[发明专利]一种缩短耦合长度的3dB定向耦合器及其制作方法

说明书

本发明公开了一种缩短耦合长度的3dB定向耦合器及其制作方法，包括基底，基底上从下至上依次覆盖有下包层、中间包层和上包层，中间包层中设有第一耦合波导，上包层中设有第二耦合波导，且第一耦合波导和第二耦合波导上均设有弧形波导和直波导，且弧形波导设置在直波导的中部；第一耦合波导的弧形波导的突出部与第二耦合波导的弧形波导的突出部相对应并组成耦合区。本发明中第一耦合波导和第二耦合波导不在同一平面中，且第一耦合波导和第二耦合波导组成了耦合区，入射光入射后在耦合区电信号通过消逝场在上下分布的第一耦合波导和第二耦合波导中进行耦合，可以有效的缩短定向耦合器的耦合长度，减少插入损耗，扩大工艺容差，提高耦合效率。

技术领域

本发明属于通信器件加工技术领域，具体涉及一种缩短耦合长度的3dB定向耦合器及制作方法。

背景技术

随着光纤通信技术的诞生和快速发展，全世界对光纤通信技术的需求也在不断提高。定向耦合器能够对光信号进行传送和分配，是光纤通信中使用最多的光无源器件，是技术工程中控制光路的重要光学器件。设计插入损耗小，耦合效率高，工艺容差大的定向耦合器成为近些年研究的热点。

在波导耦合器中，两根耦合波导在同一平面上，光信号在波导耦合区域左右来回耦合，因此平行波导的定向耦合器对器件尺寸的工艺误差较为敏感，耦合区域的长度和波导的宽度都会对定向耦合器的输出结果有较为明显的影响。由于工艺误差的存在，降低了定向耦合器的耦合效率，同时也会造成输出功率的损失。

发明内容

针对现有的定向耦合器工艺容差小，耦合效率低的问题，本发明提出了一种缩短耦合长度的3dB定向耦合器及制作方法，利用波导耦合原理大幅缩短了耦合长度，且具有高容差的特点。

为解决以上技术问题，本发明所采用的技术方案如下：

一种缩短耦合长度的3dB定向耦合器，包括基底，所述基底上从下至上依次覆盖有下包层、中间包层和上包层，所述中间包层中设有第一耦合波导，上包层中设有第二耦合波导，且第一耦合波导和第二耦合波导上均设有弧形波导和直波导，弧形波导设置在直波导的中部；所述弧形波导与直波导相连接，且第一耦合波导的弧形波导的突出部与第二耦合波导的弧形波导的突出部相对应并组成耦合区，当入射光从第一耦合波导或第二耦合波导的一侧进入时，由于波导间消逝场的互相作用，波导在耦合区进行耦合，进而缩短波导耦合长度。

所述第一耦合波导和第二耦合波导的波导宽度和厚度均为6μm，且第一耦合波导和第二耦合波导之间的垂直距离为1.98μm。

所述弧形波导包括第一弧形波导、第二弧形波导、第三弧形波导和第四弧形波导，所述直波导包括第一直波导和第二直波导，且第一直波导和第二直波导对称设置；所述第一直波导的一端与第一弧形波导的一端相连接，第一弧形波导的另一端与第二弧形波导的一端相连接，第二弧形波导的另一端与第三弧形波导的一端相连接，第三弧形波导的另一端与第四弧形波导的一端相连接，第四弧形波导的另一端与第二直波导的一端相连接；所述第一弧形波导和第二弧形波导相连所构成的弧与第三弧形波导和第四弧形波导相连所构成的弧对称，且第一弧形波导的弯曲方向与第二弧形波导的弯曲方向相反。

所述第一弧形波导、第二弧形波导、第三弧形波导和第四弧形波导的弯曲半径均为12000μm。

所述第一弧形波导、第二弧形波导、第三弧形波导和第四弧形波导的弯曲加工角度均为2.5°，即第一弧形波导、第二弧形波导、第三弧形波导和第四弧形波导所对应的弧的弧心角为2.5°。

所述基底的材料为单晶硅或石英片。

一种缩短耦合长度的3dB定向耦合器的制作方法，包括如下步骤：

S1，清洗基底表面；

S2，在基底上使用热氧化法形成下包层；

S3，在下包层上，通过化学气相沉积的方法形成第一掺锗二氧化硅波导层；