[发明专利]模斑转换结构和光子器件

权利要求书

1.一种模斑转换结构，包括：依次设置的衬底、隔离层和波导层，波导层包括沿远离衬底的方向依次排列的N个分别呈凸起形状的子波导层，N为自然数且N≥3，其中：

模斑转换结构具有配置为与集成光波导耦合的第一端面，以及与第一端面相背并且配置为与光纤耦合的第二端面；

沿远离衬底的方向，第n+1个子波导层在衬底上的正投影落入第n个子波导层在衬底上的正投影内，n为自然数且1≤n≤N-1；

沿远离第一端面的方向，每个子波导层在衬底上的正投影的宽度呈现收窄趋势；

每个子波导层的宽端延伸至第一端面，第1个子波导层的窄端延伸至第二端面或者与第二端面之间具有间距，第n+1个子波导层的窄端与第n个子波导层的窄端之间具有间距。

2.根据权利要求1所述的模斑转换结构，其中，

除第N个和第N-1个子波导层外，其余至少一个子波导层的厚度c满足：c≤200纳米。

3.根据权利要求1所述的模斑转换结构，其中，

每个子波导层包括多个波导段，多个波导段包括宽度减小波导段，宽度减小波导段在衬底上的正投影的宽度沿远离第一端面的方向渐变减小；

第N个子波导层的多个波导段还包括延伸至第一端面的等宽波导段，等宽波导段在衬底上的正投影的宽度处处相等。

4.根据权利要求1所述的模斑转换结构，其中，

每个子波导层包括多个波导段，多个波导段包括宽度减小波导段和等宽波导段，其中，宽度减小波导段在衬底上的正投影的宽度沿远离第一端面的方向渐变减小，等宽波导段在衬底上的正投影的宽度处处相等；

第N个子波导层的延伸至第一端面的波导段为等宽波导段；

每个子波导层的最靠近第二端面的波导段为等宽波导段。

5.根据权利要求4所述的模斑转换结构，其中，

每个子波导层的最靠近第二端面的波导段为横截面呈三角形或梯形的等宽波导段。

6.根据权利要求4所述的模斑转换结构，其中，

模斑转换结构还包括：与第一端面和第二端面相交的第一侧面和第二侧面；

除第N个子波导层外，其余至少一个子波导层的延伸至第一端面的波导段还延伸至第一侧面和/或第二侧面。

7.根据权利要求1所述的模斑转换结构，其中，

N个子波导层在衬底上的正投影相对于同一轴线分别呈轴对称结构。

8.根据权利要求1至7中任一项所述的模斑转换结构，其中，

模斑转换结构具有朝向衬底延伸并且曝露出衬底的多个槽，以及设于衬底并将多个槽连通的连通结构，其中，多个槽在衬底上的正投影分布在波导层在衬底上的正投影的两侧。

9.根据权利要求8所述的模斑转换结构，其中，至少一个槽曝露于第二端面。

10.一种光子器件，包括根据权利要求1至9中任一项所述的模斑转换结构。