[发明专利]具有混合锥形波导段及超材料段的光纤耦合器

权利要求书

1.一种光学耦合器结构，包括：

波导，位于第一绝缘体中并包括相互隔开且沿第一行对齐的波导超材料段；

第二绝缘体，位于该第一绝缘体及该波导超材料段上；以及

耦合器结构，位于该第二绝缘体中并包括相互隔开且沿第二行对齐的耦合器超材料段，

其中，该第一行与该第二行平行并在一个平面内，

其中，该波导的一部分与该耦合器结构的一部分重叠，

其中，该波导超材料段与该平面相交并沿垂直于该平面的方向具有第一宽度，且该第一宽度沿该第一行具有第一锥形，

其中，该耦合器超材料段与该平面相交并沿垂直于该平面的该方向具有第二宽度，且该第二宽度沿该第二行具有第二锥形，其不同于该第一宽度的该第一锥形，以及

其中，沿着该第一行，该波导超材料段的该第一宽度增加至中心波导并自该中心波导减小。

2.如权利要求1所述的光学耦合器结构，其中，沿着在该平面内并平行于该第一行及该第二行的传输方向的该波导与该耦合器结构的重叠部分，该波导超材料段的该第一宽度增加且该耦合器超材料段的该第二宽度减小。

3.如权利要求1所述的光学耦合器结构，其中，沿着该第二行，该耦合器超材料段的该第二宽度增加至中心耦合器结构并自该中心耦合器结构减小。

4.如权利要求1所述的光学耦合器结构，还包括：

下绝缘体层，接触该第一绝缘体；以及

衬底，接触该下绝缘体层，

其中，该下绝缘体层位于该第一绝缘体与该衬底之间，

其中，该衬底具有由该平面平分并平行于该第一行及该第二行的槽，以及

其中，该槽具有包括V形、U形及矩形的其中之一的剖面形状。

5.如权利要求1所述的光学耦合器结构，其中，该波导的一端包括连续的、非分段结构，

其中，随着该波导超材料段更接近该非分段结构，该波导超材料段之间的间距减小，

其中，该耦合器结构的一端包括连续的、非分段结构，以及

其中，随着该耦合器超材料段更接近该非分段结构，该耦合器超材料段之间的间距减小。

6.如权利要求1所述的光学耦合器结构，其中，该平面具有彼此相对的输入端与输出端，

其中，该波导具有相对更接近该平面的该输入端的输入端以及相对更接近该平面的该输出端的输出端，

其中，该耦合器结构具有相对更接近该平面的输入端的输入端以及相对更接近该平面的该输出端的输出端，

其中，与该波导的该输入端距离该平面的该输入端相比，该耦合器结构的该输入端更接近该平面的该输入端，

其中，与该耦合器结构的该输出端距离该平面的该输出端相比，该波导的该输出端更接近该平面的该输出端，以及

其中，从该波导的该输入端至该耦合器结构的该输出端，该波导与该耦合器结构重叠。

7.如权利要求1所述的光学耦合器结构，其中，该波导包括硅及氮化铝的其中之一，以及其中，该耦合器结构包括氮化硅及氮化铝的其中之一。

8.一种光学耦合器结构，包括：

波导，位于第一绝缘体中并包括相互隔开且沿第一行对齐的波导超材料段；

第二绝缘体，位于该第一绝缘体及该波导超材料段上；以及

耦合器结构，位于该第二绝缘体中并包括相互隔开且沿第二行对齐的耦合器超材料段，

其中，该第一行与该第二行平行并在一个平面内，

其中，该波导的一部分与该耦合器结构的一部分重叠，

其中，该波导超材料段与该平面相交并沿垂直于该平面的方向具有第一宽度，且该第一宽度沿该第一行具有第一锥形，

其中，该耦合器超材料段与该平面相交并沿垂直于该平面的该方向具有第二宽度，且该第二宽度沿该第二行具有第二锥形，在该波导与该耦合器结构重叠之处，该第二锥形不同于该第一宽度的该第一锥形，

其中，该第一锥形与该第二锥形之间的关系控制该波导与该耦合器结构之间的能量交换，以及

其中，沿着该第一行，该波导超材料段的该第一宽度增加至中心波导并自该中心波导减小。