[发明专利]一种基于光栅辅助型耦合器的模式分束转换器

摘要

本发明公开了一种基于光栅辅助型耦合器的模式分束转换器，包括单模输入波导、输入模式转换器、总线多模波导，下路布拉格波导光栅、输出模式转换器、单模输出波导、下路单模波导和下路耦合区，输入模式转换器将单模输入波导中的TM模转换为总线多模波导中的TE模)一阶模，通过布拉格波导光栅辅助型耦合器，使得多模波导的TE一阶模与单模波导的TE模之间发生能量交换。本发明实现了将波导中传输的TE模和TM模分离，同时将TM模转换成TE模，具有结构简单，尺寸紧凑，工作带宽大和串扰小等优点，制作工艺具有CMOS工艺兼容性，易于集成和扩展，方便低成本制造，可广泛应用于片上高密度集成的光互连系统。

主权项

一种基于光栅辅助型耦合器的模式分束转换器，其特征在于：包括单模输入波导、输入模式转换器、总线多模波导、输出模式转换器、单模输出波导、下路布拉格波导光栅、下路耦合区和下路单模波导；其中，单模输入波导通过输入模式转换器与总线多模波导的一端连接，单模输出波导通过输出模式转换器与总线多模波导的另一端连接；所述的下路单模波导位于总线多模波导的一侧，所述的下路布拉格波导光栅位于输出单模波导和总线多模波导之间构成的下路耦合区，所述的下路布拉格波导光栅是通过在波导上刻蚀一维矩形周期单元形成的，下路布拉格波导光栅的周期满足总线多模波导的一阶模耦合到下路单模波导的基模的相位匹配条件；所述的输入模式转换器和输出模式转换器由支持TE和TM模的渐变脊形波导组成；当TM模式光从单模输入波导输入时，输入模式转换器将TM模转换为总线多模波导的TE一阶模，TE一阶模通过下路耦合区时，满足相位匹配条件，被耦合到下路单模波导的TE模，并从下路单模波导的输出端输出；当TE模式光从单模输入波导输入时，输入模式转换器将TE模转换为总线多模波导的TE基模，TE基模通过下路耦合区时，由于不满足相位匹配条件，不会被耦合到下路单模波导，而是通过输出模式转换器被转换为单模输出波导的TE模，从单模输出波导的输出端输出。