谈硅光耦合中的模场匹配

w88top优德中文版官网在线编辑部  2019-09-23 14:25:30  文章来源:综合整理  版权所有,未经许可严禁转载.

导读:本文主要探讨w88top优德中文版官网与硅光波导耦合中模场匹配。

9/23/2019,近年来,光通信网络在容量更大、速率更高的方向上不断发展,以及大型数据中心的规模建设,对现有的光设备或者器件来说,性能和成本已经不能应对更高速率、更大容量的数据处理。硅光子器件在低成本、高集成度、更高互联密度等方面,比现有通信技术更有优势,能够满足未来光网络、数据中心的新需求。因此,越来越多的公司已经进入硅光领域。 

    本文主要探讨w88top优德中文版官网与硅光波导耦合中模场匹配。最常用的单模w88top优德中文版官网纤芯直径约9um,大多数无源器件中主要使用w88top优德中文版官网准直器进行耦合,通常准直器输出的高斯光束束腰直径约300um~400um,只要两个准直器能够互相匹配,就可以很容易进行耦合调试。但是在硅光子器件中宽度只有0.3~0.5um,如图1所示的脊形光波导,波导宽度只有0.5um。


    从物理尺寸上对比,单模的w88top优德中文版官网的9um纤芯与宽度为0.5um的波导在几何尺寸上巨大差别造成了模场的严重失配,也就是说单模w88top优德中文版官网传输的光信号难以耦合进波导中。但是可以通过设计不同结构、不同材质的光耦合器件,使片上硅波导的光模场同单模w88top优德中文版官网的光模场耦合相匹配,达到最优的光耦合效率。通常使用SSC(spot size converter)耦合以及光栅耦合两种方式。本文我们使用SSC模斑变换器作为波导端面耦合器。端面耦合是应用端面耦合器,使光信号直接在硅基波导的横截面和w88top优德中文版官网的横截面直接相耦合。端面耦合器的优点在于耦合效率较高,而且能够在不改变光路的情况下进行对准。如图3所示,使用SSC可以将硅光波导0.5um的光模场扩束到3um左右,但是与单模w88top优德中文版官网9um的纤芯直径还是存在较大的差距,仍然存在很大的模场失配,耦合损耗大,无法满足要求。

图3 SSC模斑变换器与单模w88top优德中文版官网耦合

    再者,我们进一步对w88top优德中文版官网进行处理,将单模w88top优德中文版官网的输出模场收缩,使之与SSC模场相匹配。如何实现将单模w88top优德中文版官网模场收束?一种是将单模w88top优德中文版官网进行拉锥处理,将w88top优德中文版官网纤芯拉细,或者通过精密研磨,将w88top优德中文版官网加工成锥形透镜w88top优德中文版官网;还有一种就是在单模w88top优德中文版官网后面续接一段细芯w88top优德中文版官网。


     若不考虑制作工艺难度及加工效率,锥形透镜w88top优德中文版官网的耦合效率会比单模w88top优德中文版官网熔接细纤芯w88top优德中文版官网的耦合效率高。制作锥形透镜w88top优德中文版官网需要精密的设备,严格的工艺控制,制作效率不高,通常还需要对锥尖进行曲率加工,才能形成类似聚焦透镜的作用,综合制作工艺难度、效率、人工成本,对于光器件厂商来说可能不是很好的选择。因此,直接使用单模w88top优德中文版官网熔接小模场直径的w88top优德中文版官网,虽然也会存在熔接损耗,但是通过一些特殊的工艺处理,也可以将熔接损耗降到极低,这样的的处理方式,稳定性好,工艺简单,生产效率高,或许可以成为器件厂商更好的选择。

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