[发明专利]具有空间调制折射率区域的光学波导

权利要求书

1.一种光学波导，所述光学波导用于沿着所述波导的长度在第一波长下传播光学模式，所述光学波导包括：

光学芯，所述光学芯在基本上垂直于所述波导的所述长度的平面中具有基本上多边形的横截面，所述光学芯在所述第一波长下具有折射率n1；

第一光学包层，所述第一光学包层邻近所述光学芯设置并且在所述第一波长下具有折射率n2，n2＜n1；以及

空间调制折射率区域，所述空间调制折射率区域包括沿着所述光学波导的宽度延伸并且沿着所述光学波导的所述长度布置的交替的较高折射率区域和较低折射率区域，并且被配置为提取原本将沿着所述波导的所述长度传播的光学模式，所述空间调制折射率区域具有沿着所述波导的所述长度的大于约30微米的长度L，其中n1随温度T的变化率为Δn1/ΔT，硅随温度T的变化率为Δn(Si)/ΔT，Δn1/ΔT＜Δn(Si)/ΔT。

2.根据权利要求1所述的光学波导，所述光学波导是二维波导，使得沿着所述波导的所述长度传播的光学模式基本上沿着所述光学波导的所述宽度和厚度两者受到限制。

3.根据权利要求1所述的光学波导，所述光学波导包括沿着所述波导的所述长度顺序地布置的第一光学波导部分和第二光学波导部分，其中所述第二光学波导部分能够在所述第一波长下支持多种光学模式，其中所述第一光学波导部分在所述第一波长下是单模的，并且所述第二光学波导部分能够在所述第一波长下支持多种光学模式，使得沿着所述第一波导部分传播的光学单模基本上仅激发所述第二波导部分的基本光学模式，所激发的基本光学模式沿着所述第二波导部分传播。

4.根据权利要求3所述的光学波导，所述光学波导还包括连接所述第一光学波导部分和所述第二光学波导部分的过渡区域，所述过渡区域的宽度在从所述第一光学波导部分到所述第二光学波导部分的方向上逐渐增加，其中所述过渡区域的所述宽度由以下等式决定：W1＝Wo+2ASin²(πx/T)，其中Wo是所述过渡区域在所述第一光学波导部分处的宽度，A是常数，并且T是所述过渡区域沿着所述光学波导的所述长度的长度，并且其中A在约3微米至约75微米的范围内。

5.根据权利要求1所述的光学波导，其中所述空间调制折射率区域包括皱褶表面，所述皱褶表面包括跨所述光学波导的所述宽度延伸并且沿着所述光学波导的所述长度布置的交替的凹槽和脊，每个凹槽包括所述空间调制折射率区域的所述交替的较高折射率区域和较低折射率区域中的对应较低折射率区域，每个脊包括所述空间调制折射率区域的所述交替的较高折射率区域和较低折射率区域中的对应较高折射率区域。

6.根据权利要求1所述的光学波导，其中所述空间调制折射率区域包括金属光栅，所述金属光栅包括跨所述光学波导的所述宽度延伸并且沿着所述光学波导的所述长度布置的交替的金属部分和电介质部分，每个金属部分的折射率的实部限定所述空间调制折射率区域的所述交替的较高折射率区域和较低折射率区域中的较高折射率区域和较低折射率区域中的一者，每个电介质部分限定所述空间调制折射率区域的所述交替的较高折射率区域和较低折射率区域中的较高折射率区域和较低折射率区域中的另一者。

7.根据权利要求1所述的光学波导，其中跨所述光学波导的所述宽度，对所述交替的较高折射率区域和较低折射率区域中的至少一些区域的一个或多个特性进行空间调制，使得由所述空间调制折射率区域提取的光学模式离开所述波导时具有基本上高斯强度分布。

8.一种光学系统，所述光学系统包括：

根据权利要求1所述的光学波导；以及

光纤，沿着所述光纤在所述第一波长下传播的光离开所述光纤时具有第一强度分布，所述第一强度分布具有第一形状，其中跨所述光学波导的所述宽度，对所述光学波导的所述交替的较高折射率区域和较低折射率区域中的至少一些区域的一个或多个特性进行空间调制，使得由所述空间调制折射率区域提取的光学模式离开所述波导时具有第二强度分布，所述第二强度分布基本上具有所述第一形状，并且

其中所述光纤被定位成接收所提取的光学模式。