[发明专利]光栅耦合器、用于光栅耦合的装置以及垂直光栅耦合器

权利要求书

1.一种光栅耦合器，包括：

平面波导；

第一光栅区段，所述第一光栅区段包括被刻蚀在所述平面波导中的第一多个沟槽，其中，所述第一光栅区段包括第一光栅线子集和第二光栅线子集，每个光栅线子集包括所述第一光栅区段的若干个周期；以及

第二光栅区段，所述第二光栅区段包括被刻蚀在所述平面波导中的第二多个沟槽，

其中，所述第一多个沟槽和所述第二多个沟槽包括具有一致深度的单次刻蚀层，并且其中，所述第一光栅区段被配置为以相对于垂直的第一角度散射第一波长的光，并且所述第二光栅区段被配置为以相对于垂直的第二角度散射所述第一波长的光，使得所述第一波长的光以相对于垂直的期望角度被所述光栅耦合器散射。

2.根据权利要求1所述的光栅耦合器，其中，所述第一光栅区段包括与所述第二光栅区段相同数量的沟槽。

3.根据权利要求1所述的光栅耦合器，其中，所述第一光栅区段包括与所述第二光栅区段不同数量的沟槽。

4.根据权利要求1所述的光栅耦合器，其中，所述光栅耦合器设置于绝缘体上硅SOI器件上。

5.根据权利要求1所述的光栅耦合器，其中，与每个光栅线相关联的每个沟槽的宽度以及所述第一光栅索引子集的每个光栅线的间距被配置为基于所述光栅线以抛物线方式增大。

6.根据权利要求1所述的光栅耦合器，其中，所述第二光栅线子集被配置有基于所述光栅线的、对于所述第二光栅线子集的每个沟槽而言的恒定沟槽宽度和恒定间距。

7.根据权利要求6所述的光栅耦合器，其中，所述恒定沟槽宽度和所述恒定间距被配置为具有50％或接近50％的占空比。

8.根据权利要求1所述的光栅耦合器，其中，所述第二光栅区段的第一个沟槽的宽度比所述第一光栅区段的最后一个沟槽的宽度更宽。

9.一种光栅耦合器，包括：

平面波导；

第一光栅区段，所述第一光栅区段包括被刻蚀在所述平面波导中的第一多个沟槽，

第二光栅区段，所述第二光栅区段包括被刻蚀在所述平面波导中的第二多个沟槽，

其中，所述第一多个沟槽和所述第二多个沟槽包括具有一致深度的单次刻蚀层，并且其中，所述第一光栅区段被配置为以相对于垂直的第一角度散射第一波长的光，并且所述第二光栅区段被配置为以相对于垂直的第二角度散射所述第一波长的光，使得所述第一波长的光以相对于垂直的期望角度被所述光栅耦合器散射，以及

其中：

所述光栅耦合器针对1275nm的第一波长以及1323nm的第二波长被优化；

所述第一光栅区段被配置为以相对于垂直的11.5度散射所述第一波长的光，并以相对于垂直的7.2度散射所述第二波长的光；

所述第二光栅区段被配置为以相对于垂直的6.7度散射所述第一波长的光，并且

所述第一波长的光的组合的有效散射角为相对于垂直大约8度。

10.一种用于光栅耦合的装置，包括：

硅衬底；

设置于所述硅衬底上方的掩埋绝缘层；

设置于所述掩埋绝缘层上的平面波导；以及

光栅耦合器，包括：

第一光栅区段，所述第一光栅区段包括被刻蚀在所述平面波导中的第一多个沟槽，其中，所述第一光栅区段包括第一光栅线子集和第二光栅线子集，每个光栅线子集包括所述第一光栅区段的若干个周期；以及

第二光栅区段，所述第二光栅区段包括被刻蚀在所述平面波导中的第二多个沟槽，

其中，所述第一多个沟槽和所述第二多个沟槽包括具有一致深度的单次刻蚀层，并且其中，所述第一光栅区段被配置为以相对于垂直的第一角度散射第一波长的光，并且所述第二光栅区段被配置为以相对于垂直的第二角度散射所述第一波长的光，使得所述第一波长的光以相对于垂直的期望角度被所述光栅耦合器散射。