一种薄膜铌酸锂器件的耦合装置及耦合方法

本发明涉及波导与光纤耦合，具体涉及一种薄膜铌酸锂器件的耦合装置及耦合方法。

背景技术：

1、随着东数西算、数据中心内的流量持续快速增长，系统对单通道速率的要求明显提高，由于光器件宽带有限，且强度直接调制系统吞吐量面临巨大挑战。薄膜铌酸锂光子集成能明显提高光互联中单通道的系统容量，但长期以来一直困扰薄膜铌酸锂光子集成大规模应用的是小尺寸的波导与大尺寸的外围器件，如光纤之间的耦合。光纤在1310nm模场直径为9.2±0.5μm，1550nm模场直径为10.5±1.0μm，而薄膜铌酸锂波导尺寸为1-4um。两者模场尺寸和形状的不匹配，导致光纤与薄膜铌酸锂波导之间的耦合效率极低。

2、现有技术中通常采用模斑转换器进行光纤和薄膜铌酸锂波导耦合，但薄膜铌酸锂波导中制作模斑转换器的工艺非常复杂，良率也较低，虽然耦合效率有提升，但并不理想，而采用光纤通过透镜与薄膜铌酸锂波导耦合，大大了光纤到波导的耦合效率，耦合效率较模斑转换器能提升10～40％，而且良率得到明显的提高。

技术实现思路

1、针对现有技术中存在的不足之处，本发明提供一种操作简单且低成本的薄膜铌酸锂器件的耦合装置及耦合方法。

2、本发明公开了一种薄膜铌酸锂器件的耦合装置，包括：沿激光器的激光出射方向依次设置的第一准直透镜、第一汇聚透镜、薄膜铌酸锂器件、第二准直透镜、第二汇聚透镜和光纤；

3、所述第一准直透镜，用于将所述激光器出射的激光准直成第一平行光；

4、所述第一汇聚透镜，用于将第一平行光汇聚，并耦合进入所述薄膜铌酸锂器件；

5、所述第二准直透镜，用于将所述薄膜铌酸锂器件的出射光准直成第二平行光；

6、所述第二汇聚透镜，用于将第二平行光汇聚，并耦合进入所述光纤。

7、作为本发明的进一步改进，所述第一准直透镜和第二准直透镜为非球透镜。

8、作为本发明的进一步改进，所述第一汇聚透镜和第二汇聚透镜为非球透镜。

9、作为本发明的进一步改进，所述光纤为单模光纤。

10、作为本发明的进一步改进，所述薄膜铌酸锂器件包括薄膜铌酸锂直波导、薄膜铌酸锂y波导和薄膜铌酸锂调制器集成芯片中的一种。

11、本发明还公开了一种基于上述耦合装置的薄膜铌酸锂器件的耦合方法，包括：

12、激光器出射的激光经第一准直透镜准直成第一平行光；

13、第一平行光经第一汇聚透镜汇聚，并耦合进入薄膜铌酸锂器件；

14、薄膜铌酸锂器件的出射光经第二准直透镜准直成第二平行光；

15、第二平行光经第二汇聚透镜汇聚，并耦合进入光纤，实现薄膜铌酸锂器件与光纤的耦合。

16、与现有技术相比，本发明的有益效果为：

17、本发明的耦合装置结构简单，便于拆卸和组装；操作简单、耦合前后非球透镜及光纤不易脱落；本发明可从根本上解决了传统的模斑转换器耦合效率低且难以制作的问题，同时，相比于传统的模斑转换器，本发明的耦合速度更快，操作速度快2-5倍、良率高、成本低。

技术特征：

1.一种薄膜铌酸锂器件的耦合装置，其特征在于，包括：沿激光器的激光出射方向依次设置的第一准直透镜、第一汇聚透镜、薄膜铌酸锂器件、第二准直透镜、第二汇聚透镜和光纤；

2.如权利要求1所述的薄膜铌酸锂器件的耦合装置，其特征在于，所述第一准直透镜和第二准直透镜为非球透镜。

3.如权利要求1所述的薄膜铌酸锂器件的耦合装置，其特征在于，所述第一汇聚透镜和第二汇聚透镜为非球透镜。

4.如权利要求1所述的薄膜铌酸锂器件的耦合装置，其特征在于，所述光纤为单模光纤。

5.如权利要求1所述的薄膜铌酸锂器件的耦合装置，其特征在于，所述薄膜铌酸锂器件包括薄膜铌酸锂直波导、薄膜铌酸锂y波导和薄膜铌酸锂调制器集成芯片中的一种。

6.一种薄膜铌酸锂器件的耦合方法，采用如权利要求1～4中任一项所述的薄膜铌酸锂器件的耦合装置，其特征在于，包括：

技术总结
本发明公开了一种薄膜铌酸锂器件的耦合装置及耦合方法，包括：沿激光器的激光出射方向依次设置的第一准直透镜、第一汇聚透镜、薄膜铌酸锂器件、第二准直透镜、第二汇聚透镜和光纤；激光器出射的激光经第一准直透镜准直成第一平行光；第一平行光经第一汇聚透镜汇聚，并耦合进入薄膜铌酸锂器件；薄膜铌酸锂器件的出射光经第二准直透镜准直成第二平行光；第二平行光经第二汇聚透镜汇聚，并耦合进入光纤，实现薄膜铌酸锂器件与光纤的耦合。相比于传统在薄膜铌酸锂器件上制作模斑转换器，本发明的工艺更简单、且大大提升光纤到波导的耦合效率，而且良率也得到了明显的提升。

技术研发人员：王智勇,申鹏飞,杨登才
受保护的技术使用者：北京工业大学
技术研发日：
技术公布日：2024/1/14