[发明专利]SWG桥接耦合器件、参数确定方法及装置

说明书

本发明提供了一种SWG桥接耦合器件、参数确定方法及装置；其中，该器件包括：第一SWG、第二SWG和波导；其中，第二SWG为桥接SWG，设置于第一SWG和波导之间；第一SWG的有效折射率和第二SWG的有效折射率之差小于预定阈值。通过本发明，解决了如何实现亚波长光栅和波导的低损耗耦合连接的问题，同时降低了亚波长光栅加工精度要求。

技术领域

本发明涉及光通信领域，具体而言，涉及一种SWG桥接耦合器件、参数确定方法及装置。

背景技术

亚波长结构是指结构的特征尺寸与工作波长相当或更小的周期(或非周期)结构。亚波长光栅(sub-wavelength grating，简称SWG)是近年来利用亚波长结构原理的一种新型光器件。光通信工作波长为1550nm窗口，通常亚波长光栅的周期在300nm左右。亚波长光栅可等效于某个折射率的波导。亚波长光栅通过调整光栅周期、占空比和波导宽度等参数可任意改波导的有效折射率，具有广阔的应用前景，研究也越来越深入。在硅光器件设计中，往往需要考虑亚波长光栅与普通波导的连接，为降低耦合损耗，通常采用桥接(bridge)SWG作为过渡，所谓桥接SWG就是在SWG中间叠加楔形波导，以实现和常规波导的匹配。采用桥接波导时往往要求波导结构的加工尺寸分辨率在20nm左右，这就使得加工难度很大，目前只能采用不易规模量产的电子束曝光工艺。

2015年加拿大研究人员Pavel Cheben在光学快报(Optic Express)上提出了一种新型的SWG桥接耦合结构，如图1所示。桥接SWG中楔形桥接波导的最小尺寸为100nm，对亚波长光栅加工精度要求不高，为亚波长光栅的实用化打下了良好的基础，其设计亮点在于常规SWG边缘波导A的宽度(250nm)略大于桥接SWG边缘波导B的宽度(220nm)。根据仿真研究，Cheben方案，A略大于B的设计技巧的确有效果，相比传统的桥接耦合有所改进，可以实现较低损耗的桥接耦合，但是在损耗及偏振相关损耗方面，仍有继续优化的空间。

如何在较大特征尺寸的光学器件加工平台下设计亚波长光栅的桥接耦合方案，继续优化耦合损耗，并且兼顾横电(Transverse Electric,TE)模信号和横磁(TransverseMagnetic,TM)模信号的偏振相关损耗，降低亚波长光栅生产加工精度要求，成为迫切需要解决的技术问题。

针对上述技术问题，目前尚未提出有效的解决方案。

发明内容

本发明实施例提供了一种SWG桥接耦合器件、参数确定方法及装置，以至少解决如何实现亚波长光栅和波导的低损耗耦合连接的问题。

根据本发明的一个实施例，提供了一种亚波长光栅SWG桥接耦合器件，包括：第一SWG、第二SWG和波导；其中，第二SWG为桥接SWG，设置于第一SWG和波导之间；第一SWG的有效折射率和第二SWG的有效折射率之差小于预定阈值。

可选地，第一SWG的占空比大于第二SWG的占空比。

可选地，SWG桥接耦合器件还包括：过渡部分、其中，过渡部分包括：第一边缘波导、第二边缘波导、以及第一边缘波导与第二边缘波导之间的间隔；其中，第一边缘波导为第一SWG中与第二SWG相邻的波导，第二边缘波导为第二SWG中与第一SWG相邻的波导；其中，第一SWG的有效折射率和第二边缘波导的有效折射率之差小于预定阈值。

可选地，在横电TE模信号和横磁TM模信号都耦合的情况下，TE模信号的有效折射率差小于TM模信号的有效折射率差；其中，TE模信号的有效折射率差为第一SWG的TE模信号的有效折射率与第二边缘波导的TE模信号的有效折射率之差；TM模信号的有效折射率差为第一SWG的TM模信号的有效折射率与第二边缘波导的TM模信号的有效折射率之差。

可选地TE模有效折射率差小于0.15，TM模有效折射率差小于0.05。