[发明专利]一种模斑变换器及其制造方法

权利要求书

1.一种模斑变换器，其特征在于，包括：

第一楔形波导和第二楔形波导，所述第一楔形波导与所述第二楔形波导反向对接；

所述第一楔形波导为楔形结构，作为输入波导用于与半导体激光器或半导体增益芯片进行端面耦合；

所述第二楔形波导为楔形结构，所述第二楔形波导的输出端用于与硅波导进行耦合。

2.根据权利要求1所述的模斑变换器，其特征在于，所述第一楔形波导的输入端宽度和厚度分别满足所述第一楔形波导与半导体微光器或半导体增益芯片模场相匹配的要求；

所述第一楔形波导的长度满足输入端模式绝热变换的要求。

3.根据权利要求1或2所述的模斑变换器，其特征在于，所述第一楔形波导的厚度为70nm，输入端的宽度为4.0μm、长度为20μm：

或者，所述第一楔形波导的厚度为65nm，输入端的宽度为4.0μm、长度为20μm。

4.根据权利要求1所述的模斑变换器，其特征在于，所述第二楔形波导的输出端宽度和厚度分别与所述硅波导宽度和厚度一致；所述第二楔形波导的长度满足输入端模式绝热变换的要求。

5.根据权利要求1或4所述的模斑变换器，其特征在于，所述第二楔形波导的厚度为220nm，输出端的宽度为0.45μm、长度为9μm；

或者，所述第二楔形波导的厚度为300nm，输出端的宽度为0.45μm、长度为10μm。

6.根据权利要求1所述的模斑变换器，其特征在于，所述第一楔形波导与所述第二楔形波导进行反向对接时的相对位置满足如下要求：使得所述第一楔形波导输入模式能够绝热变换为所述第二楔形波导输出端的TE₀模式，并耦合进硅波导中。

7.根据权利要求1或6所述的模斑变换器，其特征在于，所述第一楔形波导与所述第二楔形波导进行反向对接时的相对位置为10.7μm或10μm。

8.一种模斑变换器的制造方法，其特征在于，包括：

在硅衬底上生长二氧化硅层，在所述二氧化硅层上生长硅层；

形成全刻蚀区的光刻掩膜版并完成所述硅层的全刻蚀；

形成部分刻蚀区的光刻掩膜版并完成所述硅层的部分刻蚀；在所述刻蚀完成之后的芯片上生长二氧化硅层作为覆盖层；

其中，所述全刻蚀区的掩膜版图形包含第一楔形波导和第二楔形波导，所述部分刻蚀区包含所述第一楔形波导，其中，所述第一楔形波导与所述第二楔形波导反向对接。

9.一种利用模斑变换器进行能量耦合的方法，其特征在于，包括：

从半导体激光器或半导体增益芯片发出的光束，通过模斑变换器的第一楔形波导输入端耦合进入硅基光子芯片，进入硅基光子芯片中的光斑通过所述第一楔形波导进行绝热变换，并无损的进入所述模斑变换器的第二楔形波导，其中，所述第一楔形波导与所述第二楔形波导反向对接；

进入所述第二楔形波导的光斑绝热变换为与硅波导匹配的TE₀模式并耦合进入所述硅波导中。