[发明专利]光栅耦合结构

权利要求书

1.一种光栅耦合器(1)，包括：

光学基底(2)，设置为传递光束；以及

衍射光栅(3)，设置在所述光学基底(2)上或嵌入在所述光学基底(2)中，所述衍射光栅(3)包括基本上设置在所述衍射光栅(3)的平面(A)中的衍射光栅元件(4)，所述衍射光栅元件(4)针对自身每个横截面来限定所述平面(A)的法线(B)，所述法线(B)将所述横截面分隔成两个基本对称的部分，并且所述法线(B)进一步将所述衍射光栅元件(4)分成第一侧(FS)和第二侧(SS)，所述第一侧(FS)基本上位于从所述衍射光栅(3)传递的衍射光束的具有最大强度的传播级的前进方向上，所述第二侧(SS)被定向为与所述前进方向相反；

其中，所述衍射光栅元件(4)中的每一个包括单个涂层(5)，所述单个涂层(5)被不对称地设置在所述衍射光栅元件(4)上，并且其中，所述单个涂层(5)的大部分被设置到所述第一侧(FS)或所述第二侧(SS)，所述单个涂层(5)的小部分被另设置到所述第二侧(SS)或所述第一侧(FS)，所述大部分和所述小部分形成所述单个涂层(5)；以及

其中，所述光栅耦合器(1)进一步被设置为满足以下条件：

(n1xsin(|α|)+n2)/λxP≥1，

其中，

n1为相对于所述衍射光栅元件(4)的入射光侧的光学介质的折射率，

n2为相对于所述衍射光栅元件(4)的衍射光侧的光学介质的折射率，

|α|为入射在所述光栅耦合器(1)上的光束的入射角的绝对值，

λ为衍射光的波长，以及

P为所述衍射光栅元件(4)的周期，

并且其中，所述光栅耦合器在第一衍射级或第一负衍射级的效率高于50％。

2.根据权利要求1所述的光栅耦合器(1)，其中，所述单个涂层(5)为电介质涂层。

3.根据权利要求2所述的光栅耦合器(1)，其中，所述电介质涂层为多层电介质涂层。

4.根据权利要求2中任一项所述的光栅耦合器(1)，其中，所述电介质涂层的材料从针对介于0.2μm与2μm之间的波长折射率大于1.4的材料中选择。

5.根据权利要求4所述的光栅耦合器(1)，其中，所述电介质涂层的材料选自以下材料组：ZnS、或TiO₂、或HfO₂、或Ta₂O₅、或ZrO₂、或AlN、或Al₂O₃、或ZnO、或SiO₂、或Si₃N₄、或MgF₂、或CaF₂、或MgO、或这些材料的任意组合。

6.根据权利要求1所述的光栅耦合器(1)，其中，所述单个涂层(5)为金属涂层。

7.根据权利要求1所述的光栅耦合器(1)，其中，所述单个涂层(5)为半导体涂层。

8.根据权利要求1所述的光栅耦合器(1)，其中，所述单个涂层(5)包括从电介质、金属或半导体中选择的至少两种材料。

9.根据权利要求1-8中任一项所述的光栅耦合器(1)，其中，所述单个涂层(5)包括第一涂层(51)和第二涂层(52)，所述第一涂层(51)和所述第二涂层(52)中的每个被不对称地设置。

10.根据权利要求1-8中任一项所述的光栅耦合器(1)，其中，所述光学基底(2)为波导，该波导被设置为在所述波导内引导由所述光栅耦合器(1)耦合的耦入光束(11)。

11.根据权利要求1-8中任一项所述的光栅耦合器(1)，其中，所述光学基底(2)材料为光学窗口，该光学窗口被设置为由所述衍射光栅(3)经由所述光学窗口传递所述光学窗口中的耦入光束(11)。