[实用新型]一种光子集成芯片及其耦合结构

权利要求书

1.一种光子集成芯片的耦合结构，所述耦合结构包括基板、设于基板上的波导层和覆盖层，其特征在于：所述波导层设有模斑变换区和耦合区，所述耦合结构还包括设于所述耦合区上方的偏转棱镜；

所述偏转棱镜包括临近所述耦合区的底面，以及与所述底面相对倾斜设置的倾斜面；所述偏转棱镜的折射率大于所述耦合区的有效折射率，以使光信号在所述耦合区与所述偏转棱镜之间折射传输。

2.根据权利要求1所述的耦合结构，其特征在于：所述耦合区包括二维光子晶体结构或者三维光子晶体结构。

3.根据权利要求2所述的耦合结构，其特征在于：所述二维光子晶体结构或三维光子晶体结构的周期和占空比配置为使得所述耦合区内传输的光信号的TM模式和TE模式具有相同的有效折射率。

4.根据权利要求2所述的耦合结构，其特征在于：所述二维光子晶体结构的周期小于λ/(n₁+n₂)，其中λ为所述耦合区内传输的光信号的波长，n₁为所述耦合区的有效折射率，n₂为所述覆盖层的折射率。

5.根据权利要求1所述的耦合结构，其特征在于：所述偏转棱镜与所述覆盖层键合固定在一起；或者，所述偏转棱镜通过胶水与所述覆盖层粘结固定在一起。

6.根据权利要求1所述的耦合结构，其特征在于：所述偏转棱镜包括硅棱镜。

7.根据权利要求1所述的耦合结构，其特征在于：所述模斑变换区包括一楔形结构，所述楔形结构相对较宽的一端连接所述耦合区，相对较窄的一端连接所述光子集成芯片的波导。

8.根据权利要求7所述的耦合结构，其特征在于：所述楔形结构为楔形亚波长光栅。

9.根据权利要求1-8任一项所述的耦合结构，其特征在于：所述耦合区的表面的尺寸在3-130微米范围内。

10.根据权利要求1-8任一项所述的耦合结构，其特征在于：所述偏转棱镜的所述底面与所述耦合区的表面平行，或者所述偏转棱镜的所述底面与所述耦合区的表面相对倾斜设置。

11.根据权利要求10所述的耦合结构，其特征在于：所述底面与所述耦合区的表面相对倾斜的角度小于或等于8°。

12.根据权利要求1-8任一项所述的耦合结构，其特征在于：所述偏转棱镜的所述倾斜面与所述底面之间的夹角θ满足n₃×sinθ＝n₁×sin(π/2)，其中n₃为所述偏转棱镜的折射率，n₁为所述耦合区的有效折射率。

13.一种光子集成芯片，其特征在于：包括权利要求1-12任一项所述的光子集成芯片的耦合结构，所述耦合结构用于所述光子集成芯片与外部元件之间的光耦合；

所述光子集成芯片还设有光波导，所述耦合结构的模斑变换区分别连接所述光波导和所述耦合结构的耦合区。