[发明专利]平面光学分支电路

说明书

本发明涉及一种分支波导电路，其中两个或更多波导从主波导分支，在其之间限定从所述主波导延展的中间区域。该中间区域包括从芯层的顶部延伸到中间材料中的覆盖材料的多个孔，所述孔被布置成使得所述孔的深度以对到主波导的距离的孔深度的平均斜率远离所述主波导来增加。这样，可以减小由于主和分支波导之间的过渡引起的损耗。

技术领域

本发明的实施例涉及平面光波电路，并且更特别地，涉及具有夹在多个分支或接合波导（比如星形耦合器/分离器或Y分支波导）之间的区域的平面光波电路。

背景技术

按照惯例，形成在平面基底上的平面光波电路可以具有各种功能，诸如多路复用/多路分解、光学分支和光学切换。对于诸如波长多路复用网络系统和接入网络的应用来说，多路复用器/多路分解器和光学分支波导是重要的无源部件。

图8到10示出包括本领域中公知的阵列波导光栅（AWG）多路复用器/多路分解器的平面光波电路的实施例。可以使用硅玻璃来实施所示的电路，其中形成波导的硅玻璃通常是掺杂的以便获得比周围的覆盖材料更高的折射率。还可以使用用于形成平面波导电路的其它材料，诸如本领域中公知的SiON、LiNbO3、InP、GaAs、InGaAsP、绝缘体上硅、聚合物和纳米线。本发明的实施例原则上与以适用于平面光学器件的所有材料的实施方式（尤其是前面提到的材料中的任一个）相关。图8示出阵列波导光栅多路复用器/多路分解器。图9示出阵列波导光栅多路复用器/多路分解器的一部分。图10示出沿着图9中的线B-B’得到的截面的一部分。

如图8中所示的那样，在该阵列波导光栅多路复用器/多路分解器中，首先，从输入波导801入射的信号光在输入侧平板波导802中被扩展并且冲击阵列波导803。为了简化参照，遍及本文应用笛卡尔坐标系。该坐标系由光学电路来限定以使得（x,z）坐标跨越平面光学电路的平面并且z轴沿着光传播的方向。要注意，一般来说，当提到多个通道波导或波导之间的中间区域时，z轴指代波导中组合光分布的传播方向而不是基本上受限于单个通道波导的模式的传播方向。在一个实施例中，在中间区域中z轴与中心线相对应，该中心线具有到分支通道波导的相等距离。来自2个或更多波导的组合光分布有时也被称为本领域中的超级模式。于是x轴限定也在芯片平面中的横向方向，并且y轴限定垂直于芯片平面的维度（参见例如局部坐标系810）。沿着x轴的度量被称为宽度，沿着y轴的度量被称为高度并且沿着z轴的度量被称为长度。在本文中，y=0被限定在下覆层和芯层之间的界面处。这意味着对于高度h的芯层，芯层和顶覆层之间的界面在y=h处。芯层包括2D平面光学电路以及在横向方向上限制（多个）波导的覆盖材料。芯层被夹在下覆层和顶覆层之间。在y=0处的下覆层和芯层之间的界面也被称为芯层的底部，并且在y=h处的芯层和顶覆层之间的界面也被称为芯层的顶部。通常，波导的芯部材料从芯层的底部延伸到顶部。

平板波导被限定为至少相对于单个阵列波导中的限制而言在横向x方向上对光基本上没有限制的波导。在本发明的上下文中，在一个实施例中，平板波导具有单个波导的横向延伸的2倍的横向延伸（也被称为波导的宽度）或更多，诸如3倍或更多，诸如4倍或更多，诸如5倍或更多，诸如6倍或更多，诸如10倍或更多。在这里，在任何锥形物外部测量单个波导的宽度。在一个实施例中，宽度是最最小的宽度。在阵列波导803中，因为在邻近波导之间设置光学路径长度差，所以通过阵列波导803引导的并且入射在输出侧平板波导804上的信号光具有在阵列中的邻近波导之间的固定相位差。因此，根据满足衍射条件的波长，该信号光被不同输出波导805聚焦和多路分解。

如图9和10中所示，在阵列波导803中，夹芯803a明显彼此分离。在阵列波导803和输入侧平板波导802或输出侧平板波导804之间的连接部分中，在夹芯803a之间形成μm量级的间隔。如图10中所示，每个夹芯803a被夹在下和顶覆层806和807之间（该下和顶覆层806和807由具有折射率比夹芯803a的折射率更低的材料（例如硅玻璃）制成），由此形成光学波导。