[发明专利]光子芯片光栅耦合器

说明书

公开了光子芯片光栅耦合器。本公开提供了用于光子芯片的系统、方法和装置。所述光子芯片包括除一个或多个光组件以外的一个或多个电子组件。光耦合器可用于将外部光纤或源与光组件耦合。所述光耦合器可包括射束分路器，用于将具有横电(TE)和横磁(TM)偏振两者的入射光分为仅具有TE和TM偏振的两个光束。具有TM偏振的光束入射到具有包括光栅的喇叭部分的芯片上的光栅耦合器。所述光束被反射到所述光栅耦合器，使得TM偏振的方向在第一入射平面内，并且第一光束以相对于第一光栅耦合器的平面法线的角度入射到所述第一多个光栅。

相关申请的交叉引用

本申请要求2015年11月20日提交的、名称为“PHOTONIC CHIP GRATING COUPLERS(光子芯片光栅耦合器)”的美国临时专利申请号62/258,221的优先权，其全部内容通过引用合并于此。

技术领域

本公开涉及光通信领域，特别涉及光耦合器。

背景技术

硅光电技术包括在相同芯片上的人造光、电、光电子组件，可为数据通信、电话通信、特别是光通信提供低花销、低功率、高速度的光解决方案。通过在相同的基底上集成光、电、光电子组件，可获得收发机信道和传输速度的调节。

发明内容

至少一个方面指一种用于将光从一个源耦合到芯片的耦合装置。所述耦合装置包括射束分路器，具有输入端口、第一输出端口和第二输出端口，所述射束分路器被配置成用于在所述输入端口接收入射光束，并从所述第一输出端口输出具有基本上横磁(TM)偏振的第一光束，并从所述第二输出端口输出具有基本上横电(TE)偏振的第二光束。所述耦合装置包括在所述芯片上形成的第一光栅耦合器，其包括第一喇叭部分，所述第一喇叭部分包括具有第一多个弧形光栅线的第一光栅。所述耦合装置包括第一反射器，第一反射器被布置成用于将所述第一光束反射到所述第一光栅耦合器，使得所述第一光束的第一入射平面基本上垂直于所述第一喇叭部分的轴线，TM偏振方向在第一入射平面内，并且第一光束以相对于所述第一光栅耦合器的平面法线的角度入射到所述第一多个光栅中。

在一些实施方式中，所述耦合装置包括形成在所述芯片上的第二光栅耦合器，包括第二喇叭部分，所述第二喇叭部分包括具有第二多个弧形光栅线的第二光栅；以及第二反射器，第二反射器被布置成用于将第二光束发射到所述第二光栅耦合器，使得所述第二光束的第二入射平面基本上平行于所述第二喇叭部分的轴线，TE偏振的方向基本上垂直于所述第二入射平面，并且所述第二光束以相对于第二光栅耦合器的平面法线的角度入射到所述第二光栅。

在一些实施方式中，所述第一喇叭部分和所述第二喇叭部分包括硅。

在一些实施方式中，所述第一喇叭部分的轴线是在第一喇叭部分的平面内第一喇叭部分的对称轴线。

在一些实施方式中，所述第一多个弧形光栅线基本上关于第一喇叭部分是非对称的。

在一些实施方式中，所述第二多个弧形光栅线基本上被形成为椭圆弧。

在一些实施方式中，所述第一喇叭部分包括耦合到波导的窄端，并且所述第一光栅将入射光导向所述喇叭部分的窄端并进入所述波导。

在一些实施方式中，所述第二喇叭部分包括耦合到波导的窄端，并且所述第二光栅将入射光导向所述喇叭部分的窄端并进入所述波导。

附图说明

图1A示出在光通信中使用的示例光子芯片的示意图。

图1B示出了耦合到一个光耦合器的图1A所示示例光子芯片的示意图。

图2示出了光耦合器中光组件的示意图。

图3A和3B示出了图2中所示第一棱镜/反射器、TE光栅耦合器、第二棱镜/反射器、和TM光栅耦合器的横截面视图。