【技术实现步骤摘要】
本专利技术属于集成光电子，具体涉及一种te2模式和te4模式之间转换的双层绝热转换器。
技术介绍
1、光子集成芯片是现代光通信器件的核心元件，可将多个光子芯片集成到一个芯片上，从而实现多种功能的整合和协同。在未来大规模光子集成芯片中，使用高折射率对比度的硅绝缘体(silicon-on-insulator,soi)平台上的硅光子光功率耦合器是光通信中大规模光子集成的理想候选器件，在论文k.solehmainen,m.kapulainen,m.harjanne,andt.aalto,“adiabatic and multimode interference couplers on silicon-on-insulator,”ieee photon.technol.lett.,vol.18,no.21,pp.2287-2289,nov.2006.体现了这一点。
2、光波导中的绝热模式转换器是光子集成芯片的基本元件之一，通常用于不同模式之间的模式转换，以提高两个不同截面(如平面光波导和单模或光纤)之间的耦合效率。要实现不同模式之间的转换，最常见的是常规横向绝热模式转换器，即波导宽度变化、蚀刻深度保持不变，这种类型的绝热模式转换器已经被大量的研究。而另一种是所谓的“双层”绝热模式转换器则鲜有报道，这种“双层”绝热模式转换器包括两层横向变化结构，因而需要双层蚀刻工艺加工制作。双层绝热模式转换器用于连接蚀刻深度不同的两个部分，例如，从浅蚀刻脊波导连接到深蚀刻脊波导，在论文d.dai,y.tang,and j.e.bowers,“m
技术实现思路
1、本专利技术的目的在于提供一种te2模式和te4模式之间转换的双层绝热转换器，旨在实现同一te偏振模式下第二阶模式和第四阶模式之间的转换传输，获得尺寸小、损耗低的双层绝热模式转换器。
2、本专利技术为实现上述专利技术目的，采取的技术方案如下：
3、一种te2模式和te4模式之间转换的双层绝热转换器，包括第一硅芯、第二硅芯及包层；所述第一硅芯设置在第二硅芯下方；所述第一硅芯与第二硅芯四周均设置包层；所述第一硅芯与第二硅芯的折射率均为nsi＝3.455；所述第二硅芯厚度为h2＝200nm，宽度为w＝1μm；所述第一硅芯厚度为h1＝200nm，宽度为w＝2wside+w，其中wside为侧肋宽度；入射光束波长设置为1.55μm；沿光束传播方向，所述第一硅芯包括依次连接的输入端、第一双层绝热模式转换器、第二双层绝热模式转换器及输出端；第一双层绝热模式转换器将te4模式转换成tm1模式，第一双层绝热模式转换器的输入端侧肋宽度wside>1.75μm；第一双层绝热模式转换器的输出端侧肋宽度wside<1.75μm；第二双层绝热模式转换器将tm1模式转换成te2模式；第二双层绝热模式转换器的输入端侧肋宽度wside>0.60μm；第二双层绝热模式转换器的输出端侧肋宽度wside<0.60μm。
4、进一步的作为本专利技术的优选技术方案，所述包层的材料为sio2，折射率nsio2＝1.445，宽度为w0，厚度为h0。
5、进一步的作为本专利技术的优选技术方案，所述输入端和输出端均为平行板波导；输入端的两端宽度分别为wi＝w1＝7.0μm；输出端的两端宽度分别为wo＝w3＝1.00μm。
6、进一步的作为本专利技术的优选技术方案，所述第一双层绝热模式转换器输入端的侧肋宽度设置为wside＝3.0μm，输出端的侧肋宽度设置为wside＝1.4μm；第一双层绝热模式转换器输入端的宽度为w1＝2wside+w＝7.0μm，输出端的宽度为w2＝2wside+w＝3.8μm；第一双层绝热模式转换器的初始端波导宽度w1＝7.0μm和末端宽度w2＝3.80μm通过线性的方式进行连接，长度l1＝39.036μm；第二双层绝热模式转换器输入端的侧肋宽度设置为wside＝1.4μm，输出端的侧肋宽度wside设置为0；第二双层绝热模式转换器输入端的宽度为w2＝2wside+w＝3.8μm，输出端的宽度为w3＝2wside+w＝1.0μm；第二双层绝热模式转换器的初始端波导宽度w2＝3.8μm和末端宽度w3＝1.0μm通过线性的方式进行连接，长度l2＝28.962μm。
7、进一步的作为本专利技术的优选技术方案，w0＝9μm；h0＝1250nm。
8、本专利技术所述的一种te2模式和te4模式之间转换的双层绝热转换器，采用以上技术方案与现有技术相比，具有以下技术效果：
9、(1)本专利技术实现te2模式和te4模式之间转换，有利于该双层绝热模式转换器的大规模转化应用。
10、(2)本专利技术实现“双层”绝热模式转换器的小型化设计，以尽可能短的长度实现te2模式和te4模式之间的高效率(低损耗)转换。
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1.一种TE2模式和TE4模式之间转换的双层绝热转换器，其特征在于，包括第一硅芯(1)、第二硅芯(2)及包层(3)；所述第一硅芯(1)设置在第二硅芯(2)下方；所述第一硅芯(1)与第二硅芯(2)四周均设置包层(3)；所述第一硅芯(1)与第二硅芯(2)的折射率均为nSi＝3.455；所述第二硅芯(2)厚度为h2＝200nm，宽度为W＝1μm；所述第一硅芯(1)厚度为h1＝200nm，宽度为w＝2Wside+W，其中Wside为侧肋宽度；入射光束波长设置为1.55μm；沿光束传播方向，所述第一硅芯(1)包括依次连接的输入端(4)、第一双层绝热模式转换器(5)、第二双层绝热模式转换器(6)及输出端(7)；第一双层绝热模式转换器(5)将TE4模式转换成TM1模式，第一双层绝热模式转换器(5)的输入端侧肋宽度Wside>1.75μm；第一双层绝热模式转换器(5)的输出端侧肋宽度Wside<1.75μm；第二双层绝热模式转换器(6)将TM1模式转换成TE2模式；第二双层绝热模式转换器(6)的输入端侧肋宽度Wside>0.60μm；第二双层绝热模式转换器(6)的输出端侧肋宽度
2.根据权利要求1所述的一种TE2模式和TE4模式之间转换的双层绝热转换器，其特征在于，所述包层(3)的材料为SiO2，折射率nSiO2＝1.445，宽度为W0，厚度为h0。
3.根据权利要求1所述的一种TE2模式和TE4模式之间转换的双层绝热转换器，其特征在于，所述输入端(4)和输出端(7)均为平行板波导；输入端(4)的两端宽度分别为wI＝w1＝7.0μm；输出端(7)的两端宽度分别为wO＝w3＝1.00μm。
4.根据权利要求3所述的一种TE2模式和TE4模式之间转换的双层绝热转换器，其特征在于，所述第一双层绝热模式转换器(5)输入端的侧肋宽度设置为Wside＝3.0μm，输出端的侧肋宽度设置为Wside＝1.4μm；第一双层绝热模式转换器(5)输入端的宽度为w1＝2Wside+W＝7.0μm，输出端的宽度为w2＝2Wside+W＝3.8μm；第一双层绝热模式转换器(5)的初始端波导宽度w1＝7.0μm和末端宽度w2＝3.80μm通过线性的方式进行连接，长度L1＝39.036μm；第二双层绝热模式转换器(6)输入端的侧肋宽度设置为Wside＝1.4μm，输出端的侧肋宽度Wside设置为0；第二双层绝热模式转换器(6)输入端的宽度为w2＝2Wside+W＝3.8μm，输出端的宽度为w3＝2Wside+W＝1.0μm；第二双层绝热模式转换器(6)的初始端波导宽度w2＝3.8μm和末端宽度w3＝1.0μm通过线性的方式进行连接，长度L2＝28.962μm。
5.根据权利要求2所述的一种TE2模式和TE4模式之间转换的双层绝热转换器，其特征在于，W0＝9μm；h0＝1250nm。
...【技术特征摘要】
1.一种te2模式和te4模式之间转换的双层绝热转换器，其特征在于，包括第一硅芯(1)、第二硅芯(2)及包层(3)；所述第一硅芯(1)设置在第二硅芯(2)下方；所述第一硅芯(1)与第二硅芯(2)四周均设置包层(3)；所述第一硅芯(1)与第二硅芯(2)的折射率均为nsi＝3.455；所述第二硅芯(2)厚度为h2＝200nm，宽度为w＝1μm；所述第一硅芯(1)厚度为h1＝200nm，宽度为w＝2wside+w，其中wside为侧肋宽度；入射光束波长设置为1.55μm；沿光束传播方向，所述第一硅芯(1)包括依次连接的输入端(4)、第一双层绝热模式转换器(5)、第二双层绝热模式转换器(6)及输出端(7)；第一双层绝热模式转换器(5)将te4模式转换成tm1模式，第一双层绝热模式转换器(5)的输入端侧肋宽度wside>1.75μm；第一双层绝热模式转换器(5)的输出端侧肋宽度wside<1.75μm；第二双层绝热模式转换器(6)将tm1模式转换成te2模式；第二双层绝热模式转换器(6)的输入端侧肋宽度wside>0.60μm；第二双层绝热模式转换器(6)的输出端侧肋宽度wside<0.60μm。
2.根据权利要求1所述的一种te2模式和te4模式之间转换的双层绝热转换器，其特征在于，所述包层(3)的材料为sio2，折射率nsio2＝1.445，宽度为w0，厚度为h0。
3.根据权...
【专利技术属性】
技术研发人员：梁图禄，肖子晔，林琛皓，王白羽，李思熠，
申请(专利权)人：南通大学，
类型：发明
国别省市：
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