[发明专利]多芯光纤光互联结构

权利要求书

1.一种多芯光纤光互联结构，包括阵列端（1）和多芯光纤（4），阵列端（1）的端口分布入射的光通信器件阵列分布一致，呈一条直线，其特征在于：还包括光波导（2）和用于将射入的光的方向改变90°的垂直耦合器（3），垂直耦合器（3）的端口分布与多芯光纤（4）的纤芯分布一致，光波导（2）的一端与阵列端（1）相连，另一端与垂直耦合器（3）相连，多芯光纤（4）垂直于光波导（2）放置在垂直耦合器（3）的上方；从阵列端（1）入射的光信号（8）沿光波导（2）传播至垂直耦合器（3），垂直耦合器（3）将光波导（2）中光的传播方向改变90°，变为垂直于光波导（2）的方向，耦合进垂直于光波导（2）放置的多芯光纤（4）相对应的纤芯中；从多芯光纤（4）入射的光信号（8），经由垂直耦合器（3），传播方向改变90°，变为沿光波导（2）方向传播的光束，并耦合进入光波导（2），光信号（8）经由光波导（2）导引，耦合进入阵列端（1）的光电探测器阵列。 

2.如权利要求1所述的多芯光纤光互联结构，其特征在于：所述垂直耦合器（3）为反射斜面（6），从阵列端（1）入射的光信号（8）沿光波导（2）传播到反射斜面（6），经过反射斜面（6）的全反射，变为沿垂直于光波导（2）的方向传播的光，进入垂直于光波导（2）放置的多芯光纤（4）相对应的纤芯中。

3.如权利要求2所述的多芯光纤光互联结构，其特征在于：所述反射斜面（6）的倾斜角为40~60度。

4.如权利要求2所述的多芯光纤光互联结构，其特征在于：所述反射斜面（6）采用聚焦离子束刻蚀、灰度掩膜或压印工艺制成。

5.如权利要求2所述的多芯光纤光互联结构，其特征在于：所述垂直耦合器（3）的出射端口的长度≤多芯光纤（4）的纤芯直径，宽度≤多芯光纤（4）的纤芯直径，具体尺寸根据实际应用时的器件损耗要求设计：器件损耗包括光波导（2）的传输损耗和垂直耦合器（3）与多芯光纤（4）纤芯之间的耦合损耗，通过波束传播法计算光波导（2）的传输损耗，通过计算模场的重叠因子，得到垂直耦合器（3）与多芯光纤（4）纤芯之间的耦合损耗。

6.如权利要求1所述的多芯光纤光互联结构，其特征在于：所述垂直耦合器（3）为垂直耦合光栅（7），从多芯光纤（4）入射的光信号（8），经由垂直耦合光栅（7），在垂直耦合光栅（7）的衍射作用下，变为沿光波导（2）方向传播的光束，并耦合进入光波导（2），光信号（8）经由光波导（2）导引，耦合进入阵列端（1）的光电探测器阵列。

7.如权利要求6所述的多芯光纤光互联结构，其特征在于：所述垂直耦合器（3）的出射端口的长度≥多芯光纤（4）的纤芯直径，宽度≥多芯光纤（4）的纤芯直径，具体尺寸根据实际应用时的器件损耗要求设计：器件损耗包括光波导（2）的传输损耗和垂直耦合器（3）与多芯光纤（4）纤芯之间的耦合损耗，通过波束传播法计算光波导（2）的传输损耗，通过计算模场的重叠因子，得到垂直耦合器（3）与多芯光纤（4）纤芯之间的耦合损耗。

8.如权利要求1至7中任一项所述的多芯光纤光互联结构，其特征在于：所述垂直耦合器（3）与多芯光纤（4）纤芯之间放置有聚焦透镜或准直透镜和聚焦透镜组成的准直聚焦透镜系统。

9.如权利要求1至7中任一项所述的多芯光纤光互联结构，其特征在于：所述光波导（2）连接阵列端（1）的一端宽度与阵列端（1）端口宽度相等，光波导（2）的宽度沿着光波导（2）逐渐变化，光波导（2）连接垂直耦合器（3）的一端宽度与垂直耦合器（3）端口宽度相等。

10.如权利要求1至7中任一项所述的多芯光纤光互联结构，其特征在于：所述多芯光纤光互联结构还包括晶圆衬底（5），所述阵列端（1）、光波导（2）、垂直耦合器（3）均制作在晶圆衬底（5）上。