[发明专利]一种两模端面耦合器

说明书

本发明公开了一种两模端面耦合器，解决了目前模分复用的集成光子芯片无法实现与光纤结合的模式复用传输，其技术方案要点是包括有一两模输入波导、一多模干涉仪、三个逆向拉锥波导、一上包层波导；所述上包层波导覆盖于所述逆向拉锥波导的上方；还包括有连接于两模输入波导和多模干涉仪的输入端之间的输入拉锥波导、连接于多模干涉仪的输出端且与三个逆向拉锥波导依次连接的三组输出拉锥波导，本发明的一种两模端面耦合器，通过多模干涉仪和逆向拉锥波导组成多模端面耦合器，能够用于集成芯片多模光波导与多模光纤之间的光耦合，可以同时支持两种模式的高效耦合。

技术领域

本发明涉及耦合器，特别涉及一种两模端面耦合器。

背景技术

现有模式复用系统的模式复用器件是基于多模光纤制作的，加工工艺复杂难以批量生产，且发射/接收端子系统大多由有尾纤连接的分立器件组成，体积大功耗高。光子集成芯片是一种小尺寸集成度高、可批量生产、功耗低的技术方案，可将模分复用系统中发射/接收端子系统集成到片上。但目前片上的模分复用只实现了单个器件的复用功能，还无法与光纤结合实现模式复用传输。

发明内容

本发明的目的是提供一种两模端面耦合器，用于集成光波导与光纤之间的耦合，能同时支持两个光模式的高效耦合。

本发明的上述技术目的是通过以下技术方案得以实现的：

一种两模端面耦合器，包括有一两模输入波导、一多模干涉仪、三个逆向拉锥波导、一上包层波导；所述上包层波导覆盖于所述逆向拉锥波导的上方；还包括有连接于两模输入波导和多模干涉仪的输入端之间的输入拉锥波导、连接于多模干涉仪的输出端且与三个逆向拉锥波导依次连接的三组输出拉锥波导。

作为优选，所述逆向拉锥波导分为上路逆向拉锥波导、中路逆向拉锥波导及下路逆向拉锥波导；三组所述输出拉锥波导包括有连接于多模干涉仪的输出端的上路拉锥波导、中路拉锥波导、下路拉锥波导，还包括有连接于上路拉锥波导和上路逆向拉锥波导之间进行单模传输的上路单模输出波导、连接于中路拉锥波导和中路逆向拉锥波导之间进行两模传输的中路两模输出波导、连接于下路拉锥波导和下路逆向拉锥波导之间进行单模传输的下路单模输出波导。

作为优选，所述多模干涉仪为对称型，所述中路拉锥波导与两模输入波导的中心对齐，所述上路拉锥波导及下路拉锥波导分别于中路拉锥波导的两侧对称连接多模干涉仪的输出端。

作为优选，所述中路拉锥波导连接于中路两模输出波导的一侧与两模输入波导宽度相等，所述中路两模输出波导连接于中路逆向拉锥波导的一侧宽度拉锥至与上路单模输出波导宽度相等，所述上路单模输出波导与下路单模输出波导宽度相等。

作为优选，所述两模输入波导为支持TE0和TE1两种模式的两模波导。

作为优选，所述上包层波导的宽度覆盖三个所述逆向拉锥波导，且长度与所述逆向拉锥波导的长度相等，还包括有相对于上包层波导设置于逆向拉锥波导下方作为衬底的下包层波导。

作为优选，所述逆向拉锥波导为宽度线性渐变的条状波导。

综上所述，本发明具有以下有益效果：

通过多模干涉仪和逆向拉锥波导组成多模端面耦合器，能够用于集成芯片多模光波导与多模光纤之间的光耦合，可以同时支持两种模式的高效耦合，解决了多模光发射/接收模块中的多模耦合问题；

端面耦合器结构简单，尺寸小，能够实现与现有集成工艺的兼容，方便低成本制造，能广泛应用于片上高密度集成光互连系统。

附图说明

图1为两模端面耦合器的结构示意图；

图2为两模端面耦合器的端面纵向截面图；

图3为多模干涉仪的仿真结果图一；

图4为多模干涉仪的仿真结果图二；