[实用新型]硅基边缘耦合器、硅光子器件及硅光子平台中的光电模块

权利要求书

1.一种硅基边缘耦合器，用于将光纤与波导耦合，其特征在于，包括：

波导，具有部分悬挂的悬臂构件，所述悬臂构件的锚定端耦合到形成在硅衬底第一部分中的硅光子管芯，并且所述悬臂构件的自由端终止于将所述硅衬底的第二部分与所述第一部分分开的边缘区域附近；

机械止动件，形成在所述边缘区域，在所述悬臂构件的所述自由端之前具有间隙距离；以及

V型槽，形成在所述硅衬底的所述第二部分中，以与所述悬臂构件的所述自由端水平对齐，所述V型槽的特征在于平坦的或V形的底平面通过在Si晶体学角度方向上以宽度w的顶部开口结束的两个倾斜侧壁对称地连接；

其中，所述V型槽被配置为支撑光纤，通过基于所述光纤的半径选择所述顶部开口的宽度w，所述光纤的芯中心位于所述顶部开口上方的高度h处，以与所述悬臂构件的所述自由端垂直对齐。

2.根据权利要求1所述的硅基边缘耦合器，其特征在于，所述悬臂构件部分地悬挂在从所述边缘区域到所述硅衬底的所述第一部分中基本上垂直地形成的沟道区域中，所述锚定端附接到所述沟道的内端，所述自由端与面对所述硅衬底的所述第二部分的沟道区域的外部开口齐平，并且所述悬臂构件的两侧通过多个微桥离散地链接到所述沟道区域的相应侧面。

3.根据权利要求2所述的硅基边缘耦合器，其特征在于，所述悬臂构件包括细长的锥形形状，所述自由端被制成比所述锚定端宽，所述自由端被配置成矩形端小面。

4.根据权利要求3所述的硅基边缘耦合器，其特征在于，所述机械止动件包括一对边缘小面，所述一对边缘小面分别形成在所述沟道区域的所述外部开口的两侧，并且在所述悬臂构件的所述自由端的矩形端小面之前的间隙距离处与所述边缘区域中的最外平面齐平。

5.根据权利要求4所述的硅基边缘耦合器，其特征在于，所述间隙距离被控制在约0.1μm至几微米的范围内，以防止所述光纤的端小面撞击所述悬臂构件的所述矩形端小面。

6.根据权利要求1所述的硅基边缘耦合器，其特征在于，所述两个倾斜侧壁相对于垂直于所述顶部开口的平面的垂直方向以35.26度的Si晶体学角度固定。

7.根据权利要求5所述的硅基边缘耦合器，其特征在于，所述V型槽的所述顶部开口的宽度w确定与所述顶部开口齐平的平面上方的所述光纤的芯中心的高度，提供有固定的光纤半径和所述两个倾斜侧壁与垂直于同所述顶部开口齐平的平面的垂直方向之间35.26度的角度。

8.一种硅光子器件，被配置为与一个或多个光纤耦合，其特征在于，包括：

硅衬底，被配置有被边缘区域隔开的第一区域和第二区域；

硅光子管芯，形成在所述第一区域中，所述硅光子管芯包括一个或多个波导，所述一个或多个波导经由相应的一个或多个沟道区域耦合到所述边缘区域，一个或多个波导中的相应波导配置有悬臂梁，所述悬臂梁的第一端锚定在沟道区域的内端，第二端悬挂在所述边缘区域的所述沟道区域的外部开口处；

边缘止动件，在所述沟道区域的所述外部开口之前一步有直边缘；

一个或多个V型槽，形成在所述硅衬底的第二部分中并且与相应的一个或多个波导水平对齐，所述一个或多个V型槽中的相应V型槽的特征在于平坦的底平面通过在Si晶体学角度方向上以宽度w的顶部开口结束的两个倾斜侧壁对称地连接；

其中，所述相应的V型槽被配置为在所述两个倾斜侧壁上支撑光纤，通过所述顶部开口的宽度w，所述光纤的端小面被推向所述边缘止动件，并且所述光纤的芯中心与所述悬臂梁的第二端垂直对齐。

9.根据权利要求8所述的硅光子器件，其特征在于，所述硅光子管芯至少包括光耦至所述一个或多个波导的解复用器和/或复用器。

10.根据权利要求8所述的硅光子器件，其特征在于，所述一个或多个沟道区域中的相应一个包括第一长度，所述第一长度从所述边缘区域到所述硅衬底的所述第一区域基本垂直地形成。