[发明专利]一种光交叉波导单元

说明书

本发明属于集成光子器件领域，特别涉及一种光交叉波导单元，包括平板形光波导和至少两个条形光波导组，每个条形光波导组包括两个条形光波导，两个条形光波导分别为输入条形光波导和输出条形光波导；平板形光波导包括至少两个全内反射镜组，全内反射镜组与条形光波导组一一对应设置，每个全内反射镜组包括多个全内反射镜，每个全内反射镜组用于把对应的条形光波导组中的输入条形光波导输入的光波全部引导至相应的输出条形光波导；输入条形光波导的输出端和输出条形光波导的输入端伸入平板形光波导的下方且与平板形光波导之间具有间隙，间隙的厚度为0.01μm‑0.2μm。该结构大大减少了光波能量的损失，保证了交叉波导的低能量损耗。

技术领域

本发明属于集成光子器件领域，特别涉及一种光交叉波导单元。

背景技术

光波导作为光集成电路中最基本的单元，连接着不同的光器件，引导着光信号的传播。根据光波导几何形状的不同，光波导可分为平板光波导和条形光波导，当光波在条形光波导内传播时，其传播模式在波导内的横向方向和纵向方向均有折射率差，光波在芯层内沿条形光波导的长度方向传播，而平板型光波导传播光波时，光波在芯层内传播时仅在纵向方向被限制。在光集成电路中通常将各种光器件集成在单层空间上。现有的交叉波导大多是基于侧壁较为粗糙的条形光波导，光波在X方向能量损失较大，当两根光波导直接交叉摆放时，由于侧壁宽度突变引起衍射，近一半的光波能量将被损失。

因此，现有技术有待改进和发展。

发明内容

本申请的目的在于提供了一种光交叉波导单元，旨在解决现有交叉波传输过程中大量的光波能量损失，从而保证交叉波导的低能量损耗。

为了达到上述目的，本发明采取了以下技术方案：一种光交叉波导单元，包括平板形光波导和至少两个条形光波导组，每个所述条形光波导组包括两个条形光波导，两个所述条形光波导分别为输入条形光波导和输出条形光波导；

所述平板形光波导包括至少两个全内反射镜组，所述全内反射镜组与所述条形光波导组一一对应设置，每个所述全内反射镜组包括多个全内反射镜，每个所述全内反射镜组用于把对应的条形光波导组中的所述输入条形光波导输入的光波全部引导至相应的所述输出条形光波导；

所述输入条形光波导的输出端和所述输出条形光波导的输入端伸入所述平板形光波导的下方且与所述平板形光波导之间具有间隙，所述间隙的厚度为0.01μm -0.2μm。

本申请提供的光交叉波导单元，通过至少两个条形光波导组和平板形光波导组成的双层结构，条形光波导组与平板形光波导组之间具有间隙，间隙的厚度为0.01μm -0.2μm，可以使光波从条形光波导组耦合到平板形光波导时的耦合效率高；当光波从输入条形光波导输入，在输入条形光波导的输出端耦合到平板形光波导，此时全内反射镜组将输入的光波全部引导至相应的输出条形光波导，由于全内反射镜组的作用，光波在平板形光波导中传播时未接触侧面粗糙壁，大大减少了光波能量的损失，保证了交叉波导的低能量损耗，以此提高光集成芯片内光信号的传播效率和整体性能。

进一步地，所述平板形光波导包括四个直线边沿，四个所述直线边沿分别为第一直线边沿、第二直线边沿、第三直线边沿和第四直线边沿，所述第一直线边沿与所述第三直线边沿平行，所述第二直线边沿与所述第四直线边沿平行；其中一个所述条形光波导组的两个所述条形光波导分别正对所述第一直线边沿和所述第三直线边沿设置，另一个所述条形光波导组的两个所述条形光波导分别正对所述第二直线边沿和所述第四直线边沿设置。

本申请的平板形光波导设置有四个直线边沿，一个条形光波导组的两个条形光波导分别正对第一直线边沿和第三直线边沿，另一个条形光波导组的两个条形光波导分别正对第二直线边沿和第四直线边沿，由于两个条形光波导组之间是分开设置，并不会像其他条形光波导直接交叉而存在信号串扰，实现了交叉波的信号低串扰。