多模干涉耦合器及其制备方法与流程

本发明涉及耦合器、分束器，特别涉及一种多模干涉耦合器及其制备方法，是一种重要的片上集成光学元器件。

背景技术：

1、目前，传统的硅基光电子器件如多模干涉耦合器，需要通过构建高相对折射率差的方式，实现全内反射的控光机制，因此，需要对多模干涉耦合器内的高折射率介质薄膜进行复杂的工艺处理，以使tm基模光场能够有效局域于高折射率介质薄膜内。但是，该种控光方式会导致较大的波导色散效应，使得多模干涉耦合器实现宽频谱响应较为困难。

技术实现思路

1、本发明的主要目的是提供一种多模干涉耦合器及其制备方法，旨在提供一种宽频谱响应的多模干涉耦合器。

2、为实现上述目的，本发明提出的一种多模干涉耦合器，包括：

3、高折射率薄膜结构，用于传输光场；和

4、低折射率结构，所述低折射率结构设于所述高折射率薄膜结构的表面，用于使光场局限于所述高折射率薄膜结构内。

5、可选地，所述低折射率结构包括输入段、光学相干段及输出段，所述输入段、所述光学相干段及所述输出段沿所述高折射率薄膜结构的光场传输方向依次连接。

6、可选地，所述光学相干段在所述输入段至所述输出段的方向上等宽设置。

7、可选地，所述输入段包括第一楔形结构，所述第一楔形结构的宽度在所述输入段至所述输出段的方向上渐宽设置。

8、可选地，所述输出段包括第二楔形结构，所述第二楔形结构的宽度在所述输入段至所述输出段的方向上渐窄设置。

9、可选地，所述第二楔形结构设有若干，若干所述第二楔形结构间隔设置于所述光学相干段的一端。

10、可选地，所述多模干涉耦合器还包括衬底，所述衬底包括：

11、基底层；和

12、埋底介质层，所述埋底介质层设于所述基底层上方，所述埋底介质层背离所述基底层的一侧设有所述高折射率薄膜结构。

13、本发明还提出一种多模干涉耦合器的制备方法，所述制备方法包括以下步骤：

14、提供具有高折射率薄膜结构的衬底；

15、在所述高折射率薄膜结构背离所述衬底的一侧制备低折射率结构。

16、可选地，在所述高折射率薄膜结构背离所述衬底的一侧制备低折射率结构的步骤，包括：

17、在所述高折射率薄膜结构背离所述衬底的一侧制备低折射率结构层；

18、对所述低折射率结构层进行图案化处理，以得到所述低折射率结构。

19、本发明的技术方案，多模干涉耦合器包括层叠设置的高折射率薄膜结构和低折射率结构，通过该种结构，可以利用连续区中的束缚态的物理机制实现控光功能，以使光场局限于高折射率薄膜结构内。该种控光机制的集成波导色散效应低，能够有效抑制响应波长对器件尺寸的依赖性，从而可以拓展多模干涉耦合器的工作频谱带宽，实现响应波长范围大的有益效果。

技术特征：

1.一种多模干涉耦合器，其特征在于，包括：

2.如权利要求1所述的多模干涉耦合器，其特征在于，所述低折射率结构包括输入段、光学相干段及输出段，所述输入段、所述光学相干段及所述输出段沿所述高折射率薄膜结构的光场传输方向依次连接。

3.如权利要求2所述的多模干涉耦合器，其特征在于，所述光学相干段在所述输入段至所述输出段的方向上等宽设置。

4.如权利要求2所述的多模干涉耦合器，其特征在于，所述输入段包括第一楔形结构，所述第一楔形结构的宽度在所述输入段至所述输出段的方向上渐宽设置。

5.如权利要求2所述的多模干涉耦合器，其特征在于，所述输出段包括第二楔形结构，所述第二楔形结构的宽度在所述输入段至所述输出段的方向上渐窄设置。

6.如权利要求5所述的多模干涉耦合器，其特征在于，所述第二楔形结构设有若干，若干所述第二楔形结构间隔设置于所述光学相干段的一端。

7.如权利要求1至6任一项所述的多模干涉耦合器，其特征在于，所述多模干涉耦合器还包括衬底，所述衬底包括：

8.一种多模干涉耦合器的制备方法，其特征在于，包括如下步骤：

9.如权利要求8所述的多模干涉耦合器的制备方法，其特征在于，所述在所述高折射率薄膜结构背离所述衬底的一侧制备低折射率结构的步骤包括：

技术总结本发明提出一种多模干涉耦合器及其制备方法，其中，多模干涉耦合器包括高折射率薄膜结构和低折射率结构，高折射率薄膜结构用于传输光场；低折射率结构设于高折射率薄膜结构的表面，用于使光场局限于高折射率薄膜结构内。本申请的技术方案，能够提供一种宽频谱响应的多模干涉耦合器。技术研发人员：张晨,聂骁敏,林炜熙,陈震旻,王磊,刘政通受保护的技术使用者：鹏城实验室技术研发日：技术公布日：2024/5/27