一种多模转化单模光波导芯片的制作方法

1.本实用新型涉及激光器领域，具体是指一种多模转化单模光波导芯片。


背景技术：

2.目前激光器行业同质竞争，功率内卷现象非常严重，并且功率竞赛陷入瓶颈；随着激光器产业升级的深入，越来越多的高端制造业和军工、光通讯等领域对激光技术需求增加，对激光技术要求提高，这些现象对激光的亮度提出了更高的要求，因为只有高亮度激光才能够有高功率强度；如公开号为cn1588656a，专利名称为一种直接出射白光的高亮度功率型led芯片的中国专利，但其不能实现多模转化单模光，不能满足使用需求。


技术实现要素：

3.为解决上述技术问题，本实用新型提供的技术方案为：一种多模转化单模光波导芯片，包括由下至上紧密相连设置的第一层波导结构、第二层波导结构、第三层波导结构；所述第一层波导结构包括由左、中、右间隔排列的第一左单元、第一中单元、第一右单元，所述第一左单元、第一中单元、第一右单元结构相同；所述第二层波导单元包括由左、中、右间隔排列的第二左单元、第二中单元、第二右单元，所述第二左单元、第二中单元、第二右单元分别设置于第一左单元、第一中单元、第一右单元上部；所述第三层波导结构设置于第二左单元、第二中单元、第二右单元上部。
4.进一步地，所述第一左单元包括长条型波导一，所述波导一上部左侧设置波导a，中部设置波导b，右部设置波导c，所述波导a为波导二，所述波导b为由上至下设置波导三、波导四、所述波导c为由上至下设置的波导五、波导六、波导七。
5.进一步地，所述第一左单元、第一右单元对称或不对称设置于第一中单元两侧，所述波导a、波导c 对称或不对称设置于波导b两侧，所述波导三为梯形，所述波导四为矩形，所述波导五、波导七为矩形，所述波导六为平行四边形；所述波导一为矩形，所述第一左单元、第一中单元、第一右单元中的波导一分别设置，或第一左单元、第一中单元、第一右单元中的波导一连接为一个整体。
6.进一步地，所述第二左单元、第二右单元对称设置于第二中单元两侧，所述第二左单元包括设置于波导二、波导三、波导五顶部的波导八、波导九，所述波导九上部由左、中、右间隔排列设置波导十、波导十一、波导十二，所述波导十、波导十一、波导十二上部设置波导十三，所述波导十三上部靠近第二中单元的一侧设置波导十四。
7.进一步地，所述波导八、波导九为矩形，所述波导九的长度小于波导八的长度，所述波导十、波导十一、波导十二为竖向矩形，所述波导十、波导十二对称设置于波导十一两侧，所述波导十、波导十二的宽度小于波导十一，所述波导十三为矩形，所述波导十四为平行四边形。
8.进一步地，所述第二中单元包括设置于第一中单元上部的波导八，所述波导八上部依次设置波导十六、波导十五；所述第二右单元包括设置于第一右单元上部的波导八，所
述波导八上部依次设置波导十八、波导十七。
9.进一步地，所述波导十五、波导十六为矩形或梯形，所述波导十七、波导十八为矩形或平行四边形。
10.进一步地，所述第三层波导结构包括设置于波导十四、波导十五、波导十七上部的波导十九，所述波导十九上部由左、中、右间隔排列第三左单元、第三中单元、第三右单元，所述第三左单元为波导二十，所述第三中单元包括由上至下设置的波导二十一、波导二十二，所述第三右单元包括由上至下设置波导二十三、波导二十四；所述波导二十、波导二十一、波导二十三上部还设置波导二十五，所述波导二十五上部设置波导二十六。
11.进一步地，所述第三左单元、第三右单元对称或不对称设置于第三中单元两侧，所述波导十九为矩形，所述波导二十为矩形或平行四边形，所述波导二十一、波导二十二为矩形或梯形，所述波导二十三、波导二十四为矩形或平行四边形，所述波导二十五为梯形，所述波导二十六为矩形。
12.进一步地，所述波导二十包括由上至下设置的上波导、下波导，所述上波导、下波导为矩形或平行四边形。
13.本实用新型与现有技术相比的优点在于：本实用新型三层波导结构紧密相连为一体，其光从第一层波导结构中的波导一进入，向上传输最后从输出端波导二十六输出，且该光路结构从第一层至第三层其横行宽度逐渐缩短，使得整体结构形成传输光束自左右向中间汇聚的现象；本实用新型能够把半导体激光器所发的多模光转化为单模激光，能组合成高亮度的光纤激光器，可广泛应用于光通讯、军工、切割焊接、医疗科研等领域，能够推动大功率单模光纤激光器，向真正的高亮度方向发展推动激光产业的颠覆性发展。
附图说明
14.图1是本实用新型一种多模转化单模光波导芯片中第一层波导结构的结构示意图。
15.图2是本实用新型一种多模转化单模光波导芯片中第二层波导结构的结构示意图。
16.图3是本实用新型一种多模转化单模光波导芯片中第三层波导结构的结构示意图。
17.图4是本实用新型一种多模转化单模光波导芯片的结构示意图。
具体实施方式
18.为使本实用新型实施例的目的、技术方案和优点更加清楚，下面将结合本实用新型实施例中的附图，对本实用新型实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例是本实用新型一部分实施例，而不是全部的实施例。通常在此处附图中描述和示出的本实用新型实施例的组件可以以各种不同的配置来布置和设计。
19.在本实用新型实施例的描述中，需要说明的是，若出现术语“中心”、“上”、“下”、“左”、“右”、“竖直”、“水平”、“内”、“外”等指示的方位或位置关系为基于附图所示的方位或位置关系，或者是该实用新型产品使用时惯常摆放的方位或位置关系，仅是为了便于描述本实用新型和简化描述，而不是指示或暗示所指的装置或元件必须具有特定的方位、以特
定的方位构造和操作，因此不能理解为对本实用新型的限制。此外，术语“第一”、“第二”、“第三”等仅用于区分描述，而不能理解为指示或暗示相对重要性。
20.此外，若出现术语“水平”、“竖直”、“悬垂”等术语并不表示要求部件绝对水平或悬垂，而是可以稍微倾斜。如“水平”仅仅是指其方向相对“竖直”而言更加水平，并不是表示该结构一定要完全水平，而是可以稍微倾斜。
21.在本实用新型实施例的描述中，“多个”代表至少2个。
22.在本实用新型实施例的描述中，还需要说明的是，除非另有明确的规定和限定，若出现术语“设置”、“安装”、“相连”、“连接”应做广义理解，例如，可以是固定连接，也可以是可拆卸连接，或一体地连接；可以是机械连接，也可以是电连接；可以是直接相连，也可以通过中间媒介间接相连，可以是两个元件内部的连通。对于本领域的普通技术人员而言，可以根据具体情况理解上述术语在本实用新型中的具体含义。
23.实施例：
24.结合附图1-4，一种多模转化单模光波导芯片，包括由下至上紧密相连设置的第一层波导结构、第二层波导结构、第三层波导结构；第一层波导结构包括由左、中、右间隔排列的第一左单元、第一中单元、第一右单元，第一左单元、第一中单元、第一右单元结构相同；第二层波导单元包括由左、中、右间隔排列的第二左单元、第二中单元、第二右单元，第二左单元、第二中单元、第二右单元分别设置于第一左单元、第一中单元、第一右单元上部；第三层波导结构设置于第二左单元、第二中单元、第二右单元上部。
25.第一左单元包括长条型波导一1，波导一1上部左侧设置波导a，中部设置波导b，右部设置波导c，波导a为波导二2，波导b为由上至下设置波导三3、波导四4、波导c为由上至下设置的波导五5、波导六6、波导七7。
26.第一左单元、第一右单元对称或不对称设置于第一中单元两侧，波导a、波导c对称或不对称设置于波导b两侧，波导三3为梯形，波导四4为矩形，波导五5、波导七7为矩形，波导六6为平行四边形；波导一1为矩形，第一左单元、第一中单元、第一右单元中的波导一1分别设置，或第一左单元、第一中单元、第一右单元中的波导一1连接为一个整体。
27.第二左单元、第二右单元对称设置于第二中单元两侧，第二左单元包括设置于波导二2、波导三3、波导五5顶部的波导八8、波导九9，波导九9上部由左、中、右间隔排列设置波导十10、波导十一11、波导十二12，波导十10、波导十一11、波导十二12上部设置波导十三13，波导十三13上部靠近第二中单元的一侧设置波导十四14。
28.波导八8、波导九9为矩形，波导九9的长度小于波导八8的长度，波导十10、波导十一11、波导十二12为竖向矩形，波导十10、波导十二12对称设置于波导十一11两侧，波导十10、波导十二12的宽度小于波导十一11，波导十三13为矩形，波导十四14为平行四边形。
29.第二中单元包括设置于第一中单元上部的波导八8，波导八8上部依次设置波导十六16、波导十五15；第二右单元包括设置于第一右单元上部的波导八8，波导八8上部依次设置波导十八18、波导十七17。
30.波导十五15、波导十六16为矩形或梯形，波导十七17、波导十八18为矩形或平行四边形。
31.第三层波导结构包括设置于波导十四14、波导十五15、波导十七17上部的波导十九19，波导十九 19上部由左、中、右间隔排列第三左单元、第三中单元、第三右单元，第三左
单元为波导二十20，第三中单元包括由上至下设置的波导二十一21、波导二十二22，第三右单元包括由上至下设置波导二十三23、波导二十四24；波导二十20、波导二十一21、波导二十三23上部还设置波导二十五25，波导二十五25上部设置波导二十六26。
32.第三左单元、第三右单元对称或不对称设置于第三中单元两侧，波导十九19为矩形，波导二十20为矩形或平行四边形，波导二十一21、波导二十二22为矩形或梯形，波导二十三23、波导二十四24为矩形或平行四边形，波导二十五25为梯形，波导二十六26为矩形。
33.波导二十20包括由上至下设置的上波导、下波导，上波导、下波导为矩形或平行四边形。
34.在具体实施时，本实用新型能根据不同的波长设计出相对应的不同的光波导芯片。
35.本实用新型三层波导结构紧密相连为一体，其光从第一层波导结构中的波导一进入，向上传输最后从输出端波导二十六输出，且该光路结构从第一层至第三层其横行宽度逐渐缩短，使得整体结构形成传输光束自左右向中间汇聚的现象；本实用新型光路体现着“三”的理念，其由三个波导横向组成基本的波导单元，每层由三个波导单元横向排列组成，纵向也设置有三层波导结构；区别于常规设计使用有弧度传输光线，本实用新型传输光线均为直线，其光路形状均为矩形、梯形、平行四边形，其波导纵向整体长度为 5-9mm，输入端横向宽度为25-60μm，适配于20-60μm的光源宽度，多模转化为单模的效率为80％以上。
36.本实用新型公开了一种多模转化单模的光波导芯片，其材质选择sio2，也可以在硅基上制作，属于无源器件；本实用新型芯片的技术特点为：能够把半导体激光器所发多模光转化为纯单模激光，增强了光的密度，提高了光的亮度，光从输入端进入，从输出端出来即是单模光束，即为高斯光束；更突出的是，本实用新型波导芯片的构造原理适用于任意折射率的任意波长，即能根据不同的光波长，根据本实用新型构造原理设计生产出相对应的芯片，并且单模转化率为80％以上。
37.以上对本实用新型及其实施方式进行了描述，这种描述没有限制性，附图中所示的也只是本实用新型的实施方式之一，实际的结构并不局限于此。总而言之如果本领域的普通技术人员受其启示，在不脱离本实用新型创造宗旨的情况下，不经创造性的设计出与该技术方案相似的结构方式及实施例，均应属于本实用新型的保护范围。