[发明专利]一种波导交叉

说明书

一种波导交叉包括第一波导(200)和与该第一波导(200)相交的第二波导(300)，使得在该第一波导(200)中形成等于该第二波导(300)的宽度的间隙(G)，该第二波导(300)具有界定对称面的中心线(C_L)。该第一波导(200)具有第一波导分段(202)，通过该第一波导分段(202)传播单光模，该第一波导分段(202)后接第一非绝热发散锥段(204)，后接比该第一波导分段(202)更宽的第二波导分段(206)，通过该第二波导分段(206)传播两个偶阶光模，该第二波导分段(206)后接第二非绝热发散锥段(208)，后接比该第二波导分段(206)更宽的第三波导分段(210)，通过该第三波导分段(210)传播三个偶阶光模。三个偶阶模合成以形成准高斯光束，其跨间隙(G)对称地自复制，从而提供了一种可用于光交换机的低损耗波导交叉。

相关申请的交叉引用

本申请要求享有于2016年3月11日提交的申请号为15/067,443的美国专利申请的优先权，其全部内容通过引用结合在本申请中。

技术领域

本公开一般涉及光波导，并且更具体地涉及光波导交叉。

背景技术

硅光子学是一门新兴技术，使快速、低成本和高密度光子器件的制造成为可能，适用于各种用途和应用，尤其涉及光网络交换。光子交换纤维能够交换光信号而无需转换到数字域，是尤其引人关注的领域，特别是用于诸如全光网络、数据中心和光学互连等应用。

硅光子交换机通常合并了各种不同长度的若干个光波导、多个光交换单元、以及多个具有相交波导的波导交叉。大型交换矩阵需要大量的波导交叉。实现低的由于波导交叉导致的光损耗和串扰对大型交换矩阵也就变得尤为重要。使用硅光子学部件，则交换机端口数大小可能变得受到总的插入损耗和光串扰限制。因此，亟需低损耗、低串扰、可以使用CMOS兼容工艺制造的波导交叉。

发明内容

以下展示本发明一些方面的简单总结，以求提供对本发明的基本理解。此总结不是本发明的详细总览。其并非旨在表明本发明的关键或关节要素，也不为勾画出本发明的范围。其目的仅在以简单的形式展示本发明的一些实施例，以作为后文所展示的更为详细的描述的前言。

一般而言，本说明书公开了一种低损耗的波导交叉。该波导交叉可以是硅光子波导交叉。

本公开的一个创造性方面是一种波导交叉，例如硅光子波导交叉，其包括第一波导和与该第一波导相交的第二波导，使得在该第一波导中形成等于该第二波导的宽度的间隙。该第一波导包括第一波导分段，通过该第一波导分段传播单光模，该第一波导分段后接第一非绝热发散锥段，后接比该第一波导分段更宽的第二波导分段，通过该第二波导分段传播两个偶阶光模，该第二波导分段后接第二非绝热发散锥段，后接比该第二波导分段更宽的第三波导分段，通过该第三波导分段传播三个偶阶光模。该第一波导还包括该间隙下游的第四波导分段，后接第一非绝热会聚锥段，后接比该第四波导分段更窄的第五波导分段，后接第二非绝热会聚锥段，后接比该第五波导分段更窄的第六分段。在一个实施方式中，该第四、第五和第六波导分段分别与该第三、第二和第一波导分段相对于由该第二波导的中心线定义的对称面对称，并且其中该第一和第二会聚非绝热锥段分别与该第二和第一发散非绝热锥段对称。

本公开的另一个创造性方面是一种跨波导交叉(例如硅波导交叉)传播光的方法，该波导交叉具有与第二波导相交的第一波导，使得该第一波导中形成等于该第二波导的宽度的间隙。该方法需要：通过该第一波导的第一波导分段，传播具有单光模的光；通过第一非绝热发散锥段，将该光从该单光模变换成两个偶阶光模；通过宽于该第一波导分段的第二波导分段，传播该具有两个偶阶光模的光；通过第二非绝热发散锥段，将该光从该两个偶阶光模变换成三个偶阶光模；以及通过宽于该第二波导分段的第三波导分段，将该光传播到该间隙，在该间隙中，该三个模干涉形成跨该间隙自复制的光束分布。

附图说明

通过参照下面的附图进行的描述，本公开的这些和其他特征将变得更加明显。