[发明专利]光耦合结构、系统及光耦合结构的制备方法

说明书

本发明提供了一种光耦合结构、系统及光耦合结构的制备方法，其中，所述方法包括：步骤S101：准备基底；步骤S102：在基底上形成铌酸锂光波导；步骤S103：在铌酸锂光波导的周壁上形成包裹铌酸锂光波导的二氧化硅芯层；步骤S104：在二氧化硅芯层的周壁上形成包裹二氧化硅芯层的二氧化硅包层。本发明缓解了现有技术中的铌酸锂光波导与单模光纤间的耦合效率低的技术问题，达到了提高铌酸锂光波导与单模光纤间的耦合效率的技术效果。

技术领域

本发明涉及光纤通信与集成光学技术领域，尤其是涉及一种光耦合结构、系统及光耦合结构的制备方法。

背景技术

传统的铌酸锂器件采用高温质子交换等工艺制备，具有器件体积大、工艺一致性差等缺陷。铌酸锂刻蚀工艺的出现，使得利用光刻与刻蚀等工艺在铌酸锂晶片上集成多个光学功能器件成为可能。

在实际应用中，铌酸锂光波导的截面积在平方微米量级，而单模光纤的截面积在百平方微米量级，由于铌酸锂光波导的截面积与单模光纤的截面积不在一个量级上，会使得铌酸锂光波导与单模光纤间的模场不匹配。进而导致铌酸锂光波导与单模光纤间的耦合效率低的问题。

发明内容

(一)要解决的技术问题

鉴于上述技术问题，本发明的目的在于提供一种光耦合结构、系统及光耦合结构的制备方法，以缓解现有技术中的铌酸锂光波导与单模光纤间的耦合效率低的技术问题。

(二)技术方案

第一方面，本发明实施例提供了一种光耦合结构，包括：

基底；

形成于所述基底上的铌酸锂光波导；

形成于所述铌酸锂光波导的周壁上、且包裹所述铌酸锂光波导的二氧化硅芯层；

形成于所述二氧化硅芯层的周壁上、且包裹所述二氧化硅芯层的二氧化硅包层。

结合第一方面，本发明实施例提供了第一方面的第一种可能的实施方式，其中，所述二氧化硅芯层的端面为矩形或梯形，所述二氧化硅芯层的端面面积的取值范围为数十平方微米至数百平方微米。

结合第一方面，本发明实施例提供了第一方面的第二种可能的实施方式，其中，还包括：粘接剂；

所述粘接剂设置在所述二氧化硅芯层和所述二氧化硅包层的在光的传输方向上的端面上，所述粘接剂的折射率与所述二氧化硅芯层的折射率的差值小于0.5。

第二方面，本发明实施例还提供了一种光耦合系统，包括：第一单模光纤、第二单模光纤和如第一方面中任一项所述的光耦合结构；

所述光耦合结构的第一端和所述第一单模光纤连接，所述光耦合结构的第二端和所述第二单模光纤连接，所述第一端和所述第二端均位于光的传输方向上。

结合第二方面，本发明实施例提供了第二方面的第一种可能的实施方式，其中，所述二氧化硅芯层和所述二氧化硅包层间的折射率差为Δn，所述单模光纤的芯区和所述单模光纤的包层间的折射率差为Δn’，Δn-Δn’＜0.5。

结合第二方面，本发明实施例提供了第二方面的第二种可能的实施方式，其中，所述铌酸锂光波导包括位于中间的长方体波导与分别位于所述长方体波导两端的第一四棱柱波导和第二四棱柱波导；

所述第一四棱柱波导靠近所述第一端，所述第一四棱柱波导的远离所述第一单模光纤的端面和所述长方体波导的端面连接，所述第一四棱柱波导的靠近所述第一单模光纤的端面与所述第一端之间的距离大于0，所述第一四棱柱波导的截面尺寸沿远离所述第一单模光纤至靠近所述第一单模光纤的方向逐渐变小；