一種光柵耦合器及其制備方法。該光柵耦合器包括：依次排列的襯底層(0)、下限制層(1)、波導芯層(2)和上限制層(3)。該波導芯層(2)包括亞微米波導(4)、第一錐形波導(5)和波導陣列(6)。該波導陣列(6)包括至少兩個波導群，該波導群包括至少一條波導鏈，該波導鏈包括至少兩個寬度不同的波導，該波導鏈中的該波導相互連接。同一該波導群的該波導鏈中波導的寬度和排列結(jié)構(gòu)相同，不同該波導群的該波導鏈中波導的寬度和/或排列結(jié)構(gòu)不同。該波導陣列(6)中該波導鏈的一端與該第一錐形波導(5)寬的一端連接，該第一錐形波導(5)窄的一端與該亞微米波導(4)連接。該光柵耦合器能提高帶寬。

技術(shù)領(lǐng)域

本發(fā)明涉及光通信技術(shù)領(lǐng)域，尤其涉及一種光柵耦合器及制備方法。

背景技術(shù)

硅基光子集成回路(Photonic Integrated Circuit，PIC)芯片通過將制備在不同材料基片上的激光器、調(diào)制器、探測器等通信器件統(tǒng)一制備到絕緣襯底上的硅層上(Silicon On Insulator，SOI)，從而將硅基光子學與光通信技術(shù)相結(jié)合，是進一步推動全球信息化的重要技術(shù)。硅基PIC芯片可以通過耦合的方式輸入或輸出光信號，從而與外部器件進行光信號交互。其中，一種常用的耦合方式是，光柵耦合器以硅基PIC芯片的頂面或底面為入射面，通過衍射的方式將外部的光信號輸入硅基PIC芯片內(nèi)部，或者將硅基PIC芯片內(nèi)部的光信號輸出至硅基PIC芯片外部。

其中，光柵耦合器的帶寬表征了可以通過光柵耦合器進行耦合的光信號的頻譜范圍，帶寬越大則可以耦合的光信號的頻譜范圍就越大，可傳輸?shù)墓庑盘柕男畔⒘烤驮酱蟆Ｈ欢F(xiàn)有技術(shù)中的傳統(tǒng)光柵耦合器的帶寬往往較小。例如，現(xiàn)有技術(shù)中的一種傳統(tǒng)光柵耦合器的俯視圖可以參見圖1，其歸一化透射譜可以參見圖2。歸一化透射譜表明了光柵耦合器對光信號的透射能量與光信號波長的對應(yīng)關(guān)系，即表明了光柵耦合器對光信號的耦合效率與光信號波長的對應(yīng)關(guān)系。其中，歸一化透射譜中能量損耗最小的波長為光柵耦合器耦合效率最高的波長，可以稱為光柵耦合器的耦合中心波長，且光柵耦合器對波長越靠近耦合中心波長的光信號的耦合效率越高。由圖2可知，圖1所示傳統(tǒng)光柵耦合器的耦合中心波長為1550nm，3dB能量對應(yīng)的波長范圍約為30nm，對應(yīng)的光信號的頻譜范圍即3dB帶寬約為3.8THz，因而很難滿足寬譜光通信的要求。

發(fā)明內(nèi)容

本發(fā)明實施例提供一種光柵耦合器及制備方法，能夠解決現(xiàn)有技術(shù)中傳統(tǒng)光柵耦合器的帶寬小的問題。

為達到上述目的，本發(fā)明的實施例采用如下技術(shù)方案：

第一方面，提供一種光柵耦合器，包括：

依次排列的襯底層、下限制層、波導芯層和上限制層；

所述波導芯層包括亞微米波導、第一錐形波導和波導陣列；

所述波導陣列包括至少兩個波導群，所述波導群包括至少一條波導鏈，所述波導鏈包括至少兩個寬度不同的波導，所述波導鏈中的所述波導相互連接，同一所述波導群包括的所述波導鏈中波導的寬度和排列結(jié)構(gòu)相同，不同所述波導群包括的所述波導鏈中波導的寬度和/或排列結(jié)構(gòu)不同；

其中，所述波導陣列中所述波導鏈的一端與所述第一錐形波導寬的一端連接，所述第一錐形波導窄的一端與所述亞微米波導連接。

結(jié)合第一方面，在第一方面的第一種可能的實現(xiàn)方式中，所述波導鏈中相鄰兩個波導的寬度不同，位于相鄰波導鏈上的兩個相鄰波導的寬度不同。

結(jié)合第一方面的第一種可能的實現(xiàn)方式，在第一方面的第二種可能的實現(xiàn)方式中，所述波導陣列包括第一波導群和第二波導群，所述第一波導群包括第一波導鏈，所述第二波導群包括第二波導鏈；

所述第一波導鏈包括第一波導和第二波導，所述第一波導與所述第二波導的寬度不同且相鄰排列；

所述第二波導鏈包括第三波導和第四波導，所述第三波導與所述第四波導的寬度不同且相鄰排列；