[发明专利]混合模式转换器及其制备方法

说明书

本发明提供一种模式转换器及其制备方法，结构包括：依次连接的第一模式转换区、第二模式转换区、第三模式转换区以及第四模式转换区。其中，并进一步将第一模式转换区设计为非对称的Y分支波导，包括第一波导段和第二波导段，在第二模式转换区设计与弯曲汇聚波导，包括第三波导段和第四波导段，通过第三模式转换区的波导连接及光栅布置方式实现模式转换，形成耦合，包括第五波导段、第六波导段以及光栅区及制备在其中的凹槽结构，最终耦合后的光通过第四模式转换区输出，有效的实现了多模式的复用，有效的将入射的TE₀模式的光转换为TE₀和TE1混合模式的光输出。

技术领域

本发明属于光学技术领域，特别是涉及一种混合模式转换器及其制备方法。

背景技术

基于绝缘体上硅(SOI)平台的硅光子技术因其具有的成本低，尺寸小，CMOS工艺兼容以及功耗等优势而收到学术界和工业界的广泛关注。

目前随着人们对于更大的网络容量和更高的带宽的需要，复用技术在现代光纤传输系统中被广泛采用。典型的复用技术包括波分复用(WDM)，模分复用(MDM)，偏振复用(PDM)，轨道角动量复用和时间复用等。其中的模分复用(MDM)方案由于能够通过利用每种波长的高阶模式来起到进一步增强链路容量而在近年来成为研究的热点。模式多路复用器可以将独立的输入信号复用到不同的多路模式通道中。然而，现有技术中的模式转换器结构复杂，难以实现有效的模式混合，特别是对于将入射的TE₀模式的光转换为TE₀和TE₁混合模式的光输出，难以设计出有效的混合模式转换器。

因此，如何设计一种混合模式转换器以有效解决现有技术中上述问题实属必要。

发明内容

鉴于以上所述现有技术的缺点，本发明的目的在于提供一种混合模式转换器及其制备方法，用于解决现有技术中模式转换器结构复杂，难以实现有效的模式混合等问题。

为实现上述目的及其他相关目的，本发明提供一种混合模式转换器，所述混合模式转换器包括：

第一模式转换区，包括间隔排布的第一波导段和第二波导段；

第二模式转换区，包括间隔排布的第三波导段和第四波导段，所述第三波导段与所述第一波导段相连接，所述第四波导段与所述第二波导段相连接；

第三模式转换区，包括第五波导段和第六波导段，所述第五波导段与所述第三波导段相连接，所述第六波导段与所述第四波导段相连接，且所述第三模式转换区还包括光栅区，两侧分别与所述第五波导段和所述第六波导段相连接，包括若干个间隔排布的凹槽；

第四模式转换区，包括第七波导段，所述第七波导段与所述第五波导段、所述第六波导段及所述光栅区均连接。

可选地，相邻所述凹槽之间的间隔为0.15μm-0.25μm；所述凹槽的长度为0.15μm-0.25μm；所述凹槽的宽度为0.05μm-0.15μm。

可选地，所述凹槽沿其长度方向上间隔排布。

可选地，所述第一波导段具有窄端面和宽端面，所述第二波导段具有窄端面和宽端面，所述第一波导段的宽端面与所述第三波导段相连接，所述第二波导段的窄端面与所述第四波导连接，所述第五波导段具有窄端面和宽端面，所述第六波导段具有窄端面和宽端面，所述第五波导段的宽端面与所述第三波导相连接，所述第六波导段的窄端面与所述第四波导段连接，所述第七波导段具有窄端面和宽端面，所述第七波导段的窄端面与所述第五波导段、所述第六波导段及所述光栅区连接。

可选地，所述第一波导段的窄端面的宽度与所述第二波导段的宽端面的宽度相等。

可选地，所述第三波导段各处宽度相同，所述第四波导段各处宽度相同。