[发明专利]定向耦合器

说明书

技术领域

本发明涉及一种应用于光通讯、光计算、光传感和光学测量等领域的定向耦合器，特别涉及一种基于SOI衬底的光子晶体定向耦合器结构，属于半导体光学技术领域。

背景技术

传统的定向耦合器通常采用两根并行的光波导进行横向耦合，如图1所示。

根据光波耦合理论，波导之间的耦合需满足耦合波方程：

da1(z)dz=-iβa1(z)+ia2(z)K21]]>

da2(z)dz=-iβa2(z)+ia1(z)K12]]>

其中，K₂₁和K₁₂是耦合系数，a(z)是耦合波。对于多模耦合的情况，各个模式之间都有耦合，耦合系数相应增多，方程式的数目也相应增多。

根据耦合波方程，可以得到两个波导中传输的功率表达式：

P₁＝|a₁(0)|²cos²δz

P2=|a2(0)|2(K12K21)sin2δz]]>

由以上两式可以看出，波导中传播的功率随传输距离而变化，所以，两波导之间的耦合状况与耦合长度密切相关，在实际应用中，为实现较高的耦合效率，通常需要较长的耦合长度，使得整体器件尺寸较大，同时，随着耦合长度的增加，两平行光波导之间的尺寸误差及由于半导体制造工艺引入的界面粗糙带来的传输损耗，都对定向耦合器的耦合效率产生了不利影响。

发明内容

本发明要解决的技术问题是：提供一种定向耦合器结构，使耦合器的尺寸大大缩小，并能够灵活控制耦合效率。