[发明专利]一种光波导回路上的二维聚焦转向镜

说明书

本发明涉及一种光波导，具体为一种光波导回路上的二维聚焦转向镜，包括刻蚀在光波导上的第一凹槽；定义：第一凹槽中光信号首先经过的面为第一聚焦面，与第一聚焦面相对的面为第二聚焦面；第一聚焦面对光波导内传输的光信号进行初次聚焦；第二聚焦面形成转向镜，反射第一聚焦面的出射光信号至光信号接收器件，并对经过第一聚焦面聚焦的光信号进行再次聚焦；初次聚焦与再次聚焦对光信号进行二维聚焦转向。在转向镜前增加了独立的单元结构，此单元结构仅在与波导中光传播的水平方向上进行聚焦，同时作用后，这两个独立的聚焦单元产生二维聚焦，适用于具有二维聚焦转向镜的平面光波导光波导的批量生产，且对期望波形的波束整形有潜在的应用前景。

技术领域

本发明涉及一种光波导，具体为一种光波导回路上的二维聚焦转向镜。

背景技术

在光波导中，传输在光波导中的光经常需要转向到波导表面来提取光信号，从光波导离开的光通常会被诸如光电探测器、光纤或其他结构接收。

目前采用的方法是应用转向镜结构。转向镜结构为一种集成光学的镜结构，可将水平方向波导输出的光反射到垂直方向。光从垂直方向输出后，通常由光电探测器或光纤捕获接收。该转向镜通过众所周知的方法——灰度光刻和刻蚀将结构刻蚀在光波导上。灰度刻蚀表面通常为线性斜坡平面，如图1和图2所示。一旦光信号离开光波导，光斑将会随着离开光波导的距离分散扩大。同时传播的光随着出光口距离的增加光斑尺寸也会不断的增加。而光电探测器和光纤的孔径是有限的，如果光斑在光电探测器和光纤接收前尺寸过大，信号能量将会大量的损失。因此光电探测器、光纤等接收结构，必须放在足够接近光波导表面的位置来接收全部的光信号，从而引起插入损耗。更糟的是，扩散的光场会呈现一个弯曲的相位波前，这样不利于被其他导波器件接收，例如单模光纤。

为了减缓衍射分散的光信号，如图3所示，通常可将透镜放在光波导表面的上方来聚焦或准直光信号。而分立的透镜元件有一定的缺陷，分立透镜必须精确的放置并永久的固化贴装。而且分立透镜与光波导相比大很多，当在整个光波导上的接收端布局时，透镜将会使封装的结构变大、指数型增加封装成本，且稳定性变得越来越差。

除应用普通转向镜与透镜元件结合进行反射聚焦外，也可以采用将转向镜的反光面设置为凹面形状，而不是线性斜坡。凹面形状的转向镜可聚焦光束。然而，这样的聚焦只能在一维方向上(垂直方向)进行，另一维方向(水平方向) 光斑仍然扩大。从原理上讲，转向镜可在二维上弯曲完成(例如碗状结构)二维聚焦，但这在实际中实现起来非常有难度。在同一结构同时控制两个维度的聚焦对设计工艺来说都很复杂。

发明内容

为了有效地、低成本地从光波导中提取光信号，本发明提供一种具有二维聚焦转向镜的光波导，在转向镜前增加了独立的单元结构，此单元结构仅在与波导中光传播的水平方向上进行聚焦，该聚焦平面与转向镜的聚焦平面正交。同时作用后，这两个独立的聚焦单元产生二维聚焦，且工艺简单易操作。

本发明的技术解决方案是提供一种光波导回路上的二维聚焦转向镜，所述光波导包括芯层及位于芯层外围的包层；

其特殊之处在于：

包括刻蚀在光波导上的第一凹槽；定义：第一凹槽中光信号首先经过的面为第一聚焦面，与第一聚焦面相对的面为第二聚焦面；

所述第一聚焦面对光波导内传输的光信号进行初次聚焦；

所述第二聚焦面形成转向镜，反射第一聚焦面的出射光信号至光信号接收器件，并对经过第一聚焦面聚焦的光信号进行再次聚焦；

初次聚焦与再次聚焦对光信号的聚焦方向不同。

进一步地，为了实现更好的聚焦，定义光信号在光波导内的传输方向为x 方向；波导顶部所在平面为水平面即xz平面；

所述第一聚焦面沿x方向对光波导内传输的光信号进行初次聚焦；