[发明专利]一种双层结构的阵列波导光栅

权利要求书

1.一种双层结构的阵列波导光栅，其特征在于：包括输入星型耦合器(1)、阵列波导(2)、输出星型耦合器(3)；

所述输入星型耦合器(1)包括输入信道波导(4)、输入平板波导(5)、输入过渡波导(6)；

所述输出星型耦合器(3)包括输出信道波导(7)、输出平板波导(8)、输出过渡波导(9)；所述输出信道波导(7)包括第二单模波导部分(13)、第二taper过渡结构(14)；

所述阵列波导(2)通过输入过渡波导(6)和输出过渡波导(9)分别与输入星型耦合器(1)和输出星型耦合器(3)连接以减小散射损耗；所述输入过渡波导(6)和输出过渡波导(9)结构相同，均包括基于低相对折射率差的单模波导(15)、基于高相对折射率差的单模波导(17)、以及设于基于高相对折射率差的单模波导(17)和基于低相对折射率差的单模波导(15)之间的传输结构(16)，用来实现模斑转换；所述的基于高相对折射率差的单模波导(17)的相对折射率差Δ25％，所述的基于低相对折射率差的单模波导(15)的相对折射率差Δ25％，所述的传输结构(16)的宽度由基于低相对折射率差的单模波导(15)的宽度线性减小至基于高相对折射率差的单模波导(17)的宽度，且基于低相对折射率差的单模波导(15)的占比线性减小，基于高相对折射率差的单模波导(17)的占比线性增加；

所述的输入星型耦合器(1)中的输入信道波导(4)、输入平板波导(5)和所述的输出星型耦合器(3)中的输出信道波导(7)、输出平板波导(8)均采用相对折射率差较小的波导结构，其相对折射率差Δ25％；

所述的阵列波导(2)的波导结构采用相对折射率差较大的波导结构,其相对折射率差Δ25％。

2.根据权利要求1所述的双层结构的阵列波导光栅，其特征在于：基于高相对折射率差波导的阵列波导(2)的弯曲波导部分是单模波导，其直波导部分是加宽的多模波导，且为了保证阵列波导束各波导之间引入的相位误差一致，要求阵列波导所有的弯曲波导半径保持一致。

3.根据权利要求2所述的双层结构的阵列波导光栅，其特征在于：所述加宽的多模波导的宽度由不引起阵列波导之间耦合的最大宽度为限，所述阵列波导的弯曲波导的弯曲半径的选取以辐射损耗在设计可接受的范围内为准。

4.根据权利要求1所述的双层结构的阵列波导光栅，其特征在于：输入信道波导(4)的结构为：第二单模波导部分(13)结合第二taper过渡结构(14)，并通过第二taper过渡结构(14)连接至输入平板波导(5)，可实现普通正弦型频谱响应；或者第一单模波导部分(10)结合第一taper过渡结构(11)和多模波导部分(12)，并通过多模波导部分(12)连接至输入平板波导(5)，可实现平顶频谱响应。

5.根据权利要求1所述的双层结构的阵列波导光栅，其特征在于：所述的阵列波导(2)、输入信道波导(4)和输出信道波导(7)均可采用矩形条波导、脊波导、掩埋波导、混合等离子体波导中的任一种波导。

6.根据权利要求1所述的双层结构的阵列波导光栅，其特征在于：所述的双层结构的阵列波导光栅为传输式阵列波导光栅或反射式阵列波导光栅。

7.根据权利要求1所述的双层结构的阵列波导光栅，其特征在于：双层结构的阵列波导光栅的输入信道波导(4)为只有单个输入波导的具有复用/解复用功能的阵列波导光栅，或有多个输入波导的具有路由功能的阵列波导光栅。

8.根据权利要求1所述的双层结构的阵列波导光栅，其特征在于：所述的阵列波导(2)部分的排列为s型或矩形；所述的阵列波导(2)的输入波导模式为TE或TM模式，或者设计成偏振不敏感的双层阵列波导光栅结构；

所述的输入平板波导(5)和输出平板波导(8)的结构为罗兰圆型或共焦型；所述的输入过渡波导(6)和输出过渡波导(9)为单步刻蚀或双步刻蚀结构。