[发明专利]一种用于横磁模阶数转换的模式转换器及其制造方法

权利要求书

1.一种用于横磁模阶数转换的模式转换器的制造方法，其特征在于，包括步骤：

(A)设计光波导结构，光波导结构沿光传播方向具有低阶段、过渡段和高阶段，其中低阶段和高阶段均为条形波导；

(B)根据要转换的高阶模阶数及模场对称性确定低阶段和高阶段的高度、宽度及相对位置；

(C)过渡段沿光传播方向的两端分别与低阶段和高阶段对接，过渡段为双层结构，过渡段包括第一层和第二层，第一层分别与低阶段和高阶段对接，低阶段、第一层、高阶段的的一侧平齐为平齐侧，第二层的一个侧边与第一层的一个侧边重合；

(D)采用优化方法确定过渡段的结构，选定转化率最大的过渡段的结构，完成光波导结构的结构设计；

(E)设置衬底，并在衬底上设置步骤(D)设计的光波导结构，制成用于横磁模阶数转换的模式转换器。

2.如权利要求1所述的用于横磁模阶数转换的模式转换器的制造方法，其特征在于，所述步骤(D)中的优化方法包括步骤：

(D1)将过渡段沿光传播给方向均分为n段，过渡段长度为L，过渡段远离平齐侧具有n+1个均分点；

(D2)采用粒子群算法构建各个均分点的除了厚度外的位置参数、过渡段长度L、过渡段厚度均一性及模式转化率的映射关系，选定模式转化率最大时各个均分点的位置、过渡段长度L以及过渡段厚度均一性；

(D3)通过具有曲线特征的插值方式扩展过渡段远离平齐侧上除了均分点之外部分的位置。

3.如权利要求2所述的用于横磁模阶数转换的模式转换器的制造方法，其特征在于，所述步骤(D2)中采用粒子群算法构建各个均分点的除了厚度外的位置参数、过渡段长度L、过渡段厚度均一性及模式转化率的映射关系包括步骤：

(D21)设定粒子数量、参数范围、迭代次数以及模式转化率计算函数，其中粒子为由参数确定的结构，参数包括各个均分点的位置和过渡段长度L；

(D22)分别在参数范围内随机选定参数，并随机设定参数改变速度；

(D23)根据当前选定的粒子套用模式转化率计算函数，计算模式转化率；

(D24)计算每个粒子各自的最优解，以及全体粒子的最优解，并更新各个参数的改变速度；

(D25)根据速度更新每个粒子的参数，再次进行所述步骤(D23)；

(D26)按照设定的迭代次数重复所述步骤(D23)至(D25)，完成优化。

4.如权利要求2所述的用于横磁模阶数转换的模式转换器的制造方法，其特征在于，所述步骤(D)还包括：第二层在第一层的基础上沉积、生长形成。

5.如权利要求4所述的用于横磁模阶数转换的模式转换器的制造方法，其特征在于，所述步骤(D)中以平齐侧作为宽度坐标0点，第二层的宽度各个位置的宽度为第一层相应位置宽度的一半。

6.一种用于横磁模阶数转换的模式转换器，其特征在于，通过如权利要求1-5中任一项所述的用于横磁模阶数转换的模式转换器的制造方法制成。