[发明专利]一种耦合器及光模块

说明书

本发明揭示了一种耦合器及光模块，耦合器由多条宽度、高度渐变的波导构成。沿光耦合器的长度方向上依次排布前端耦合区、光耦合区。由于前端耦合区的前端波导的宽度和厚度在光入射端最小，使得光耦合器具有多个波导尖端，多个波导尖端的模斑相互重叠，能够实现光耦合器模斑与激光器输出模斑的匹配，将激光器输出的光耦合进入到硅光芯片，耦合器具有结构简单、光耦合效率高的优点。

技术领域

本公开涉及光通信应用技术领域，特别涉及一种耦合器及光模块。

背景技术

随着信息传输对带宽的要求越来越高，光通信市场对100Gbps以上的高速光模块的需求越来越大。利用硅光集成技术研制高带宽、低成本和高集成度的高速光模块已成为迫切需求。

目前，在硅光芯片上已经实现了高速率硅光调制器、高速率探测器、低损耗传输波导和波分复用等无源硅光器件的制作。并且实现了通过同一个硅光芯片上集成各个功能器件实现单路25Gpbs或者50Gbps的信息传输。

然而，硅是一种间接带隙材料，发光效率极低，不适合作为光发射器件，为此，人们利用III-V族直接带隙半导体激光器与硅光芯片混合集成的方案来解决硅光芯片的光源难题。

现有技术中，通过单端波导耦合器实现硅光芯片和半导体激光器的光斑耦合。为实现激光器输出模斑与波导模斑的匹配，需要将单条波导拉锥至很窄的宽度，才能较好的将激光器产生的光耦合进硅光芯片中。然而，这种方法对模斑的耦合精度的要求极高，当器件的制备工艺水平达不到模斑的耦合精度要求时，将导致半导体激光器和硅光芯片的光耦合效率较低。

发明内容

为了解决相关技术中存在的半导体激光器和硅光芯片的光耦合效率较低的技术问题，本公开提供了一种耦合器及光模块。

一种耦合器，包括：

前端耦合区，包括至少两条前端波导，所述前端波导的宽度沿其一端向另一端逐渐变宽；

光耦合区，包括至少两条耦合波导和一条中心波导；所述中心波导被所述耦合波导包围；耦合波导的一端连接所述前端波导的另一端，所述耦合波导的宽度自其一端向另一端逐渐变窄，所述中心波导的宽度沿其一端向另一端逐渐变宽。

一种光模块，所述光模块包括如上所述的耦合器。

本公开的实施例提供的技术方案可以包括以下有益效果：

前端耦合区包括至少两条前端波导，前端波导的宽度沿其一端向另一端逐渐变宽，由于前端波导的宽度和厚度在光入射端最小，因此具有较大的模斑，能接收具有大模斑的光，至少两条前端波导的模斑相叠加，进一步提高耦合器匹配大模斑光的能力；

光耦合区包括至少两条耦合波导和一条中心波导，耦合波导的宽度沿其一端向另一端逐渐变窄的过程中耦合波导的折射率也逐渐变化，导致耦合波导对光的束缚逐渐变弱，使得在耦合波导中传输的光逐渐脱离耦合波导，而耦合波导包围中心波导，使得脱离耦合波导的光进入中心波导，提高了光耦合入中心波导的效率；

中心波导的宽度沿其一端向另一端逐渐逐渐变宽，中心波导的一端的大模斑利于耦合来自耦合波导的光，在中心波导的宽度渐变宽的过程中，中心波导的模式折射率逐渐变大，中心波导对光的束缚逐渐变强，使得光在波导中传输的能量损失减少。

应当理解的是，以上的一般描述和后文的细节描述仅是示例性的，并不能限制本公开。

附图说明

此处的附图被并入说明书中并构成本说明书的一部分，示出了符合本发明的实施例，并于说明书一起用于解释本发明的原理。

图1是本发明耦合器优选实施例的结构示意图。

图2是本发明耦合器另一优选实施例的结构示意图。