[发明专利]一种光耦合器及光处理方法

权利要求书

1.一种光耦合器，其特征在于，包括：硅衬底、位于所述硅衬底上的埋氧层以及位于所述埋氧层上的顶硅层，所述顶硅层包括多个并排的亚波长硅光栅以及合光区；所述多个亚波长硅光栅的两端均分别与外部光纤与所述合光区相接，且所述多个亚波长硅光栅的与所述外部光纤相接的一端的宽度小于与所述合光区相接的一端的宽度；其中，所述多个亚波长硅光栅中的每个所述亚波长硅光栅用于将从所述外部光纤射入的光耦合入顶硅层中，且还用于将在自身中向所述合光区方向传播的光的光斑尺寸减小至目标波导中光的光斑尺寸；所述合光区用于将从所述多个亚波长硅光栅输入的光合并以及将合并后的光传输至所述目标波导。

2.如权利要求1所述的光耦合器，其特征在于，所述顶硅层包括两个所述亚波长硅光栅。

3.如权利要求1或2所述的光耦合器，其特征在于，每个所述亚波长硅光栅包括：顺次相接的第一区域、第二区域以及第三区域；

其中，所述第一区域的两端分别与所述外部光纤以及所述第二区域相接，所述第一区域包括多个排列为一行的非连续的硅块，且用于将从所述外部光纤射入的光耦合入顶硅层中；

所述第二区域包括多个排列为一行的非连续的硅块，且所述第二区域中硅块的宽度大于所述第一区域中硅块的宽度，用于将从所述第一区域输入的光的光斑尺寸调小；

所述第三区域的两端分别与所述第二区域以及所述合光区相接，所述第三区域由第一硅光栅与第二硅光栅套嵌形成，其中，每个所述第二硅光栅中的硅块位于所述第一硅光栅的相邻两个硅块之间，且所述第二硅光栅中硅块的宽度小于所述第一硅光栅中硅块的宽度，所述第三区域用于将从所述第二区域输入的光的光斑尺寸减小至所述目标波导中光的光斑尺寸，以及用于将从所述第二区域输入的光的光斑形状调整为所述目标波导中光的光斑形状。

4.如权利要求3所述的光耦合器，其特征在于，所述第一区域中所有硅块的长度相等、宽度相等，且所述第一区域中任意两个相邻硅块的间距相同。

5.如权利要求3所述的光耦合器，其特征在于，所述第二区域中任意两个相邻硅块中靠近第一区域的硅块的宽度小于靠近第三区域的硅块的宽度。

6.如权利要求5所述的光耦合器，其特征在于，每个所述第二硅光栅中的硅块连接所述第一硅光栅的两个相邻硅块，且所述第一硅光栅中的每个硅块的宽度等于所述第二区域中最接近所述第三区域的硅块的宽度，所述第二硅光栅中任意相邻两个硅块中靠近所述第二区域的硅块的宽度小于靠近所述合光区的硅块的宽度。

7.如权利要求6所述的光耦合器，所述第二硅光栅中最接近所述第二区域的硅块的宽度小于所述第一区域中硅块的宽度。

8.如权利要求6或7所述的光耦合器，其特征在于，所述第一区域中每个硅块的长度、所述第二区域中每个硅块的长度以及所述第一硅光栅中每个硅块的长度三者相同。

9.如权利要求6-7中任一项所述的光耦合器，其特征在于，所述第二区域中相邻硅块的间距从靠近所述第一区域的一侧向靠近所述第三区域的一侧逐渐变小，所述第一硅光栅中相邻硅块的间距从靠近所述第二区域的一侧向靠近所述合光区的一侧逐渐减小。

10.如权利要求1或2或4-7中任一项所述的光耦合器，其特征在于，所述多个亚波长硅光栅中的任意两个平行且轴对称。

11.如权利要求1或2或4-7中任一项所述的光耦合器，其特征在于，所述合光区包括：

偏振不敏感的多模波导；以及

位于所述多模波导第一侧的多个输入波导，分别用于接收所述多个亚波长硅光栅中的一个亚波长硅光栅输出的光；以及

位于所述多模波导的第二侧的输出波导，用于将所述多模波导合并的光传输至所述目标波导。