（10)中的第二括号中的作用，即
发现方程（16):
[0105] 在方程（16)中，第一项来自于相位速度的锥变
而第二项起因于两个
波导之间的耦合的锥变#这两个项可以不被抵销，因为 为了 dz JY 展示^如何关联于波导宽度及它们的间隔的改变，使用有效折射率方法来获得下列方 aZ
[0120] 在方程（18)中，括号中的第一项起因于分支波导的锥变
但它对
的作 用小，因为其系数中的两个项的抵销。括号中的第二项起因于两个波导之间的耦合的锥变 因为两个波导之间的间距有改变，而第三项起因于波导输入耦合器的锥变
p 最后两个项将某种程度地被抵销。波长输入耦合器经常被设计成具有来自光源的有效耦合 并且没有很多自由度可用以修正转换器的设计。最终，耦合中的锥变对$的作用是占优 az 势的。
[0121] 最佳分支锥变是其对方程（10)中的第一括号中的项、方程（10)中的第二括号中 的项、以及方程（5)中指数相位项的影响的妥协。分支波导宽度中的锥变导致两个波导之 间的耦合系数k的更快速变化，并因此导致更大的
：的幅度随着增加的锥变而 增大。分支锥变的效应以不同方式影响方程（10)的第一个括号中的项和方程（10)的第二 JY 个括号中的项々的增大主要在转换器始端附近，在那里第一个括号中的项接近零。 az 根据方程（10)，|as(z) |_是2的函数，并确认对分支波导的锥变减小了简正模转换。
[0122] 图6中示出使用具有锥形分支波导的波导配置的实施方式。过程600包括第一操 作602,该第一操作602提供具有波导输入耦合器和锥形分支波导的波导配置。在操作604， 光在基础波导模（例如TE。。或TM。。）下被输入到波导输入親合器。在操作606,第一横波导 模通过分支波导被转换至较高次波导模（例如TEi。或TM 1(])。在操作608,具有较高次波导 模的光被输出。
[0123] 概括地说，本公开提供一种包括波导配置的光传输系统，该波导配置包括将光从 基波导模或简正波导模耦合至较高次波导模的波导输入耦合器。该波导配置包括分支波 导，该分支波导将输入耦合器中的受激基础波导模（例如TE。。或TMJ转换成较高次模（例 如TEi。或TM 1(])。分支波导从其始端至其末端从宽到窄地锥变，并在一些实施方式中，在其末 端处的分支波导宽度近似等于或等于波导输入耦合器的宽度，从而防止接合波导中TE。。的 激发。在一些实施方式中，波导输入耦合器针对从光源与倒锥形的耦合效率而被优化。接 合的波导宽度（例如波导适配器）可被设计成仅允许两个模（例如TE。。和TEi。，或例如TM。。 和TM1Q)并可被优化以使接合波导的较高次模（例如TEi。和TM i。模）和在耦合波导末端处 的奇简正模之间的模场重叠最大化。
[0124] 上述的说明、示例和数据给出本发明的示例性实施例的结构、特征和用途的完整 描述。由于可作出本发明的许多实施例而不偏离本发明的精神和范围，因此本发明基于下 面所附的权利要求书。此外，不同实施例的结构特征可被组合在又一实施例中而不背离所 述权利要求书。
【主权项】
1. 一种装置，包括： 波导输入耦合器，其包括具有远端宽度的远端和具有近端宽度的近端； 锥形的分支波导，其包括具有远端宽度的远端和具有近端宽度的近端，所述分支波导 远端宽度大于所述分支波导近端宽度；以及 波导适配器，其物理地连接至所述波导输入耦合器近端并物理地连接至所述分支波导 近端； 所述波导输入耦合器、所述分支波导和所述波导适配器被配置成将具有基横波导模的 输入信号转换成具有较高次波导模的输出光。2. 如权利要求1所述的装置，其特征在于，所述分支波导具有弧形中线。3. 如权利要求2所述的装置，其特征在于，所述分支波导具有由余弦或类余弦曲线定 义的中线。4. 如权利要求1所述的装置，其特征在于，所述分支波导从所述分支波导远端向所述 分支波导近端线性地锥变。5. 如权利要求1所述的装置，其特征在于，在每个近端连接至所述波导耦合器之处，所 述波导输入耦合器近端宽度基本等于所述分支波导近端宽度。6. 如权利要求1所述的装置，其特征在于，所述波导输入耦合器和所述分支波导具有 在它们之间的，从所述远端的每一个至所述近端的每一个的间隙。7. 如权利要求1所述的装置，其特征在于，在每个近端连接至所述波导适配器之处，所 述波导输入耦合器和所述分支波导具有在其间的间隙。8. 如权利要求1所述的装置，其特征在于，所述波导输入耦合器远端宽度小于在所述 波导输入耦合器近端连接至所述波导输入适配器之处的所述波导输入耦合器近端宽度。9. 如权利要求1所述的装置，其特征在于，还包括被配置成将从所述波导适配器输出 的较高次横波导模光聚焦至目标的固体浸没镜。10. 如权利要求1所述的装置，其特征在于，所述波导适配器被配置成将从所述波导输 入耦合器和所述分支波导输出的较高次横波导模光引导至目标。11. 如权利要求1所述的装置，其特征在于： 所述波导输入耦合器远端宽度小于所述波导输入耦合器近端宽度； 所述锥形分支波导的中线由余弦或类余弦曲线定义；以及 所述波导输入耦合器近端宽度与所述分支波导近端宽度相同。12. 如权利要求1所述的装置，其特征在于，所述波导输入耦合器、所述分支波导和所 述波导适配器被配置成将具有横电（TE)或横磁（TM)波导模TE。。或TM。。的输入光转换成具 有较高次TE或TM波导模的输出光。13. -种装置，包括： 包括具有近端宽度的近端的波导输入耦合器，所述波导输入耦合器被配置成接收具有 第一横波导模的光； 分支波导，其包括具有远端宽度的远端和具有近端宽度的近端，所述分支波导远端宽 度大于所述分支波导近端宽度；以及 波导适配器，其可操作地连接至所述波导输入耦合器近端并可操作地连接至所述分支 波导近端，其中所述波导输入耦合器、所述分支波导和所述波导适配器被配置成防止所述 光在所述第一波导模下的激发。14. 如权利要求13所述的装置，其特征在于，所述波导输入耦合器、所述分支波导和所 述波导适配器被进一步配置成允许所述光在较高次波导模下的激发。15. 如权利要求14所述的装置，还包括光源和等离激元换能器，其中所述波导适配器 被配置成将所述较高次波导模光引导至所述目标。16. 如权利要求13所述的装置，其特征在于，所述波导适配器具有近似等于或大于所 述波导输入耦合器近端宽度和所述分支波导近端宽度之和的输入宽度。17. 如权利要求13所述的装置，其特征在于，所述波导输入耦合器进一步具有包括远 端宽度的远端，并且所述波导输入耦合器远端宽度小于所述波导输入耦合器近端宽度。18. 如权利要求13所述的装置，其特征在于，所述波导输入耦合器被配置成接收具有 第一横电（TE)或横磁（TM)波导模的光。19. 一种方法，包括： 将具有第一横波导模的光耦合到波导输入耦合器中； 经由所述波导输入耦合器和与所述波导输入耦合器物理地间隔开的锥形的分支波导 将具有所述第一波导模的光转换成具有较高次波导模的光；以及 将具有所述较高次波导模的光从连接至所述波导输入耦合器且连接至所述锥形的分 支波导的波导适配器输出。20. 如权利要求19所述的方法，其特征在于，所述第一横波导模是TE。。且所述较高次 TE模是TE10。21. 如权利要求19所述的方法，其特征在于，所述第一横波导模是TM。。且所述较高次 TM模是TM1(]。22. 如权利要求19所述的方法，还包括： 使所述输出的较高次模光撞击到目标上。23. 如权利要求22所述的方法，其特征在于，所述目标是等离激元换能器。
【专利摘要】本公开涉及分支波导配置。根据本公开的一种装置，包括波导输入耦合器、锥形的分支波导以及物理地连接至波导输入耦合器近端并物理地连接至分支波导近端的波导适配器。波导输入耦合器包括具有远端宽度的远端和具有近端宽度的近端。锥形的分支波导包括具有远端宽度的远端和具有近端宽度的近端，分支波导远端宽度大于分支波导近端宽度。波导输入耦合器、分支波导和波导适配器被配置成将具有基横波导模的输入信号转换成具有较高次波导模的输出光。
【IPC分类】G02B6/24, G02B6/125
【公开号】CN105353464
【申请号】CN201510133287
【发明人】彭初兵
【申请人】希捷科技有限公司
【公开日】2016年2月24日
【申请日】2015年3月25日
【公告号】US9322997, US20150279394