[发明专利]模斑转换器和光子器件

权利要求书

1.一种模斑转换器，包括配置为与集成光波导耦合的第一端面，以及与所述第一端面相平行的、配置为与光纤耦合的第二端面，所述模斑转换器包括：

衬底；

隔离层，位于所述衬底的一侧并且在所述衬底上的正投影与所述衬底基本重合；

第一波导，位于所述隔离层的远离所述衬底的一侧，包括：

平板层，包括延伸至所述第一端面的第一宽端、以及延伸至所述第二端面或者与所述第二端面之间具有间距的第一窄端，所述平板层的宽度从所述第一宽端向所述第一窄端呈梯度减小并且包括与所述第一窄端邻接的第一等宽部分，其中，宽度方向平行于所述衬底且平行于所述第一端面；和

脊棱层，层叠设置于所述平板层的远离所述衬底的一侧，所述脊棱层包括延伸至所述第一端面的第二宽端、以及与所述第一窄端之间具有间距的第二窄端，所述脊棱层的宽度从所述第二宽端向所述第二窄端呈梯度减小并且包括与所述第二窄端邻接的第二等宽部分；

覆盖层，位于所述第一波导的远离所述衬底的一侧，延伸至所述第二端面、且延伸至至少覆盖所述第二等宽部分的远离所述第二端面的一端，所述覆盖层的靠近所述第二端面的一部分和所述隔离层的靠近所述第二端面的一部分构成第二波导；

其中，所述平板层包括沿远离所述第一窄端的方向依次设置的所述第一等宽部分、第一渐宽部分、第三等宽部分、第二渐宽部分和第四等宽部分，所述脊棱层包括沿远离所述第二窄端的方向依次设置的所述第二等宽部分、第三渐宽部分和第五等宽部分，其中，所述第一渐宽部分、所述第二渐宽部分和所述第三渐宽部分中的任意一个的宽度沿远离所述第二端面的方向渐变增大。

2.根据权利要求1所述的模斑转换器，其中，

所述覆盖层延伸至至少覆盖所述第三渐宽部分的远离所述第二端面的一端。

3.根据权利要求2所述的模斑转换器，其中，

所述覆盖层在所述衬底上的正投影呈矩形，并且所述覆盖层的宽度大于所述第三等宽部分的宽度。

4.根据权利要求2所述的模斑转换器，其中，

所述覆盖层覆盖整个所述第一波导，所述覆盖层的宽度沿远离所述第二端面的方向呈梯度增大；

所述覆盖层包括沿远离所述第二端面的方向依次设置的第六等宽部分、第四渐宽部分和第七等宽部分，其中，所述第四渐宽部分的宽度沿远离所述第二端面的方向渐变增大，所述第六等宽部分的宽度大于所述第三等宽部分的宽度；或者

所述覆盖层包括沿远离所述第二端面的方向依次设置的第六等宽部分和第七等宽部分，所述第六等宽部分的宽度大于所述第三等宽部分的宽度。

5.根据权利要求2所述的模斑转换器，其中，

所述覆盖层包括沿远离所述第二端面的方向依次设置的第八等宽部分、渐窄部分和第九等宽部分，其中，所述渐窄部分的宽度沿远离所述第二端面的方向渐变减小，所述第九等宽部分的宽度大于所述第三等宽部分的宽度。

6.根据权利要求5所述的模斑转换器，其中，

所述覆盖层覆盖整个所述第一波导，所述覆盖层还包括位于所述第九等宽部分的远离所述第二端面的一侧的第十部分，所述第十部分的宽度大于所述第九等宽部分的宽度。

7.根据权利要求1所述的模斑转换器，其中，

所述模斑转换器还包括平行设置、且与所述第一端面和所述第二端面相交的第一侧面和第二侧面；

所述第四等宽部分延伸至所述第一侧面和所述第二侧面。

8.根据权利要求1所述的模斑转换器，其中，

所述第一窄端的顶边宽度不大于400纳米；和/或

所述覆盖层在所述第二端面的宽度不小于1微米，且不大于20微米。

9.根据权利要求1所述的模斑转换器，其中，

沿远离所述第二端面的方向，所述第一渐宽部分和所述第三渐宽部分的宽度呈线性渐变增大，所述第二渐宽部分的宽度呈非线性渐变增大。