[发明专利]一种基于二氧化硅光波导的光栅型三叉戟结构大带宽模斑转换器

权利要求书

1.一种基于二氧化硅光波导的光栅型三叉戟结构的大带宽模斑转换器，其特征在于：从下至上依次由基底层(2)、下包层(3)、芯层波导(1)和上包层(4)组成，下包层(3)位于基底层(2)之上，芯层波导(1)和上包层(4)共同位于下包层(3)之上且芯层波导(1)被上包层(4)所包覆；沿光的传输方向，芯层波导(1)由光栅型三叉戟输入波导和直波导结构的输出波导Core₄构成；光栅型三叉戟输入波导和输出波导Core₄的底面位于同一平面内，且共同位于下包层(3)的上表面之上；光栅型三叉戟输入波导由输入波导Core₁、输入波导Core₂和输入波导Core₃三部分组成，输入波导Core₁和输入波导Core₃结构完全相同，沿输入光方向输入波导Core₁和输入波导Core₃由N个相似的小锥形波导构成且均匀排列、外边缘连线为直线；输入波导Core₂由N个相似的小倒锥形波导构成且均匀排列、外边缘连线为直线；光栅型三叉戟输入波导整体呈锥形结构，沿光的传输方向宽度由宽至窄，从而实现波导内光模斑尺寸由大至小的变换。

2.如权利要求1所述的一种基于二氧化硅光波导的光栅型三叉戟结构的大带宽模斑转换器，其特征在于：输入波导Core₁和输入波导Core₂、输入波导Core₂和输入波导Core₃的输入端和输出端距离相等；输入波导Core₂输出端宽度与输出波导Core₄的宽度相同，输入波导Core₁、输入波导Core₂、输入波导Core₃和输出波导Core₄的高度相同。

3.如权利要求1所述的一种基于二氧化硅光波导的光栅型三叉戟结构的大带宽模斑转换器，其特征在于：下包层(3)和上包层(4)均为二氧化硅，折射率为1.447；芯层波导(1)为掺锗二氧化硅，折射率为1.481；基底层(2)为硅片，折射率为3.455。

4.如权利要求1所述的一种基于二氧化硅光波导的光栅型三叉戟结构的大带宽模斑转换器，其特征在于：N＝32，输入波导Core₁和输入波导Core₃中每个小锥形波导的长度为d＝1.3μm，每两个小锥形波导间的距离为d＝1.3μm，Core₁和Core₃的输入端宽度W₁＝1.8μm、输出端宽度W₂＝1.1μm，高度H＝4μm，长度L₁＝83.2μm；输入波导Core₂中每个小倒锥形波导的长度为d＝1.3μm，每两个小倒锥形波导间的距离为d＝1.3μm，Core₂的输入端宽度W₃＝2.4μm、输出端宽度W＝4μm，高度H＝4μm，长度L₁＝83.2μm；Core₁和Core₂之间、Core₂和Core₃之间输入端和输出端的距离均为gap＝1.3μm；输出直波导Core₄的宽度W＝4μm，波导高度H＝4μm，长度L₂＝232μm。