一种多模输出波导的模式转换装置及高速探测系统制造方法及图纸

本申请涉及集成光芯片技术领域，特别涉及一种多模输出波导的模式转换装置及高速探测系统，所述模式转换装置包括衬底、波导层；所述波导层设置于所述衬底上；所述波导层设置有阵列波导；所述阵列波导包括并排的多个第一波导；所述阵列波导的输入端用于对准多模输出波导的输出端，以接收所述多模输出波导的输出光；所述多个第一波导中各第一波导之间的刻蚀槽的宽度在预设宽度范围内。可以提高模式转换装置对高阶模式光的兼容性；降低高阶模式光损耗。耗。耗。

【技术实现步骤摘要】
一种多模输出波导的模式转换装置及高速探测系统


[0001]本申请涉及集成光芯片
，特别涉及一种多模输出波导的模式转换装置及高速探测系统。

技术介绍

[0002]随着信息传输需求增加，多模输出波导具有大带宽的特点，广泛应用于光学器件。例如，波分复用器件因其信息承载能力强、成本低的优势被越来越多的应用在通信中。光集成平台上实现波分复用器件主要有光栅和栅格马赫泽德（MZI，Mach
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Zehnder Interferometer）方法。基于光栅原理的波分复用器件具有通道可扩展性强、集成度高的优点，被广泛用在波分复用光集成系统中。其中，波分复用器的光栅采用多模输出波导实现大带宽，以覆盖由于器件工艺误差，环境温度变化造成波分复用器的波长偏移。
[0003]多模输出波导为高阶模波导（即上述大带宽），多模输出波导的输出端面较宽。而由于多模输出波导的输出端面较宽，导致多模输出波导与端面较窄的低阶模波导之间难以兼容。例如，多模输出波导在高速波分复用接收器应用中，为了保证光的传输速度，高速探测器波导的输入端面较窄（即只能约束较低阶模式的光），多模波导的输出端面与高速探测器波导的输入端面耦合时，存在多模输出波导与高速探测器波导之间尺寸难以兼容的问题。
[0004]现有的多模输出波导（即高阶模波导）与低阶模波导之间通过楔形的模式转换装置将光能从多模输出波导转换至低阶模波导，即实现模式转换功能。但是，由于楔形的模式转换装置的小头端并不支持所需高阶模式，导致直接利用楔形的模式转换装置连接多模输出波导和低阶模波导会存在高阶模式光损耗大的问题。
[0005]因此，亟需提供一种多模输出波导的模斑转换装置及高速探测系统，可以提高模式转换装置对高阶模式光的兼容性；降低高阶模式光损耗。

技术实现思路

[0006]本申请实施例提供了一种多模输出波导的模斑转换装置及高速探测系统，可以提高模式转换装置对高阶模式光的兼容性；降低高阶模式光损耗。
[0007]一方面，本申请的实施方式提供一种多模输出波导的模式转换装置，所述模式转换装置包括：衬底、波导层；所述波导层设置于所述衬底上；所述波导层设置有阵列波导；所述阵列波导包括并排的多个第一波导；所述阵列波导的输入端用于对准多模输出波导的输出端，以接收所述多模输出波导的输出光；所述多个第一波导中各第一波导之间的刻蚀槽的宽度在预设宽度范围内。
[0008]一些可选的实施例中，所述多个第一波导中各所述第一波导之间的所述刻蚀槽的深度沿着远离所述多模输出波导的方向逐渐增加。
[0009]一些可选的实施例中，所述多个第一波导中各所述第一波导之间的所述刻蚀槽的所述深度呈阶梯状逐渐增加。
[0010]一些可选的实施例中，所述模式转换装置还包括：变换器结构，所述变换器结构设置于所述多模输出波导与所述阵列波导之间；所述变换器结构中靠近所述多模输出波导的第一端面用于对准所述多模输出波导的所述输出端的端面；所述变换器结构中远离所述多模输出波导的第二端面用于对准所述阵列波导的所述输入端的端面；所述第二端面的宽度大于所述第一端面的宽度。
[0011]一些可选的实施例中，其特征在于，所述模式转换装置还包括：光场变换器，所述光场变换器设置于所述多模输出波导与所述阵列波导之间；所述光场变换器包括锥形波导、平板波导和锥形阵列波导；所述锥形波导设置于所述平板波导上靠近所述多模输出波导的第一端；所述锥形波导的第一平面端和所述平板波导的所述第一端共同对准所述多模输出波导的所述输出端；所述锥形阵列波导设置于所述平板波导上远离所述多模输出波导的第二端；所述锥形波导和所述锥形阵列波导设置于所述平板波导的同一侧；所述锥形阵列波导包括多个倒锥形波导，所述多个倒锥形波导中各倒锥形波导的第二平面端对准所述阵列波导中各所述第一波导的输入端。
[0012]一些可选的实施例中，所述锥形波导的第一尖端宽度和所述多个倒锥形波导的第二尖端宽度满足预设的尖端宽度范围。
[0013]一些可选的实施例中，所述多个第一波导中的所述第一波导的数量范围为2
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6。
[0014]一些可选的实施例中，所述多个第一波导中各所述第一波导之间的所述刻蚀槽的所述深度的深度范围为0.1μm~5.0μm。
[0015]一些可选的实施例中，所述多个第一波导中各第一波导之间的所述刻蚀槽的所述宽度是均匀分布的。
[0016]另一方面，本申请提供一种多模输出波导的高速探测系统，所述高速探测系统包括多个高速探测器和上述模式转换装置；所述多个高速探测器中各高速探测器的输入端连接于所述多个第一波导中各所述第一波导的输出端；各所述高速探测器用于探测各所述第一波导的光电特性。
[0017]本申请提供一种多模输出波导的模式转换装置及高速探测系统，所述模式转换装置包括衬底、波导层；所述波导层设置于所述衬底上；所述波导层设置有阵列波导；所述阵列波导包括并排的多个第一波导；所述阵列波导的输入端用于对准多模输出波导的输出端，以接收所述多模输出波导的输出光；所述多个第一波导中各第一波导之间的刻蚀槽的宽度在预设宽度范围内。可以提高模式转换装置对高阶模式光的兼容性；降低高阶模式光损耗。
附图说明
[0018]为了更清楚地说明本申请实施例中的技术方案，下面将对实施例描述中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本申请的一些实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图获得其他
的附图。
[0019]图1是本申请实施例提供的一种多模输出波导的模式转换装置的应用场景图；图2a是本申请实施例提供的一种多模输出波导的模式转换装置的结构示意图，包含阵列波导；图2b是图2a中多模输出波导与模式转换装置耦合的示意图；图2c是图2b所示的模式转换装置中阵列波导与多模输出波导的对准示意图；图3a是本申请实施例提供的一种多模输出波导的模式转换装置的结构示意图，阵列波导的刻蚀槽的深度具有一级阶梯；图3b是图3a中阵列波导的刻蚀槽的深度示意图；图3c是图3a中阵列波导的刻蚀槽的结构示意图；图4a是本申请实施例提供的一种多模输出波导的模式转换装置的结构示意图，阵列波导的刻蚀槽的深度呈阶梯状增加；图4b是图4a中阵列波导的刻蚀槽的深度呈阶梯状增加的示意图；图5是本申请实施例提供的一种多模输出波导的模式转换装置的结构示意图，包含变换器结构；图6是本申请实施例提供的一种光波导模斑转换装置的端面结构示意图，包含光场变换器。
[0020]附图中标号的含义为：1
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多模输出波导；11
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光栅；2
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低阶模波导；21
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高速探测器；3
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模式转换装置；31
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阵列波导；311
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第一波导；312
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刻蚀槽；32
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变换器结构；33
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光场变换器；331
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【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种多模输出波导的模式转换装置，其特征在于，所述模式转换装置包括：衬底、波导层；所述波导层设置于所述衬底上；所述波导层设置有阵列波导；所述阵列波导包括并排的多个第一波导；所述阵列波导的输入端用于对准多模输出波导的输出端，以接收所述多模输出波导的输出光；所述多个第一波导中各第一波导之间的刻蚀槽的宽度在预设宽度范围内；所述多个第一波导中各所述第一波导之间的所述刻蚀槽的深度沿着远离所述多模输出波导的方向逐渐增加。2.根据权利要求1所述的模式转换装置，其特征在于，所述多个第一波导中各所述第一波导之间的所述刻蚀槽的所述深度呈阶梯状逐渐增加。3.根据权利要求1或2所述的模式转换装置，其特征在于，所述模式转换装置还包括：变换器结构，所述变换器结构设置于所述多模输出波导与所述阵列波导之间；所述变换器结构中靠近所述多模输出波导的第一端面用于对准所述多模输出波导的所述输出端的端面；所述变换器结构中远离所述多模输出波导的第二端面用于对准所述阵列波导的所述输入端的端面；所述第二端面的宽度大于所述第一端面的宽度。4.根据权利要求1或2所述的模式转换装置，其特征在于，所述模式转换装置还包括：光场变换器，所述光场变换器设置于所述多模输出波导与所述阵列波导之间；所述光场变换器包括锥形波导、平板波导和锥形阵列波导；所述锥形波导设置于所述平板波导上靠近所述多模输出波导的...

【专利技术属性】
技术研发人员：辛田，冯大增，王奕琼，
申请(专利权)人：上海羲禾科技有限公司，
类型：发明
国别省市：