[发明专利]一种光栅耦合器

权利要求书

1.一种光栅耦合器，其特征在于，包括：由下至上依次层叠在一起的衬底层、氧化层、波导层以及覆盖层；

所述波导层的材料为半导体材料；

所述波导层刻蚀有纳米/微米级弧段阵列结构光栅，所述弧段阵列结构光栅包括多个同心的圆弧段，相邻圆弧段之间为刻蚀槽，其中，近心圆弧段用于作为光信号输入端，远心圆弧段用于作为光信号输出端，所述近心圆弧段为最靠近圆心的圆弧段，所述远心圆弧段为最远离圆心的圆弧段，所述圆心为各所述圆弧段的圆心；

所述圆弧段的宽度由进入所述光栅耦合器的光信号的波长确定；

各所述圆弧段的宽度相等，各所述圆弧段的宽度t根据以下公式计算：

其中，n₁表示波导层材料的折射率，n₂表示覆盖层材料的折射率，n₃表示氧化层材料的折射率，λ₀表示进入所述光栅耦合器的光信号的波长，m表示进入所述光栅耦合器的光信号的束腰半径；

从所述近心圆弧段到所述远心圆弧段，各圆弧段的长度依次增加。

2.根据权利要求1所述的光栅耦合器，其特征在于，所述光栅耦合器还包括：光纤和波导，所述光纤和所述波导分别与所述弧段阵列结构光栅的远心圆弧段和近心圆弧段连接。

3.根据权利要求2所述的光栅耦合器，其特征在于，所述波导至少一部分区域与所述近心圆弧段重合。

4.根据权利要求1所述的光栅耦合器，其特征在于，所述波导层的材料为硅。

5.根据权利要求1所述的光栅耦合器，其特征在于，所述氧化层和/或所述覆盖层的材料为半导体化合物材料。

6.根据权利要求5所述的光栅耦合器，其特征在于，所述氧化层和/或所述覆盖层的材料为二氧化硅。

7.根据权利要求1所述的光栅耦合器，其特征在于，所述衬底层的材料为半导体材料及其化合物。

8.根据权利要求7所述的光栅耦合器，其特征在于，所述衬底层的材料为硅、氮化硅、氧化铝或砷化镓。

9.根据权利要求1所述的光栅耦合器，其特征在于，所述刻蚀槽的深度为100nm。