[发明专利]多层三维光连接结构

权利要求书

1.一种多层三维光连接结构，其特征在于，包括：

层间耦合结构，包括设置在第一波导层(1)中的第一波导(3)、第一渐变型波导(4)和第二渐变型波导(5)，以及设置在第二波导层(2)中的第二波导(6)、第三渐变型波导(7)和第四渐变型波导(8)；

其中，所述第一波导(3)、所述第一渐变型波导(4)和所述第二渐变型波导(5)依次连接，所述第二波导(6)、所述第三渐变型波导(7)和所述第四渐变型波导(8)依次连接；

所述第一渐变型波导(4)与所述第四渐变型波导(8)、所述第二渐变型波导(5)与所述第三渐变型波导(7)分别呈中心对称分布；

沿所述第一波导(3)指向所述第二渐变型波导(5)的方向，所述第一渐变型波导(4)的宽度逐渐变窄，所述第二渐变型波导(5)的宽度逐渐变宽；沿所述第二波导(6)指向所述第四渐变型波导(8)的方向，所述第三渐变型波导(7)的宽度逐渐变窄，所述第四渐变型波导(8)的宽度逐渐变宽；

所述第一渐变型波导(4)和所述第二渐变型波导(5)与所述第三渐变型波导(7)和所述第四渐变型波导(8)的空间交叠部分形成层间耦合区；

交叉波导结构，包括设置在所述第一波导层(1)的第三波导(9)、第一锥形波导(10)、第四波导(11)、第二锥形波导(12)和第五波导(13)，以及设置在所述第二波导层(2)的第六波导(14)、第三锥形波导(15)、第七波导(16)、第四锥形波导(17)和第八波导(18)；

其中，所述第三波导(9)、所述第一锥形波导(10)、所述第四波导(11)、所述第二锥形波导(12)和所述第五波导(13)依次连接，所述第六波导(14)、所述第三锥形波导(15)、所述第七波导(16)、所述第四锥形波导(17)和所述第八波导(18)依次连接，所述第六波导(14)与所述第二波导(6)相连接，所述第四波导(11)和所述第七波导(16)呈90度交叉，均展宽成多模波导。

2.根据权利要求1所述的多层三维光连接结构，其特征在于，渐变型波导的宽度变化包括线性变化或非线性变化。

3.根据权利要求1所述的多层三维光连接结构，其特征在于，渐变型波导的宽度随波导长度变化满足如下关系：

w＝w₁+f(z)·(w₂-w₁)；

其中，w为所述渐变型波导的宽度，w₁和w₂分别为所述渐变型波导首末两端的宽度，z为所述渐变型波导长度归一化后的值，f(z)为所述渐变型波导的形状函数。

4.根据权利要求2所述的多层三维光连接结构，其特征在于，所述非线性变化包括幂函数型变化或指数型变化。

5.根据权利要求4所述的多层三维光连接结构，其特征在于，所述渐变型波导的宽度为幂函数型变化，则所述渐变型波导的宽度随波导长度变化满足如下关系：

w＝w₁+f(z)·(w₂-w₁)；

其中，

f(z)＝z^k，

其中，w为所述渐变型波导的宽度，w₁和w₂分别为所述渐变型波导首末两端的宽度，z为所述渐变型波导长度归一化后的值，f(z)为所述渐变型波导的形状函数，k＞0。

6.根据权利要求4所述的多层三维光连接结构，其特征在于，所述渐变型波导的宽度为指数型变化，则所述渐变型波导的宽度随波导长度变化满足如下关系：

w＝w₁+f(z)·(w₂-w₁)；

其中，

f(z)＝(e^(k·z)-1)/(e^k-1)，

其中，w为所述渐变型波导的宽度，w₁和w₂分别为所述渐变型波导首末两端的宽度，z为所述渐变型波导长度归一化后的值，f(z)为所述渐变型波导的形状函数，k≠0。