[发明专利]一种混合模式复用器件的设计方法

摘要

本发明提供一种混合模式复用器件的设计方法，该方法把波长复用和模式复用结合起来以实现对信道容量的扩展，使用蚀刻衍射光栅来对波导中的多个波长以及纵向多个模式进行复用与解复用，并采用Rowland圆结构来设计该蚀刻衍射光栅中的光栅齿面、输入波导及输出波导位置，可以实现用单个蚀刻衍射光栅器件一次性对多个波长和多个模式进行复用或解复用，不需要堆叠器件。

主权项

1.一种混合模式复用器件的设计方法，其特征在于，包括以下步骤：S1：采用纵向的模式复用，设计的纵向多模波导层结构在纵向即垂直于芯片表面方向上支持三个或三个以上的多个模式。S2：设计蚀刻衍射光栅来实现多个波长与模式的混合复用：该纵向波导结构，以二氧化硅为衬底，以硅为波导芯层，覆盖层为空气或者二氧化硅，波导芯层高度大于0.5um，计算出对应各个工作波长下可支持的多个模式的有效折射率。根据设计出来的波导结构，设计厚度相匹配的蚀刻衍射光栅来实现模式的复用与解复用；所述步骤S2的具体过程如下：S21：确定二个或以上的工作波长和衍射级次m；S22：确定入射角θi为30～45°；S23：确定中心波长下基模的衍射角θk为30～45°；S24：根据光栅方程：neffd(sinθi+sinθk)＝mλ(1)其中，neff为有效折射率，d为光栅常数，λ为工作波长，对波导中存在的多个波长以及各个波长对应的多个模式，根据各个波长对应的其余各模式的等效折射率分别计算出其余各模式对应的衍射角；S25：根据以上参数设计光栅齿面。