端面耦合器，其特征在于，所述三维锥形SU8波导(1)为关于x轴对称的...

【技术特征摘要】

1.一种基于su8三维锥形结构的高效端面耦合器，其特征在于，所述端面耦合器包括三维锥形su8波导(1)、埋氧层(2)、衬底(3)和锥形硅波导(4)，埋氧层(2)和衬底(3)上下层叠布置，埋氧层(2)上布设有三维锥形su8波导(1)和锥形硅波导(4)，三维锥形su8波导(1)和锥形硅波导(4)同轴布置，锥形硅波导(4)的较小端部埋设于三维锥形su8波导(1)的较小端部内，三维锥形su8波导(1)的较大端部作为输入端，锥形硅波导(4)的较大端部作为输出端。

2.根据权利要求1所述的一种基于su8三维锥形结构的高效端面耦合器，其特征在于，所述三维锥形su8波导(1)为关于x轴对称的结构，三维锥形su8波导(1)的上表面由xz面内的曲线沿y轴延伸后形成，xz面内的曲线记为上表面曲线；三维锥形su8波导(1)的左右侧表面关于x轴对称，由xy面内的曲线沿z轴延伸后形成，xy面内的曲线记为侧表面曲线。

3.根据权利要求2所述的一种基于su8三维锥形结构的高效端面耦合器，其特征在于，所述上表面曲线和侧表面曲线的参数以及锥形硅波导(4)的波导长度、锥形硅波导(4)埋设于三维锥形su8波导(1)内的波导长度均根据三维锥形su8波导(1)的长度和两端的波导高度及波导宽度计算获得。

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【专利技术属性】
技术研发人员：张明，周宇鑫，戴道锌，
申请(专利权)人：浙江大学，
类型：发明
国别省市：