本申请提供了一种光耦合器，应用于光通信领域。光耦合器包括掩埋层、支撑层、波导层和上包层。在高度方向上，支撑层在掩埋层和波导层之间。波导层在支撑层和上包层之间。在宽度方向上，波导层和支撑层位于上包层内部。波导层和支撑层的材料不同。本申请中，支撑层在上包层内部。因此，支撑层两侧包括上包层。光信号的能量可以分散在支撑层的两侧，从而降低波导层中心附近的能量分布不均的程度，降低光耦合器的耦合损耗。的耦合损耗。的耦合损耗。
【技术实现步骤摘要】
光耦合器、光芯片和光通信设备
[0001]本申请涉及光通信领域，尤其涉及光耦合器、光芯片和光通信设备。
技术介绍
[0002]在光通信领域中，不同光器件支持的模斑尺寸可能不同。例如，不同光器件包括光纤和光收发模块。光收发模块支持的模斑尺寸一般小于1微米。标准的单模光纤支持的模斑尺寸约等于10微米。两者的模斑尺寸差距过大，导致光纤和光收发模块直接耦合的损耗过大。
[0003]为此，可以通过光耦合器改变光信号的模斑大小，实现不同光器件的光耦合。例如，图1为光耦合器在宽度方向上的截面示意图。如图1所示，光耦合器包括掩埋层101、波导层102和上包层103。在图1中，Y轴为宽度方向，X轴为高度方向。垂直于X轴和Y轴的Z轴为传输方向。传输方向包括传输正方向和传输反方向。沿着传输正方向，波导层102的面积不断减小，上包层103的面积不断增大，掩埋层101的面积不变。光信号沿传输方向传输。对于来自光纤的沿传输反方向传输的反向光信号，光耦合器用于缩小反向光信号的模斑，向光收发模块传输缩小模斑后的反向光信号。对于来自光收发模块的沿传输正方向传输的正向光信号，光耦合器用于放大正向光信号的模斑，向光纤传输放大模斑后的正向光信号。其中，在实现光耦合的过程中，光纤的中心对准波导层102的中心。
[0004]在实际应用中，上包层103的折射率大于掩埋层101的折射率。因此，随着波导层102的面积不断减小，光信号的能量主要分散在上包层103。此时，光信号在掩埋层101上的能量远小于在上包层103上的能量，造成光耦合器和光纤耦合的损耗较大。
技术实现思路
[0005]本申请提供了一种光耦合器、光芯片和光通信设备，通过增加支撑层，可以降低波导层中心附近的能量分布不均的程度，进而降低光耦合器的耦合损耗。
[0006]本申请第一方面提供了一种光耦合器。光耦合器包括掩埋层、支撑层、波导层和上包层。其中，在高度方向上，支撑层在掩埋层和波导层之间。波导层在支撑层和上包层之间。在宽度方向上，波导层和支撑层位于上包层内部。波导层和支撑层的材料不同。
[0007]本申请中，支撑层位于上包层内部。因此，支撑层两侧包括上包层。光信号的能量可以分散在支撑层的两侧，从而降低波导层中心附近的能量分布不均的程度，降低光耦合器的耦合损耗。
[0008]本申请中，支撑层是一种波导结构，可以是刻蚀掩埋层形成的波导，也可以是沉积形成的波导，还可以是外延或者其他方式形成的，本申请不限制。支撑层用于支撑波导，但不具备传输光信号的作用。
[0009]由于支撑层波导的形状与波导层渐变形状一样，处于波导层的下方，使得波导层可以被上包层对称填充，进而降低光耦合器的耦合损耗。
[0010]在本申请第一方面的一种可选方式中，在宽度方向上，波导层的中心位置和上包
层的中心位置的距离小于50纳米。其中，减小波导层的中心位置和上包层的中心位置的距离，可以进一步降低波导层中心附近的能量分布不均的程度，从而降低耦合损耗。
[0011]在本申请第一方面的一种可选方式中，在宽度方向上，上包层的形状为正方形或圆形。其中，当光耦合器与光纤耦合时，正方形或圆形的上包层可以进一步降低耦合损耗。
[0012]在本申请第一方面的一种可选方式中，光耦合器用于与光纤相连。光纤的直径为b微米。正方形的宽度a在区间b
±
0.5微米内，或，圆形的直径a在区间b
±
0.5微米内。此时，a和b的差值小于或等于0.5微米。其中，当上包层的直径或宽度接近光纤的直径时，可以进一步降低耦合损耗。
[0013]在本申请第一方面的一种可选方式中，在传输方向上，支撑层包括第一端面和第二端面。第一端面的面积大于第二端面的面积。其中，输出沿传输正方向传输的正向光信号的端面为第二端面。输出沿传输反方向传输的反向光信号的端面为第一端面。当第二端面的面积较小时，可以有效降低第二端面上波导层中心附近的能量分布不均的程度，从而降低损耗。
[0014]在本申请第一方面的一种可选方式中，沿第一端面到第二端面的方向上，支撑层的宽度逐渐减小。其中，支撑层的宽度逐渐减小，上包层在宽度方向上的截面面积不断增大。因此，本申请可以进一步降低波导层中心附近的能量分布不均的程度，降低耦合损耗。
[0015]在本申请第一方面的一种可选方式中，第二端面的宽度小于120纳米。其中，第二端面的宽度越小，上包层的截面面积越大。当上包层的截面面积越大时，波导层中心附近的能量分布越均匀。本申请限定第二端面的宽度小于120纳米，可以降低波导层中心附近的能量分布不均的程度，从而降低耦合损耗。
[0016]在本申请第一方面的一种可选方式中，在传输方向上，上包层覆盖第二端面。其中，通过覆盖第二端面，可以进一步提高上包层的截面面积，降低波导层中心附近的能量分布不均的程度，降低耦合损耗。
[0017]在本申请第一方面的一种可选方式中，在传输方向上，波导层为梯形结构。其中，沿传输正方向，波导层的宽度逐渐减小。当波导层包括上波导层和下波导层时，波导层为梯形结构是指上波导层和/或下波导层为梯形结构。在传输正方向，梯形结构的波导层有利于将正向光信号分散在上包层中，降低波导层中心附近的能量分布不均的程度，从而降低耦合损耗。
[0018]在本申请第一方面的一种可选方式中，波导层包括上波导层和下波导层。在宽度方向上，下波导层的宽度大于上波导层的宽度。其中，上波导层也可以称为脊波导。将波导层分为上波导层和下波导层，一方面有利于降低波导的传输损耗，另一方面有利于在高度方向上扩大沿传输正方向传输的光信号的模斑，从而降低波导层中心附近的能量分布不均的程度，从而降低耦合损耗。
[0019]在本申请第一方面的一种可选方式中，上波导层包括第一部分和第二部分。在传输方向上，第一部分为矩形结构。第一部分的宽度在400纳米到2000纳米之间。第二部分为梯形结构。梯形结构最小的宽度小于120纳米。
[0020]在本申请第一方面的一种可选方式中，在传输方向上，下波导层包括第三端面和第四端面。下波导层为梯形结构。第三端面的宽度大于第四端面的宽度。第四端面的宽度小于120纳米。其中，梯形结构的下波导层有利于将光信号分散在上包层中，降低波导层中心
附近的能量分布不均的程度，从而降低耦合损耗。
[0021]在本申请第一方面的一种可选方式中，在传输方向上，下波导层在掩埋层上的投影和支撑层在掩埋层上的投影重合。其中，当下波导层在掩埋层上的投影和支撑层在掩埋层上的投影重合时，下波导层和支撑层的宽度相同。下波导层和支撑层的宽度相同时，可以减小加工过程中的工艺步骤。因此，本申请可以降低加工过程中的成本。
[0022]在本申请第一方面的一种可选方式中，上包层的材料的折射率大于支撑层的材料的折射率。其中，当上包层的材料的折射率大于支撑层的材料的折射率时，在传输正方向上，正向光信号的能量逐渐分散在上包层，可以降低波导层中心附近的能量分布不均的程度，从而降低耦合损耗。
[0023]在本文档来自技高网...
【技术保护点】
【技术特征摘要】
1.一种光耦合器，其特征在于，包括：掩埋层、支撑层、波导层和上包层；其中，在高度方向上，所述支撑层在所述掩埋层和所述波导层之间，所述波导层在所述支撑层和所述上包层之间；在宽度方向上，所述波导层和所述支撑层位于所述上包层内部，所述波导层和所述支撑层的材料不同。2.根据权利要求1所述的光耦合器，其特征在于，在宽度方向上，所述波导层的中心位置和所述上包层的中心位置的距离小于50纳米。3.根据权利要求1或2所述的光耦合器，其特征在于，在宽度方向上，所述上包层的形状为正方形或圆形。4.根据权利要求3所述的光耦合器，其特征在于，所述光耦合器用于与光纤相连，所述光纤的直径为b微米；其中，所述正方形的宽度a在区间b
±
0.5微米内，或，所述圆形的直径a在区间b
±
0.5微米内。5.根据权利要求1至4中任意一项所述的光耦合器，其特征在于，在传输方向上，所述支撑层包括第一端面和第二端面，所述第一端面的面积大于所述第二端面的面积。6.根据权利要求5所述的光耦合器，其特征在于，沿所述第一端面到所述第二端面的方向上，所述支撑层的宽度逐渐减小。7.根据权利要求5或6所述的光耦合器，其特征在于，所述第二端面的宽度小于120纳米。8.根据权利要求5至7中任意一项所述的光耦合器，其特征在于，在传输方向上，所述上包层覆盖所述第二端面。9.根据权利要求1至8中任意一项所述的波导层，其特征在于，在传输方向上，所述波导层为梯形结构。10.根据权利要求1至9中任意一项所述的光耦合器，其特征在于，所述波导层包括上波导层和下波导层，在宽度方向上，所述下波导层的宽度大于所述上波导层的宽度。11.根据权利要求10所述的光耦合器，其特征值在于，所述上波导层包括第一部分和第二部分，在传输方向上，所述第一部分为矩形结构，所述第一部分的宽度在400纳米到2000纳米之间，所述第二部分为梯形结构，所述梯形结构最小的宽度小于120纳米。12.根据权利要求10或11所述的光耦合器，其特征值在于，在传输方向上，所述下波导层包括第三端面和第四端面，所述下波导层为梯形结构，其中，所述第三端面的宽度大于所述第四端面的宽度，所述第四端面的宽度小于120纳米。13.根据权利要求10至12中任意一项所述的光耦合器，其特征在于，在传输方向上，所述下波导层在所述掩埋层上的投影和所述支撑层在所述掩埋层上的投影重合。14.根据权利要求1至13中任意一项所述的光耦合器，其特征在于，所述上包层的材料的折射率大于所述支撑层的材料的折射率。15.根据权利要求1至14中任意一项所述的光耦合器，其特征在于，所述支撑层的材料的折射率小于...
【专利技术属性】
技术研发人员：桂成程，曾成，夏金松，宋小鹿，
申请(专利权)人：华为技术有限公司，
类型：发明
国别省市：
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