[发明专利]基于亚波长光栅的异质集成垂直耦合器及其应用

权利要求书

1.基于亚波长光栅的异质集成垂直耦合器，所述垂直耦合器包括绝热拉锥波导，其特征在于，所述绝热拉锥波导上设置有亚波长光栅；所述绝热拉锥波导的宽度从始端到末端逐渐减少，所述绝热拉锥波导的两个侧边对称设置有亚波长光栅，所述亚波长光栅的长度由绝热拉锥波导的始端到末端逐渐增大；所述绝热拉锥波导的长度为12.4-58.9μm；

光在从绝热拉锥波导的始端进入垂直耦合器，并在垂直耦合器中继续传输；由于亚波长光栅等效为一个均匀材料波导，入射到亚波长光栅上的光，入射光电场极化方向平行于光栅周期界面方向，随绝热拉锥波导宽度减少，垂直耦合器的有效折射率逐渐减小，导致光由始端到末端进行传输并逐渐向上耦合到上层波导中，然后在上层波导中继续进行传输。

2.根据权利要求1所述的基于亚波长光栅的异质集成垂直耦合器，其特征在于，亚波长光栅的周期T为220-320nm，亚波长光栅的占空比为0.32-0.45；优选的，亚波长光栅的周期T为300nm，占空比为0.33。

3.根据权利要求1所述的基于亚波长光栅的异质集成垂直耦合器，其特征在于，所述绝热拉锥波导的始端的宽度为400-500nm，所述绝热拉锥波导的末端的宽度为80-160nm。

4.根据权利要求3所述的基于亚波长光栅的异质集成垂直耦合器，其特征在于，所述绝热拉锥波导的始端的宽度为400nm，所述绝热拉锥波导的末端的宽度为80nm；从所述绝热拉锥波导的始端到末端，所述亚波长光栅中光栅的长度由0nm逐渐增加到160nm。

5.根据权利要求1所述的基于亚波长光栅的异质集成垂直耦合器，其特征在于，所述绝热拉锥波导的长度为15μm。

6.根据权利要求1所述的基于亚波长光栅的异质集成垂直耦合器，其特征在于，所述异质集成垂直耦合器的入射波长为1500-1600nm；优选的，入射波长为1550nm。

7.根据权利要求1所述的基于亚波长光栅的异质集成垂直耦合器，其特征在于，所述绝热拉锥波导层的厚度为220nm。

8.一种设置有如权利要求1-7任一项所述的基于亚波长光栅的异质集成垂直耦合器的硅基-铌酸锂混合集成光调制器，其特征在于，光调制器的输入端包括自下到上依次设置有硅衬底、二氧化硅层、苯丙环丁烯层和铌酸锂层；所述异质集成垂直耦合器设置在所述苯丙环丁烯层中，且所述异质集成垂直耦合器与所述二氧化硅层相连接；

光在从绝热拉锥波导的始端进入异质集成垂直耦合器，并在异质集成垂直耦合器中继续传输，逐渐向上耦合到上层的铌酸锂波导中，之后继续在铌酸锂波导中进行传输。