[发明专利]超构表面多芯光纤扇入扇出器件

说明书

本发明提供了一种超构表面多芯光纤扇入扇出器件，包括超构表面单元、光纤阵列、基底以及多芯光纤，超构表面单元连接于基底上，基底一侧连接光纤阵列，基底另一侧连接多芯光纤；光纤阵列或多芯光纤发射光，光经过超构表面单元传播至多芯光纤或光纤阵列中进行耦合。本发明超构表面单元可以调制单根纤芯出射的光场，控制其传播到需要耦合的纤芯，并提高耦合效率；结构简单，厚度很薄，使用方便，可以直接插入到光纤阵列与多芯光纤端面之间，兼容性较高；同时可以通过引入超构表面的不同设计实现耦合效率的提升，并适配不同纤芯数量的多芯光纤。

技术领域

本发明涉及光电子器件领域，具体地，涉及超构表面多芯光纤扇入扇出器件。

背景技术

光纤通信是利用光波作载波，以光纤作为传输介质的通信方式。光纤的传输容量大、距离远、抗干扰性强、信号衰减小，传输速率远大于电缆和无线电，已成为世界通信中主要传输方式。

随着社会发展和技术进步，人们所需求的信息量增大，目前单芯光纤的传输容量已经接近极限，而多芯光纤能够以空分复用的概念提高单根光纤单位面积上的集成密度是未来的一个重要的光纤发展方向。多芯光纤扇入扇出器件是实现单芯光纤与多芯光纤之间高效耦合的关键器件，传统方法是通过熔融拉锥实现，这样制造的器件体积较大、依赖多根光纤跳线的连接，且成本较高。

超构表面作为一种近年来迅速发展的技术，可以很好的简化复杂的三维光学结构。超构表面是一种通过周期性排列离散的亚波长结构所形成的二维阵列，通过选取合适的材料、改变微结构的结构参数，能够实现对特定波长的电磁波的振幅、相位、偏振等特性的调制。随着例如离子束刻蚀、电子束曝光等微结构的加工工艺已经日趋成熟，超构表面器件的加工精度不断提高，并以其独特的平面结构、极高的调制精度和设计灵活性受到了人们的关注。目前超构表面器件的性能已经能够与传统光学器件媲美，甚至在一些特殊应用场合具有超越传统器件的性能。

发明内容

针对现有技术中的缺陷，本发明的目的是提供一种超构表面多芯光纤扇入扇出器件。

根据本发明提供的一种超构表面多芯光纤扇入扇出器件，包括超构表面单元、光纤阵列、基底以及多芯光纤，超构表面单元连接于基底上，基底一侧连接光纤阵列，基底另一侧连接多芯光纤；

光纤阵列或多芯光纤发射光，光经过超构表面单元传播至多芯光纤或光纤阵列中进行耦合。

优选的，光纤阵列和多芯光纤均可作为输入端和输出端；

当光纤阵列作为输入端时，多芯光纤为输出端；

当多芯光纤作为输入端时，光纤阵列为输出端。

优选的，超构表面单元包括第一超构表面单元和第二超构表面单元，第一超构表面单元位于基底一侧，第二超构表面单元位于基底另一侧。

优选的，第一超构表面单元与光纤阵列位置适配，第二超构表面单元与多芯光纤位置适配。

优选的，光纤阵列出射光，光经过第一超构表面单元进入基底，基底将光传播至第二超构表面单元，第二超构表面单元将光调制后传播至多芯光纤中进行耦合。

优选的，多芯光纤出射光，光经过第二超构表面单元进入基底，基底将光传播至第一超构表面单元，第一超构表面单元将光调制后传播至光纤阵列中进行耦合。

优选的，光纤阵列和多芯光纤的数量相等或不相等。

优选的，超构表面单元由亚波长微结构在二维周期性排列而成。

优选的，光纤阵列呈任意排布的阵列。

优选的，多芯光纤为任意纤芯数量的多芯光纤。

与现有技术相比，本发明具有如下的有益效果：