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专利号: 2023106221435
申请人: 燕山大学
专利类型:发明专利
专利状态:已下证
更新日期:2026-07-01
缴费截止日期: 暂无
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摘要:

权利要求书:

1.一种双偏振多模式的层间波导耦合器,其特征在于:所述层间波导耦合器包括下波导层(1)、包层(2)和上波导层(3);其中,所述下波导层(1)和上波导层(3)由1×2多模干涉仪型波导构成;在竖直方向上,所述上波导层(3)在上层,所述下波导层(1)在下层,且互不接触,中间由包层(2)相互隔离;沿光场横向传播方向上,所述上波导层(3)和下波导层(1)结构具有交叠耦合区域;所述1×2多模干涉仪型波导由一个输入波导、一个锥型波导、一个宽多模干涉波导、两个输出波导依次连接构成,上波导层(3)包括依次连接的上波导层输出波导(8)、上波导层宽多模干涉波导(9)、上波导层锥型波导(10)和上波导层输入波导(11),下波导层(1)包括依次连接的下波导层输入波导(4)、下波导层锥型波导(5)、下波导层宽多模干涉波导(6)和下波导层输出波导(7);所述上波导层(3)的1×2多模干涉仪型波导的两个上波导层输出波导(8)和下波导层(1)的1×2多模干涉仪型波导的两个下波导层输出波导(7)沿光场横向传播方向相互交叠,满足层间波导耦合条件;所述1×2多模干涉仪型波导为偏振不敏感型多模式的1×2功率分束器,双偏振多个模式能够同时实现高效率的1×2功率分束;所述上波导层(3)的1×2多模干涉仪型波导的两个上波导层输出波导(8)和下波导层(1)的1×2多模干涉仪型波导的两个下波导层输出波导(7)为绝缘锥型波导,宽度由宽变窄,为亚波长光栅结构。

2.根据权利要求1所述的一种双偏振多模式的层间波导耦合器,其特征在于:所述上波导层(3)和下波导层(1)的材料选自硅、氮化硅、III‑V族材料或聚合物的一种,包层(2)的材质为二氧化硅;所述上波导层(3)和下波导层(1)的间隔尺寸为0‑500nm。

3.根据权利要求2所述的一种双偏振多模式的层间波导耦合器,其特征在于:所述下波导层(1)为1×2多模干涉仪型硅波导,下波导层宽多模干涉波导(6)的大小L2×w2为15×6.22

μm,下波导层输入波导(4)的宽度w1设置为2.5μm,下波导层锥型波导(5)长度L1设置为15μm,下波导层输出波导(7)为绝热锥型,宽度从3μm到0.12μm,长度为65μm,所述上波导层(3)为1×2多模干涉仪型氮化硅波导,上波导层宽多模干涉波导(9)的大小L5×w6为10×6.2μ2

m,上波导层输入波导(11)的宽度w5设置为2.5μm,上波导层锥型波导(10)长度L4设置为15μm,上波导层输出波导(8)宽度从3μm到0.2μm,长度为65μm。

4.根据权利要求3所述的一种双偏振多模式的层间波导耦合器,其特征在于:下波导层(1)为1×2多模干涉仪型硅波导,下波导层输出波导(7)亚波长光栅结构的周期Λ1设计为

100nm,占空比a1设计为20nm;上波导层(3)为1×2多模干涉仪型氮化硅波导,上波导层输出波导(8)亚波长光栅结构的周期Λ2设计为150nm,占空比a2设计为50nm;下波导层输出波导(7)和上波导层输出波导(8)耦合区域的重叠长度L7为10μm。