施方式。可以制造结合所呈现的波导的实施方式的不同的通信或传感器装置。
[0026]提出的解决方案的实用性从根据实施方式的多个问题引出。例如，可以获得在微米尺度的HIC多模波导中的具有低损耗的超小的弯曲。可以利用具有变化的曲率的匹配弯曲和一般的(未匹配的)弯曲两者。适用的带宽可能相当大。所设计的弯曲以最小弯曲半径可与波导宽度相称为特征。实验结果进一步证实了实现的弯曲的总体有效性、稳定性、和低损耗。作为成果，‘占用空间’，即占据的表面积，和关联的电路的成本被降低并且先前负担不起价格的元件可以变得可行。
[0027]例如，可以显著缩小多模干涉测量反射器的尺寸。另一方面，可以使用具有更大半径和更低的损耗的弯曲，例如，以设计具有低占用空间的长的螺旋。例如，约0.5X0.5mm2的面积可以容易地分配8cm长的螺旋。提出的弯曲还期望能够制作具有高精细度的微环谐振器。本发明的各种实施方式适合以包括更厚的SOI的并且与光纤可连接的SOI (绝缘体上硅)平台一起使用。所提出设计的微米尺度的特征允许通过比纳米光子装置的可伸缩制作通常所需要的工具便宜很多的工具，以放宽的光刻分辨率来制备。多模HIC波导中的光的高度限制使得提出的解决方案与现有的纳米光子对应物相比对制作误差、波长改变、和模式偏振更不敏感。
[0028]通常，与诸如固定的曲率弯曲和/或纳米光子波导相比，可以获得的波导具有小的双折射、良好的光纤耦合、和对制作误差的鲁棒性。
[0029]表述“许多”在本文是指从一⑴开始的任何正整数，例如一、二或三。
[0030]表述“多个”在本文是指从二(2)开始的任何正整数，例如二、三或四。
[0031]表述“有效的弯曲半径”(Reff)在本文中指的是与本发明的弯曲具有相同的起始和终点以及相同的开始和最终方向的圆弧的半径。
[0032]术语“HIC”本文中指的是至少在弯曲半径方向上，以及至少在有关例如，具有横向槽的肋形波导的弯曲的外侧上的高折射率对比度，然而对比度在垂直方向上，即弯曲轴的方向上可以或高或低。
[0033]术语“光波段”本文中指的是约250nm和1000nm之间的频率，因此包括可见光和部分紫外和红外波段。提供的波导可被配置为仅在许多选择的子范围中操作。
[0034]在本文中使用的术语“一个(a) ”和“一个(an) ”被限定为一个或多于一个。
[0035]在从属权利要求也公开了本发明的各种不同实施方式。
【附图说明】
[0036]接下来参照附图更详细描述本发明，在附图中:
[0037]图1通过不同的可适用的弯曲形状示出本发明的基本原理。
[0038]图2示出根据本发明的实施方式的‘L’弯曲(90度弯曲)。
[0039]图3a示出根据本发明的实施方式的‘U，弯曲(180度弯曲)。
[0040]图3b示出根据本发明的实施方式的‘S’弯曲。
[0041]图4描述根据本发明的实施方式的弯曲曲率变化。
[0042]图5a示出现有技术的90度弧形弯曲的情况下功率耦合作为弯曲半径的函数。
[0043]图5b示出根据本发明的实施方式的‘L’弯曲(90度弯曲)的情况下的功率耦合作为有效弯曲半径的函数。
[0044]图6a示出从带宽利用的观点来看典型的匹配的90度弧形弯曲的情况下的功率耦入口 ο
[0045]图6b示出从带宽利用的观点来看根据本发明的实施方式的匹配的‘L’弯曲(90度弯曲)的情况下的功率耦合。
[0046]图6c示出从带宽利用的观点来看根据本发明的实施方式的一般的(未匹配的)‘L’弯曲(90度弯曲)的情况下的功率耦合。
【具体实施方式】
[0047]在图1的101处，仅举例来说，在102和104处大体示出本发明的两个不同的实施方式。可以制造如‘U’弯曲、‘S’弯曲、‘L’弯曲的弯曲和实际上期望程度的任何弯曲。不同的基本弯曲形状可以巧妙结合以建立更复杂的弯曲并且可以使用(镜面/点)对称来设计弯曲。
[0048]例如，两个‘U’弯曲可以结合以形成‘S’弯曲，并且‘U’弯曲本身可以由两个镜面对称的一半构造，即可以建立双重对称结构。然而，本领域的技术人员将理解，这样的对称性不是利用本发明建立弯曲所必须的，即弯曲的最大曲率的点之前和之后的弯曲段不一定镜面对称。
[0049]所获得的弯曲由于优化使得是光学有效率的并且提供小的占用空间，以及小的、非恒定的弯曲半径。波导宽度和弯曲半径的数量级可以基本相同并且，例如，可以实现微米级配置。
[0050]图2在201处示出，根据本发明的实施方式的在光传播方向上形成光学多模HIC波导的至少一部分(即，段(sect1n))并包含两个镜面对称的弯曲子段202的‘L’弯曲(90度弯曲)的横截面(弯曲面中)，其中曲率随着长度线性变化和弯曲半径被标准化至最小值。如条形波导的波导进一步包括分别用于传输和限制光的芯204和包层部。应注意，在一些实施方式中，包层部206可以通过非固体材料，可选地如空气的气态材料形成。最大曲率208的点定位在镜面对称的子段202的边界处的一半段长度(sect1n length)处。
[0051]通常，不是利用例如具有恒定曲率半径的一般的现有技术的弧形来实施弯曲并且因此在直的段和弯曲(弧形)段之间突然改变，而是曲率半径逐渐地，优选地，基本连续地改变，以产生具有更连续的和平滑过度的弯曲，而弯曲大小尽可能地小。
[0052]对于‘L’弯曲或实际上接合两个直的波导的给定角度Θ的任何其他弯曲，可以使用两个镜面对称段，每个段能够弯曲Θ/2，这在‘L’情况下意味着使用两个镜面对称的45度弯曲。
[0053]图3a在301处示出，相应地设计的、优化的‘U’弯曲用于光学多模HIC波导。
[0054]回到图2和图3a两者，线性改变的L弯曲具有有效半径Reff = 1.87Rmin，并且在U弯曲的情况下，有效半径是Reff = 1.38Rmin。
[0055]图3b在302处示出，弯曲的另一个实施方式，在这种情况下，根据本发明设计的‘S’弯曲。
[0056]参考图4，根据本文中提供的教导优化的弯曲的曲率(1/R)如描绘的可以随着弯曲长度大致线性改变。曲率在一半长度处到达最大值(然后曲率的半径R在最小值)并且减少回到零(或者另一个最小值)，即示出镜面对称的弯曲的实现。作为有关本发明的各种实施方式的数学背景，具有随着路径长度线性改变的曲率的弯曲可以通过所谓的欧拉螺旋的方式表征，其可以通过菲涅耳积分的展开级数准确地计算(实际上2或3个展开项通常就足够了)。因此，相关联的弯曲在下文中还称为“欧拉弯曲”。
[0057]例如，应用的弯曲曲率的有效的或最小的半径可以大体上是波导宽度的数量级，优选地，约20倍波导宽度或更小，更优选地，约十倍的宽度或更小，并且最优选地，约两倍的宽度或更小。
[0058]图5a和图5b不出在分别具有一般的90度弧形和欧拉‘L’弯曲的2 μπι宽的娃条形波导的输出(直的)处，到不同模式的建模功率耦合，作为恒定弯曲半径(弧形)或有效弯曲半径(欧拉弯曲，在这样情况下最小半径的1.87倍以下)的函数。波长是1.55 μπι。
[0059]本领域技术人员将根据图5a的与现有技术弧形有关的耦合曲线501立即实现由约1% (-20dB)或更多激发的高达4个HOM。
[0060]在Ι?μπι处，似乎有到基本(第O级)模式的第一谐振耦合，但是对到第一ΗΟΜ、第二 ΗΟΜ、和第三HOM的耦合的抑制较差，结果几乎90%输出成基本模式。第一实际有用的谐振(即最低级的低损耗的匹配弯曲)对应于R ~ 34.4 μm，基本模式耦合>99%。对于更大的R值，存在其他匹配弯曲并且实际上可以忽略除第一级之外的所有Η0Μ。该模式和基本模式之间的功率振荡随着R缓慢衰减并且对于RMOO μ m，对HOM的最大耦合被抑制超过20dB。可以采用例如，这样的抑制水平作为阈值以限定确保弯曲的低损耗的操作的最小R值。与所匹配的弯曲的情况不同，功率在弯曲段中显著耦合至HOM并且然后在弯曲的最末端处完全耦合回到基本模式，合适的未匹配的操作需要至HOM的耦合在传播过程中总是被合适地抑制。换言之，匹配的弯曲是谐振系统，然而一般的未匹配弯曲不是。显然，未匹配的操作确保更宽的操作带宽和对制作误差的更高的耐受性。通常，在任何形状的任何弯曲(即具有非恒定曲率)中，可以区分两个工作原理:谐振的工作原理，基于弯曲长度与基本和HOM之间的拍长的匹配，从而确保仅在弯曲的最末端处到基本模式中的高耦合，并且另一个工作原理，简单地确保在任何传播步骤中到HOM的低耦合。
[0061]回到图5b的耦合曲线503，仿照一般的，也就是参照上述讨论的未匹配，弯曲对应于Reff = 75 μπι,即小于一般的弧形5倍以上。此外，第一有用的匹配弯曲出现在Reff =16.6 μπι处，即在不到最小匹配弧形的尺寸的一半处，并且第二个出现在Reff = 37.4 μπι处，可与弧形弯曲匹敌，但具有更好的性能。
[0062]图6a、图6b、和图6c分别示出从带宽利用的视点来