[发明专利]一种基于复合导光机制的空芯光子带隙光纤环与集成光学芯片直接耦合方法及装置

权利要求书

1.一种基于复合导光机制的空芯光子带隙光纤环与集成光学芯片直接耦合装置，其特征在于，包括：具有复合导光机制的空芯光子带隙光纤环、夹具以及集成光学芯片；

所述的夹具将空芯光子带隙光纤环的端面固定到集成光学芯片的出光口，空芯光子带隙光纤的端面与集成光学芯片上的波导直接耦合；

所述的空芯光子带隙光纤环通过注入光学胶，将与集成光学芯片出光口相耦合的一端的光纤段的导光机制转变为全内反射；

所述的具有复合导光机制的空芯光子带隙光纤环制作方式是：在空芯光子带隙光纤切面的纤芯大空气孔内注入高折射率光学胶，在空芯光子带隙光纤切面的包层小空气孔内注入低折射率光学胶，使得注胶部分的空芯光子带隙光纤的纤芯折射率大于包层折射率，导光机制转变为全内反射，与未注胶空芯光子带隙光纤形成复合导光机制的空芯光子带隙光纤环。

2.根据权利要求1所述的装置，其特征在于，所述的具有复合导光机制的空芯光子带隙光纤环，在轴向上，将同时存在高折射率光学胶和低折射率光学胶的部分标记为注胶a区空芯光子带隙光纤，只存在高折射率光学胶的部分标记为注胶b区空芯光子带隙光纤；注胶a区空芯光子带隙光纤和注胶b区空芯光子带隙光纤的导光机制为全内反射。

3.根据权利要求1所述的装置，其特征在于，所述的高折射率光学胶和低折射率光学胶的选择满足两个条件：(1)与集成光学芯片相接的一段注胶空芯光子带隙光纤的模场与集成光学芯片中波导的模场最大程度的匹配；(2)使空芯光子带隙光纤注胶部分和未注胶部分的交界面上产生尽可能小的背向反射和损耗。

4.根据权利要求1所述的装置，其特征在于，所述的集成光学芯片的端面采用斜切方式；通过仿真软件建立空芯光子带隙光纤与集成光学芯片上的波导直接耦合的模型，对不同耦合角度进行模拟，计算直接耦合效率，获取最佳耦合角，按照最佳耦合角研磨空芯光子带隙光纤的耦合端面。

5.一种基于复合导光机制的空芯光子带隙光纤环与集成光学芯片直接耦合方法，其特征在于，包括：

步骤1、使用切割刀获得空芯光子带隙光纤的平整端面，清洁切面；

步骤2、向空芯光子带隙光纤环端面的纤芯大空气孔内注入高折射率光学胶，向空芯光子带隙光纤环端面的包层小空气孔内注入低折射率光学胶，最终注胶部分空芯光子带隙光纤的纤芯折射率大于包层折射率，导光机制转变为全内反射，与未注胶空芯光子带隙光纤形成复合导光机制的空芯光子带隙光纤环；其中，空芯光子带隙光纤中同时存在高折射率光学胶和低折射率光学胶的部分的光纤模场与集成光学芯片上的波导模场最大程度匹配；

步骤3、将具有复合导光机制的空芯光子带隙光纤环与集成光学芯片直接耦合；

将集成光学芯片的端面进行斜切；通过仿真软件建立空芯光子带隙光纤与集成光学芯片上的波导直接耦合的模型，对不同耦合角度进行模拟，计算直接耦合效率，获取最大耦合效率下的最佳耦合角，按照最佳耦合角研磨具有复合导光机制的空芯光子带隙光纤的耦合端面；通过夹具将研磨好的空芯光子带隙光纤环的端面固定到集成光学芯片的出光口。

6.根据权利要求5所述的方法，其特征在于，所述的步骤2中，所述的高折射率光学胶和低折射率光学胶的选择满足两个条件：(1)与集成光学芯片相接的一段注胶空芯光子带隙光纤的模场与集成光学芯片中波导的模场最大程度的匹配；(2)使空芯光子带隙光纤注胶部分和未注胶部分的交界面上产生尽可能小的背向反射和损耗。