[发明专利]基于等离子体结构的模式转换及复用器

说明书

本发明公开了一种基于等离子体结构的模式转换及复用器，涉及光通信的集成光学领域，包括：二氧化硅基底。金属层，其沉积在二氧化硅基底上。聚合物波导层，其沉积在金属层上，包括，第一耦合波导，其包括第一输入端和第一输出端。第一输入波导，其与第一输入端相连。第一输入耦合器，其设置在第一输入波导上。第二耦合波导，其与第一耦合波导间隔设置，包括第二输入端和第二输出端。第二输入波导，其与第二输入端相连。第二输入耦合器，其设置在第二输入波导上。宽波导，其与第二输出端相连，用于传输从第一耦合波导中转换成模式为高阶模的光和第二耦合波导内模式为基模的光。本发明中的基于等离子体结构的模式转换及复用器尺寸小，工作范围宽。

技术领域

本发明涉及光通信的集成光学领域，具体涉及一种基于等离子体结构的模式转换及复用器。

背景技术

近年来，多级调制格式、相干载波复用如正交频分复用、模式复用已经是光通信系统和片上光互连中提高容量的有效方法，尤其是模分复用能给光纤和片上光网络提供新的自由度，因此模分复用在光源数量有限的情况下能用来增加互连通道。

自由空间光型的模分复用、熔融光纤型的模分复用、和基于硅基的模分复用器在光通信上都有一些研究，自由空间光型的模分复用器由于尺寸大、结构复杂、难调节，因此不太适合于高阶模式的复用，因为模式越高结构越复杂。熔融型光纤基于等离子体结构的模式转换及复用器适合于光纤通信系统，但难以在集成光电子上适用。然而，集成光电子是未来光通信系统的趋势。

但是现有的硅基模分复用器存在尺寸较大，耦合区长度较长，且工作范围也较窄的问题。

发明内容

针对现有技术中存在的缺陷，本发明的目的在于提供一种基于等离子体结构的模式转换及复用器，其尺寸小，且工作范围宽。

为达到以上目的，本发明采取的技术方案是：

一种基于等离子体结构的模式转换及复用器，包括：

二氧化硅基底；

金属层，其沉积在所述二氧化硅基底上；以及

聚合物波导层，其沉积在所述金属层上，所述聚合物波导层包括，

-第一耦合波导，其包括第一输入端和第一输出端，所述第一耦合波导的宽度沿着所述第一输入端到第一输出端的方向逐渐减小；

-第一输入波导，其与所述第一输入端相连；

-第一输入耦合器，其设置在所述第一输入波导上，所述第一输入耦合器用于将片外的激光耦合成模式为基模的光，再由所述第一输入波导传输至所述第一耦合波导；

-第二耦合波导，其与所述第一耦合波导间隔设置，所述第二耦合波导包括第二输入端和第二输出端，所述第二耦合波导的宽度沿着所述第二输入端到第二输出端的方向逐渐变大；且所述第二耦合波导与所述第一耦合波导形成的耦合区用于将所述第一耦合波导内模式为基模的光转换成模式为高阶模的光；

-第二输入波导，其与所述第二输入端相连；

-第二输入耦合器，其设置在所述第二输入波导上，所述第二输入耦合器用于将片外的激光耦合成模式为基模的光，再由所述第二输入波导传输至所述第二耦合波导；

-宽波导，其与所述第二输出端相连，所述宽波导用于传输从所述第一耦合波导中转换成模式为高阶模的光以及所述第二耦合波导内模式为基模的光。

在上述技术方案的基础上，所述第一耦合波导为锥形波导，所述第一耦合波导的宽度从W4逐渐减小至W3，所述W4的范围为300nm～900nm，所述W3的范围为100nm～600nm。