CN113740962B - 一种波导结构中抑制菲涅耳反射的结构 - Google Patents

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Abstract

本发明针对现有技术的局限性，提出了一种波导结构中抑制菲涅耳反射的结构，包括渐变区域、条形区域以及圆弧区域；所述条形区域一端连接所述渐变区域，另一端连接所述圆弧区域；其中，所述渐变区域用于连接波导；所述条形区域的边长大小分别数倍于波导宽度。相较于现有技术，本发明基本上不会受到工艺精度与误差的影响，更易于实现以及制造加工；在这种结构中，光难以从较大的条形区域耦合进入较小的波导中，因而能起到很好的菲涅耳反射抑制效果。

Description

一种波导结构中抑制菲涅耳反射的结构
技术领域
本发明涉及光芯片中截断波导的反射抑制技术领域，更具体地，涉及一种波导结构中抑制菲涅耳反射的结构。
背景技术
在集成光芯片上，经常会遇到波导截断的情况，比如在使用到马赫曾德尔干涉仪时，只使用其中一路而不使用另一路，请参阅图1：只使用In1与Out1而In2与Out2直接截断。又如在使用微环谐振腔时，只使用到其中的一个出射端，请参阅图2：从Port1输入光，从Port3输出光，Port2与Port4直接截断。
在图1的情况中，Out2与In2为截断的状态，光由In1入射经过马赫曾德尔干涉仪由Out1和Out2输出，但由于Out2截断，所以Out2的光大部分会散射到空气中，但由于存在菲涅耳反射，部分光会反射回入射端，再由In2反射，部分光会进入Out1，从而影响实验结果。
在图2的情况中，光由Port1入射，由Port3输出光，但由于Port2是截断的，所以会在Port2处有部分光向左反射，然后耦合进入微环，与原先耦合进入微环的光进行相互叠加，并且在Port4端口也会存在反射，导致由Port3输出的谐振峰的曲线为非洛伦兹线型。
现有技术中是在波导截断处添加理论上如图3所示的锥形渐变区域来抑制光的反射；但这种锥形渐变区域的直径比波导本身还要小，由于实际工艺影响，锥形渐变区的尖端不可能无限细，加工会形成如图4所示的形状，导致反射抑制效果不理想。并且，由于加工工艺影响，侧面不是平滑的，会存在凹凸不平的情况，也会影响反射抑制效果。因此，现有技术仍有一定的局限性。
发明内容
针对现有技术的局限，本发明提出一种波导结构中抑制菲涅耳反射的结构，本发明采用的技术方案是：
一种波导结构中抑制菲涅耳反射的结构，包括渐变区域、条形区域以及圆弧区域；所述条形区域一端连接所述渐变区域，另一端连接所述圆弧区域；
其中，所述渐变区域用于连接波导；所述条形区域的边长大小分别数倍于波导宽度。
相较于现有技术，本发明基本上不会受到工艺精度与误差的影响，更易于实现以及制造加工；在这种结构中，光难以从较大的条形区域耦合进入较小的波导中，因而能起到很好的菲涅耳反射抑制效果。
作为一种优选方案，所述圆弧区域的直径大小与所述条形区域的边长大小为同一个量级。
作为一种可选方案，所述条形区域为正方形。
作为一种可选方案，所述条形区域还可以为矩形。
作为一种可选方案，所述条形区域还可以为四边以上的多边形。
作为一种优选方案，所述圆弧区域为半圆形。
作为一种可选方案，所述条形区域的边长大小与波导宽度之间的倍数根据抑制反射的需求设置。
作为一种优选方案，所述条形区域的边长大小与波导宽度之间的倍数为80倍或以上。
作为一种优选方案，所述渐变区域的宽度为波导宽度的2倍，所述渐变区域的长度为波导宽度的4倍；所述条形区域的边长大小与波导宽度之间的倍数为4倍以上。
本发明还提供以下内容：
一种波导结构，其应用如前所述的波导结构中抑制菲涅耳反射的结构抑制菲涅耳反射。
附图说明
图1为马赫曾德尔干涉仪结构示意图；
图2为微环谐振腔结构示意图；
图3为现有技术的锥形渐变区域理论上的示意图；
图4为现有技术的锥形渐变区域实际工艺下的示意图；
图5为本发明实施例提供的波导结构中抑制菲涅耳反射的结构示意图；
图6为本发明实施例提供的渐变区域示意图。
具体实施方式
附图仅用于示例性说明，不能理解为对本专利的限制；
应当明确，所描述的实施例仅仅是本申请实施例一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本申请实施例中的实施例，本领域普通技术人员在没有作出创造性劳动前提下所获得的所有其它实施例，都属于本申请实施例保护的范围。
在本申请实施例使用的术语是仅仅出于描述特定实施例的目的，而非旨在限制本申请实施例。在本申请实施例和所附权利要求书中所使用的单数形式的“一种”、“所述”和“该”也旨在包括多数形式，除非上下文清楚地表示其他含义。还应当理解，本文中使用的术语“和/或”是指并包含一个或多个相关联的列出项目的任何或所有可能组合。
下面的描述涉及附图时，除非另有表示，不同附图中的相同数字表示相同或相似的要素。以下示例性实施例中所描述的实施方式并不代表与本申请相一致的所有实施方式。相反，它们仅是如所附权利要求书中所详述的、本申请的一些方面相一致的装置和方法的例子。在本申请的描述中，需要理解的是，术语“第一”、“第二”、“第三”等仅用于区别类似的对象，而不必用于描述特定的顺序或先后次序，也不能理解为指示或暗示相对重要性。对于本领域的普通技术人员而言，可以根据具体情况理解上述术语在本申请中的具体含义。
此外，在本申请的描述中，除非另有说明，“多个”是指两个或两个以上。“和/或”，描述关联对象的关联关系，表示可以存在三种关系，例如，A 和/或B，可以表示：单独存在A，同时存在A和B，单独存在B这三种情况。字符“/”一般表示前后关联对象是一种“或”的关系。以下结合附图和实施例对本发明做进一步的阐述。
为了解决现有技术的局限性，本实施例提供了一种技术方案，下面结合附图和实施例对本发明的技术方案做进一步的说明。
实施例1
请参考图5及图6，一种波导结构中抑制菲涅耳反射的结构，包括渐变区域1、条形区域2以及圆弧区域3；所述条形区域2一端连接所述渐变区域1，另一端连接所述圆弧区域3；
其中，所述渐变区域1用于连接波导；所述条形区域2的边长大小分别数倍于波导宽度。
相较于现有技术，本发明基本上不会受到工艺精度与误差的影响，更易于实现以及制造加工；在这种结构中，光难以从较大的条形区域耦合进入较小的波导中，因而能起到很好的菲涅耳反射抑制效果。
具体的，本实施例提供的波导结构中抑制菲涅耳反射的结构呈薄片状，厚度仅约220nm，而所述条形区域2以及圆弧区域3的尺寸可以达到几十微米；可在SOI片上设计，材料为硅，但不局限于这一种材料，可以应用在不同的材料上。
在图1的情况中，Out2与In2为截断的状态，光由In1入射经过马赫曾德尔干涉仪由Out1和Out2输出，但由于Out2截断，所以Out2的光大部分会散射到空气中，但由于存在菲涅耳反射，部分光会反射回入射端，再由In2反射，部分光会进入Out1，从而影响实验结果。在Out2与In2端口增加所述波导结构中抑制菲涅耳反射的结构即可以解决这个问题。
在图2的情况中，光由Port1入射，由Port3输出光，但由于Port2是截断的，所以会在Port2处有部分光向左反射，然后耦合进入微环，与原先耦合进入微环的光进行相互叠加，并且在Port4端口也会存在反射，导致由Port3输出的谐振峰的曲线为非洛伦兹线型。在Port2与Port4增加所述波导结构中抑制菲涅耳反射的结构可以解决这个问题。
作为一种优选实施例，所述圆弧区域的直径大小与所述条形区域的边长大小为同一个量级。
作为一种优选实施例，所述圆弧区域为半圆形。
作为一种可选实施例，所述条形区域的边长大小与波导宽度之间的倍数根据抑制反射的需求设置。
具体的，实际应用场景中，可以根据需要将反射抑制到多少db来设置所述条形区域的边长大小与波导宽度之间的倍数，倍数越大，抑制效果越好。
在上述倍数足够大的情况下，首先，光从波导入射，经过一个迅速渐变的渐变区域进入一个尺寸相对波导非常巨大的条形区域。在这样的结构中，光会有大部分从圆弧区域发散到自由空间，小部分由圆弧区域的表面反射回条形区域，而由于光较为分散地分布在所述条形区域，所以反射进入波导的光将会非常少，从而实现对反射的抑制。
作为一种优选实施例，所述条形区域的边长大小与波导宽度之间的倍数为80倍或以上。
在优选实施例中，边长为波导宽度的80倍以上可以实现基本上没有反射光反射回波导。
作为一种优选实施例，所述渐变区域的宽度为波导宽度的2倍，所述渐变区域的长度为波导宽度的4倍；所述条形区域的边长大小与波导宽度之间的倍数为4倍以上。
实施例2
本实施例可以为在实施例1基础上得到的一种改进或延伸，具体如下：
一种波导结构中抑制菲涅耳反射的结构，包括渐变区域1、条形区域2以及圆弧区域3；所述条形区域2一端连接所述渐变区域1，另一端连接所述圆弧区域3；
其中，所述渐变区域1用于连接波导；所述条形区域2的边长大小分别数倍于波导宽度；
所述条形区域为正方形。
具体的，若所述圆弧区域为半圆形，则所述圆弧区域的直径可以与所述条形区域的边长相等。
实施例3
本实施例可以为在实施例1基础上得到的一种改进或延伸，具体如下：
一种波导结构中抑制菲涅耳反射的结构，包括渐变区域1、条形区域2以及圆弧区域3；所述条形区域2一端连接所述渐变区域1，另一端连接所述圆弧区域3；
其中，所述渐变区域1用于连接波导；所述条形区域2的边长大小分别数倍于波导宽度；
所述条形区域为矩形。
具体的，若所述圆弧区域为半圆形，则所述圆弧区域的直径可以与所述条形区域的短边相等。
实施例4
本实施例可以为在实施例1基础上得到的一种改进或延伸，具体如下：
一种波导结构中抑制菲涅耳反射的结构，包括渐变区域1、条形区域2以及圆弧区域3；所述条形区域2一端连接所述渐变区域1，另一端连接所述圆弧区域3；
其中，所述渐变区域1用于连接波导；所述条形区域2的边长大小分别数倍于波导宽度；
所述条形区域为四边以上的多边形。具体的，可以是五边形、六边形或者其它不规则的多边形。
实施例5
一种波导结构，其应用如实施例1至4所述的波导结构中抑制菲涅耳反射的结构抑制菲涅耳反射。
显然，本发明的上述实施例仅仅是为清楚地说明本发明所作的举例，而并非是对本发明的实施方式的限定。对于所属领域的普通技术人员来说，在上述说明的基础上还可以做出其它不同形式的变化或变动。这里无需也无法对所有的实施方式予以穷举。凡在本发明的精神和原则之内所作的任何修改、等同替换和改进等，均应包含在本发明权利要求的保护范围之内。

Claims (8)

1.一种波导结构中抑制菲涅耳反射的结构，其特征在于，包括渐变区域、条形区域以及圆弧区域；所述条形区域一端连接所述渐变区域，另一端连接所述圆弧区域；
其中，所述渐变区域用于连接波导；所述条形区域的边长大小分别数倍于波导宽度；
所述条形区域的边长大小与波导宽度之间的倍数为80倍或以上；
所述渐变区域的宽度为波导宽度的2倍，所述渐变区域的长度为波导宽度的4倍；所述条形区域的边长大小与波导宽度之间的倍数为4倍以上。
2.根据权利要求1所述的波导结构中抑制菲涅耳反射的结构，其特征在于，所述圆弧区域的直径大小与所述条形区域的边长大小为同一个量级。
3.根据权利要求1所述的波导结构中抑制菲涅耳反射的结构，其特征在于，所述条形区域为正方形。
4.根据权利要求1所述的波导结构中抑制菲涅耳反射的结构，其特征在于，所述条形区域为矩形。
5.根据权利要求1所述的波导结构中抑制菲涅耳反射的结构，其特征在于，所述条形区域为四边以上的多边形。
6.根据权利要求1所述的波导结构中抑制菲涅耳反射的结构，其特征在于，所述圆弧区域为半圆形。
7.根据权利要求1所述的波导结构中抑制菲涅耳反射的结构，其特征在于，所述条形区域的边长大小与波导宽度之间的倍数根据抑制反射的需求设置。
8.一种波导结构，其特征在于：其应用如权利要求1至7任一项所述的波导结构中抑制菲涅耳反射的结构抑制菲涅耳反射。
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