一种折射率可调的光栅耦合器及其制作方法
【专利摘要】本发明涉及光子器件【技术领域】，具体是一种折射率可调的光栅耦合器的制造方法，其特征在于：光栅槽为不同横向占空比的亚波长结构，光栅为在纵向即x方向不同的x位置具有不同的横向即y方向占空比fy的光栅；光栅在纵向的占空比fx取值是在（0，1）之间的一个定值；构成纵向上不同x位置光栅槽的亚波长结构，其横向占空比fy的取值由输出高斯型场分布G(x)所需要的泄漏因子分布α(x)决定。该结构的光栅耦合器可以有效降低光纤和波导耦合时的耦合损耗。
【专利说明】一种折射率可调的光栅耦合器及其制作方法
【技术领域】
[0001] 本发明涉及光通信和光互连领域，特别是涉及一种折射率可调的光波导耦合结构的设计和制备。该结构的光栅耦合器可以有效降低光纤和波导耦合时的耦合损耗。
【背景技术】
[0002]娃光子技术在低成本和低功耗的驱动下，基于SOI (silicon-on-1nsulator)平台，迄今为止已制备出多种硅光子器件并实现了光子集成，硅光子技术被认为是解决目前集成电路中功耗和带宽问题的最有潜力技术。目前硅光子技术面临的一项重要挑战就是如何将激光光源引入和导出光子集成回路，光栅耦合器由于其高的耦合效率高，成本低且与CMOS工艺兼容、无需芯片端面抛光、可在芯片表面任何地方实现光信号输入输出等优点，成为硅光子集成回路中最有效的激光光源耦合方案。
[0003]提高光栅耦合器耦合效率的方法有很多，如增加底部多层介质反射镜，倒装键合金属反射镜以及覆盖层等，这些方法或者增强方向性，或者减小光栅耦合器与光纤之间的反射损耗，但由于通常光栅耦合器上光栅是均匀分布的，而均匀分布的光栅耦合器向外衍射的光功率分布沿传播方向按照指数下降，即P=Poexp^ax), Ptl为入射光功率，2 α为光栅的功率泄漏因子(常数)，这种衰减的衍射模场与单模光纤的高斯模场之间存在模式不匹配，限制了光栅耦合器的耦合效率进一步提高。为了实现光栅向上的衍射模场与单模光纤高斯模场的匹配，可通过纵向的非均匀光栅实现泄漏因子的非均匀分布来获得高斯形状的输出场分布G(X)，光栅的功率泄漏因子必须满足:
【权利要求】
1.一种折射率可调的光栅耦合器的制造方法，其特征在于:光栅槽为不同横向占空比的亚波长结构，光栅为在纵向即X方向不同的X位置具有不同的横向即y方向占空比fy的光栅；光栅在纵向的占空比匕取值是在(O，I)之间的一个定值；构成纵向上不同X位置光栅槽的亚波长结构，其横向占空比fy的取值由输出高斯型场分布G(X)所需要的泄漏因子分布a (X)决定。
2.根据权利要求1所述的一种折射率可调的光栅耦合器的制造方法，其特征在于:为了得到公式(I)中的高斯型场分布G(x)，需要调节泄漏因子分布α (X)，高斯形状的输出场分布G(X)，光栅的功率泄漏因子必须满足:
3.应用权利要求1或2所述的制作方法得到的折射率可调的光栅耦合器。
【文档编号】G02B6/44GK103901563SQ201410127079
【公开日】2014年7月2日 申请日期:2014年3月31日 优先权日:2014年3月31日
【发明者】郭霞, 武华, 韩明夫 申请人:北京工业大学