CN113866881B - 一种模斑转换器 - Google Patents

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Abstract

本发明公开了一种模斑转换器，采用基于超表面结构的菲涅尔微透镜，其中第一超表面结构包括在波导材料上刻蚀的多个长度相同、宽度不同的亚波长凹槽，第二超表面结构包括在波导材料上刻蚀的多个长度不同、宽度相同的亚波长凹槽；两种超表面结构组合使用能减小器件尺寸，同时也避免刻蚀极小线宽的步骤，从而降低了工艺要求；能够使单模输入光在维持其模式阶次的情况下改变其模场宽度。可以把宽模斑基模光束变成柱面波实现聚束的功能或者把柱面波变成宽模斑的基模光束实现扩束的功能。宽模斑基模的模场可以通过增加菲涅尔微透镜的周期数而加宽，可以满足多种应用场景的实际需要。本发明可以实现分束器，准直器等功能，适用于不同的应用场景。

Description

一种模斑转换器
技术领域
本发明属于集成光学领域，更具体地，涉及一种模斑转换器。
背景技术
模斑转换器主要是用来匹配不同模斑尺寸的光器件，它可以在较小的空间内维持模斑特性的同时改变模斑尺寸，从而实现不同宽度波导之间的低损耗耦合，在集成光学领域中应用非常广泛。
目前设计模斑转换器的主要思路有两种，第一种是沿着光场传播方向改变波导的形状，使得光场在不同边界条件下发生模式耦合，从而得到不同宽度的模斑，实现这一目的需要利用各种复杂的算法，例如遗传算法，粒子群算法，逐步迭代反馈分析算法等等，这些算法而且必须将波导分成若干波长量级长度的小段进行计算，所以不仅耗费计算资源和时间，而且对前后模斑宽度差很大的器件进行波长量级的分段是不现实的，所以这种方法仅仅适用于宽度很小(十几微米)的模斑转换器；第二种是借助超表面结构实现局部有效折射率的变化，利用费马原理实现光束的聚焦和扩束，从而实现模斑转换。对于宽度较小(十几微米)的模斑转换器，这种方法效果很好，但是对于较宽的模斑转换器，如果仍然利用有效折射率差进行相位调制，那么在靠近轴线处刻蚀的间隙尺寸非常小，在远离轴线处刻蚀间隙尺寸又会非常大，对工艺要求非常高，而且转换效率很低。
发明内容
针对现有技术的以上缺陷或改进需求，本发明提供了一种模斑转换器，由此解决现有模斑转换器设计制造复杂、适用性窄、扩束和聚束宽度小等技术问题。
为实现上述目的，按照本发明的一个方面，提供了一种模斑转换器，包括：第一波导、过渡波导、基于超表面结构的菲涅尔微透镜和第二波导，第一波导和过渡波导连接；
所述菲涅尔微透镜包括第一超表面结构和第二超表面结构，所述第一超表面结构包括在波导材料上刻蚀的多个长度相同、宽度不同的亚波长凹槽，所述第二超表面结构包括在波导材料上刻蚀的多个长度不同、宽度相同的亚波长凹槽；
所述过渡波导和第二波导的中轴线重合，所述第一超表面结构、第二超表面结构均对称分布于所述中轴线两侧；所述第一波导与第二波导的中轴线成任意角度；
入射光从第一波导入射，经由过渡波导引导至菲涅尔微透镜进行相位调制后，从第二波导出射，形成扩束模斑；
或，入射光从第二波导入射，经菲涅尔微透镜进行相位调制后，由过渡波导引导至第一波导并出射，形成聚束模斑。
优选地，所述第一超表面结构的各亚波长凹槽刻蚀在各尺寸相同的单元上，各所述单元由波导材料划分得到；
所述第二超表面结构的各亚波长凹槽刻蚀在各尺寸相同的单元上，各所述单元由波导材料划分得到。
优选地，所述第一超表面结构中各亚波长凹槽的长度与超表面层的有效折射率满足以下关系式：
Figure BDA0003270995180000021
其中，Δn为波导材料有效折射率n与超表面层的有效折射率n′之差，F为焦距，d为刻蚀长度，λ为真空中的波长，y为各亚波长凹槽中心与所述中轴线的距离。
优选地，所述第二超表面结构中各亚波长凹槽的长度与波导材料的有效折射率满足以下关系式：
Figure BDA0003270995180000031
其中，n′为超表面层的有效折射率，n为波导材料有效折射率，F为焦距，d为刻蚀长度，λ为真空中的波长，y为各亚波长凹槽中心与中轴线的距离。
优选地，所述过渡波导为锥形波导、波浪线形波导、幂指数形波导或抛物线形波导中的任一种。
优选地，所述第二波导为宽模斑波导，其宽度可以通过增加菲涅尔微透镜的周期数而增加，其中一个周期对应一个波带。
优选地，所述第一波导、第二波导、过渡波导及波导材料均为绝缘体上硅、铌酸锂、氮化硅、磷化铟或砷化镓中的任意一种。
优选地，当入射光从第一波导入射，从第二波导出射时，所述第一波导为单模窄波导，所述第二波导为宽波导。
优选地，当入射光从第二波导入射，从第一波导出射时，所述第一波导为宽波导，所述第二波导为单模窄波导。
优选地，入射光从第一波导入射，从第二波导出射时，所述第二波导包括多个不同宽度的过渡波导，各过渡波导与单模直波导连接，用于输出经由菲涅尔微透镜进行相位调制后的光束，形成不同比例功率的扩束模斑。
总体而言，通过本发明所构思的以上技术方案与现有技术相比，能够取得下列有益效果：
1、本发明提供的模斑转换器，将两种超表面结构组合使用，其中第一超表面结构包括在波导材料上刻蚀一系列经过设计的长度相同宽度不同的亚波长凹槽阵列；第二超表面结构包括由在波导材料上刻蚀一系列经过设计的长度不同宽度相同的亚波长凹槽，两种超表面结构组合使用能够减小器件尺寸，同时也避免了刻蚀极小线宽的步骤，从而降低了工艺要求，同时提高性能；能够使单模输入光在维持其模式阶次的情况下改变其模场宽度。
2、本发明提供的模斑转换器，能够使单模输入光在维持其模式阶次的情况下改变其模场宽度。两种超表面结构会改变波导材料的局部折射率，从而达到对输入单模光束进行相位调制的目的，由于光束的传播方向是垂直于波前的，每束光相位的改变又会使波前形状发生变化，因此该器件可以把宽模斑基模光束变成柱面波实现聚束的功能或者把柱面波变成宽模斑的基模光束实现扩束的功能。所述菲涅尔微透镜的宽度可以通过增加菲涅尔周期数而极大的延伸，也即模斑转换器的宽度可以继续向两边延伸，使得通过其聚束或扩束得到的模斑宽度范围较大，从纳米量级到厘米量级都适用，同时也可以定向聚束和扩束。该模斑转换器结构巧妙，易于制造，损耗低，性能优异，可以实现分束器，准直器等功能，适用于不同的应用场景。
3、本发明提供的模斑转换器，所述第一超表面结构和第二超表面结构均对称分布于所述中轴线两侧，既可以使得到的扩束模斑或者聚束模斑中心和其传播方向都位于波导轴线；也可以使得到的扩束模斑或者聚束模斑中心和其传播方向都偏离波导轴线任一角度。
附图说明
图1为本发明提供的模斑转换器示意图之一；
图2为本发明提供的菲涅尔微透镜示意图；
图3为本发明提供的模斑转换器示意图之二；
图4为本发明提供的模斑转换器示意图之三；
图5为本发明提供的第一个半波带范围内的第一超表面结构示意图；
图6为本发明提供的第一个半波带范围内的第二超表面结构示意图。在所有附图中，相同的附图标记用来表示相同的元件或结构，其中：
1-第一波导；2-过渡波导；3-基于超表面结构的菲涅尔微透镜；4-第二波导；5-第一超表面结构；6-第二超表面结构。
具体实施方式
为了使本发明的目的、技术方案及优点更加清楚明白，以下结合附图及实施例，对本发明进行进一步详细说明。应当理解，此处所描述的具体实施例仅仅用以解释本发明，并不用于限定本发明。此外，下面所描述的本发明各个实施方式中所涉及到的技术特征只要彼此之间未构成冲突就可以相互组合。
本发明实施例提供一种模斑转换器，如图1所示，包括：第一波导1、过渡波导2、基于超表面结构的菲涅尔微透镜3和第二波导4，第一波导和过渡波导连接；
所述菲涅尔微透镜包括第一超表面结构和第二超表面结构，所述第一超表面结构包括在波导材料上刻蚀的多个长度相同、宽度不同的亚波长凹槽，所述第二超表面结构包括在波导材料上刻蚀的多个长度不同、宽度相同的亚波长凹槽；
所述过渡波导和第二波导的中轴线重合，所述第一超表面结构和第二超表面结构均对称或分布于所述中轴线两侧；所述第一波导与第二波导的中轴线成任意角度；
入射光从第一波导入射，经由过渡波导引导至菲涅尔微透镜进行相位调制后，从第二波导出射，形成扩束模斑；
或，入射光从第二波导入射，经菲涅尔微透镜进行相位调制后，由过渡波导引导至第一波导并出射，形成聚束模斑。
具体地，如图2所示，所述菲涅尔微透镜包括多个位于不同波带的第一超表面结构5和多个位于不同波带的第二超表面结构6，所述第一超表面结构包括多个长度相同、宽度不同的亚波长凹槽，所述第二超表面结构包括多个长度不同、宽度相同的亚波长凹槽。
每个亚波长凹槽都能通过改变局部折射率改变光程，对入射光的局部相位进行调制。
其中，所述第一波导与第二波导的中轴线成任意角度，即第一波导和第二波导的中轴线可以设计为相互成任意夹角，以改变输入/输出光的方向，所得到的扩束模斑或者聚束模斑中心和其传播方向都可以偏离第二波导轴线相应角度。可以理解的是，第一波导和第二波导的中轴线夹角越大，模斑转换效率越低；即，当所述第一波导与第二波导的中轴线之间的角度为零，即所述第一波导、过渡波导和第二波导的中轴线重合时，模斑转换效率最高。
当所述第一波导与第二波导的中轴线之间的角度为零，即所述第一波导、过渡波导和第二波导的中轴线重合时，如图2所示，所述第一超表面结构和第二超表面结构均对称地分布于波导轴线两侧，所得到的扩束模斑或者聚束模斑中心和其传播方向都位于波导轴线。对称分布的两种超表面结构对于波导轴线对称位置的光场相位调制的程度一致，所以可以使得到的扩束模斑或者聚束模斑中心和其传播方向都位于波导轴线。
当所述第一波导与第二波导的中轴线之间的角度不为零时，如图3所示，所述第一超表面结构和第二超表面结构均对称地分布于所述过渡波导的中轴线，即第二波导的中轴线两侧，所得到的扩束模斑或者聚束模斑中心和其传播方向都可以偏离第二波导中轴线相应角度。
如图2所示，在波导轴线的一侧，多个第一超表面结构和第二超表面结构交替排列设置，每个波带内至多只包括一个第二超表面结构和第一超表面结构。
由于每个微透镜单元改变了波导的局部有效折射率，从而改变了光程差，所以可以对局部光场的相位进行调制，使得各个局部光束到某点的光程相等或者相位差为2π的整数倍，即可在该处聚光，实现聚束的功能，当该点位于无穷远时，即可实现扩束成等相位的基模光束功能。
优选地，所述第一超表面结构的各亚波长凹槽刻蚀在各尺寸相同的单元上，各所述单元由波导材料划分得到；
所述第二超表面结构的各亚波长凹槽刻蚀在各尺寸相同的单元上，各所述单元由波导材料划分得到。
具体地，所述第一超表面结构为在波导材料上刻蚀的长度相同、宽度不同的凹槽阵列；所述第二超表面结构为在波导材料上刻蚀的长度不同、宽度相同的凹槽阵列。
所述第一超表面结构，即第一菲涅尔微透镜，是在波导材料上刻蚀一系列经过设计的长度相同、宽度不同的亚波长凹槽，构成这种结构的超表面对有效折射率的改变是非均匀的，宽度越大，有效折射率的改变越大；所述第二超表面结构，是在波导材料上刻蚀一系列经过设计的长度不同、宽度相同的亚波长凹槽，这种超表面能均匀地改变波导局部的有效折射率。
宽度相同、长度不同的亚波长凹槽均匀地改变波导局部的有效折射率；宽度不同、长度相同的亚波长凹槽对局部波导有效折射率的改变是非均匀的，宽度越大，有效折射率的改变越大。
优选地，当入射光从第一波导入射，从第二波导出射时，所述第一波导为单模窄波导，所述第二波导为宽波导。
优选地，当入射光从第二波导入射，从第一波导出射时，所述第一波导为宽波导，所述第二波导为单模窄波导。
具体地，所述第一波导和第二波导，可以根据扩束或者聚束的功能选择，如果需要实现扩束器功能，应将单模窄波导作为第一波导，宽波导作为第二波导；如果需要实现聚束器的功能，则应该互换上述两种功能的波导；
特别的，宽波导宽度可通过增减菲涅尔透镜的周期数而调整，根据实际需要取舍，不用对实现光束变换的菲涅尔透镜结构进行调整；
优选地，所述过渡波导为锥形波导、波浪线形波导、幂指数形波导或抛物线形波导中的任一种。
具体地，过渡波导可以为线性锥形波导。
进一步地，所述过渡波导不一定是线性锥形波导，其波导边缘可以是其它经过设计的线形轮廓，包括并不局限于波浪线形，幂指数形，抛物线形等。
优选地，所述第二波导为宽模斑波导，其宽度可以通过增加菲涅尔微透镜的周期数而增加，其中一个周期对应一个波带。
具体地，宽模斑波导的宽度可以通过增加菲涅尔微透镜的周期数而加宽。
优选地，所述第一波导、第二波导、过渡波导及波导材料均为绝缘体上硅、铌酸锂、氮化硅、磷化铟或砷化镓中的任意一种。
具体地，所述第一波导、第二波导、过渡波导及波导材料均可以为采用绝缘体上硅、铌酸锂、氮化硅、磷化铟或砷化镓中的任意一种材料制备的单层或多层波导。
所述模斑转换器材料可采用包括但不局限于绝缘体上硅、铌酸锂、氮化硅、磷化铟或砷化镓等波导材料制成。
可以在包括但不局限于绝缘体上的硅波导、单层氮化硅波导、双层氮化硅波导、铌酸锂波导等各种材料的单层或多层光波导上实现模斑转换的功能。
优选地，入射光从第一波导入射，从第二波导出射时，所述第二波导包括多个不同宽度的过渡波导，各过渡波导与单模直波导连接，用于输出经由菲涅尔微透镜进行相位调制后的光束，形成不同比例功率的扩束模斑。
具体地，当入射光从第一波导入射，从第二波导出射时，所述模斑转换器能实现扩束功能，如图4所示，可通过在输出端增加宽度经过设计的不同宽度过渡波导，后接单模直波导引导光束传播，以实现输出不同比例功率的分束器。
入射光经过扩束器后，形成模斑较大的基模光束，可以在输出端用若干分立绝热过渡波导将光场导引出去；由于基模光束的光强分布是中间强，边缘弱，针对不同的分束功率比例，过渡波导的宽度需要设计；可以根据实际分束需要设置任意数目的过渡波导。
优选地，所述第一超表面结构中各凹槽的长度与超表面层的有效折射率满足以下关系式：
Figure BDA0003270995180000091
其中，Δn为波导材料有效折射率n与超表面层的有效折射率n′之差，F为焦距，d为刻蚀长度，λ为真空中的波长，y为各亚波长凹槽中心与所述中轴线的距离。
优选地，所述第二超表面结构中各凹槽的长度与波导材料的有效折射率满足以下关系式：
Figure BDA0003270995180000092
其中，n′为超表面层的有效折射率，n为波导材料有效折射率，F为焦距，d为刻蚀长度，λ为真空中的波长，y为各亚波长凹槽中心与中轴线的距离。
具体地，下面以平面光波聚束到波导轴线一点为例，介绍本发明的基本原理。
如图5-6所示，对于一束等相位基模光束，计算该模场截面上各个点到某一点的光程，显然位于轴线上光场的相位变化最小，同一截面远离轴线的输入光场的相位变化随距离增大而增加，同时考虑到光波的周期性，所以远离轴线各点的光场的相位调制只需要限制在相位变化在2π的范围内，即同一个波带范围，同时必须满足平面光波某一截面上的光波到达轴线上该点的相位差相等或者是2π的整数倍即可，其中2π的倍数即代表波带序号。
如图5所示，对于在第一个波带范围内的第一超表面结构，可以用等效介质理论或者FDTD(时域有限差分)等数值计算方法来确定微透镜单元的有效折射率，超表面层局部的有效折射率由亚波长凹槽宽度决定，然后可以用式(1)确定每个亚波长凹槽的刻蚀宽度；
如图6所示，对于在第一个波带范围内的第二超表面结构，每个亚波长凹槽的刻蚀长度d可以用式(2)确定。
光场调制可以通过刻蚀出的超表面层改变局部有效折射率实现，该超表面层构成了菲涅尔微透镜(如图2中第一超表面结构5和第二超表面结构6所示)，第一超表面结构第二超表面结构如果仅使用由长度相同、宽度不同的亚波长凹槽阵列构成的超表面(如图2中第一超表面结构5所示)，为满足性能要求，在靠近轴线区域的狭缝宽度就需要极其小(nm量级)，这给光刻和刻蚀工艺带来极大的难度。如果仅使用由长度不同、宽度相同的亚波长凹槽阵列构成的超表面结构(如图2中第二超表面结构6所示)，那么光束在会聚/扩束过程中，长短不一的狭缝结构会带来更多传输损耗。
因此，本发明将两种超表面结构结合起来使用，在相位差改变较小的地方(即在每个相位改变在2π范围内靠近轴线的地方，即第一个波带范围)使用长度不同，宽度相同的微透镜单元，在相位差改变较大的地方(即在每个相位改变在2π范围内远离轴线的地方)使用长度相同，宽度不同的微透镜单元。这样可以避免在相位差改变较小的地方刻蚀极细的凹槽，也可以降低光束在汇聚过程中经过较长微透镜单元的比例，同时缩短了透镜长度，降低了向衬底的损耗。
本领域的技术人员容易理解，以上所述仅为本发明的较佳实施例而已，并不用以限制本发明，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，均应包含在本发明的保护范围之内。

Claims (10)

1.一种模斑转换器，其特征在于，包括：第一波导、过渡波导、基于超表面结构的菲涅尔微透镜和第二波导，所述第一波导和过渡波导连接；
所述菲涅尔微透镜包括第一超表面结构和第二超表面结构，所述第一超表面结构包括在波导材料上刻蚀的多个长度相同、宽度不同的亚波长凹槽，所述第二超表面结构包括在波导材料上刻蚀的多个长度不同、宽度相同的亚波长凹槽；
所述过渡波导和第二波导的中轴线重合，所述第一超表面结构、第二超表面结构均对称分布于所述中轴线两侧；所述第一波导与第二波导的中轴线成任意角度；
入射光从第一波导入射，经由过渡波导引导至菲涅尔微透镜进行相位调制后，从第二波导出射，形成扩束模斑；
或，入射光从第二波导入射，经菲涅尔微透镜进行相位调制后，由过渡波导引导至第一波导并出射，形成聚束模斑。
2.如权利要求1所述的模斑转换器，其特征在于，所述第一超表面结构的各亚波长凹槽刻蚀在各尺寸相同的单元上，各所述单元由波导材料划分得到；
所述第二超表面结构的各亚波长凹槽刻蚀在各尺寸相同的单元上，各所述单元由波导材料划分得到。
3.如权利要求1所述的模斑转换器，其特征在于，所述第一超表面结构中各亚波长凹槽的长度与超表面层的有效折射率满足以下关系式：
Figure FDA0003270995170000011
其中，Δn为波导材料有效折射率n与超表面层的有效折射率n′之差，F为焦距，d为刻蚀长度，λ为真空中的波长，y为各亚波长凹槽中心与所述中轴线的距离。
4.如权利要求1或3所述的模斑转换器，其特征在于，所述第二超表面结构中各亚波长凹槽的长度与波导材料的有效折射率满足以下关系式：
Figure FDA0003270995170000021
其中，n′为超表面层的有效折射率，n为波导材料有效折射率，F为焦距，d为刻蚀长度，λ为真空中的波长，y为各亚波长凹槽中心与中轴线的距离。
5.如权利要求1所述的模斑转换器，其特征在于，所述过渡波导为锥形波导、波浪线形波导、幂指数形波导或抛物线形波导中的任一种。
6.如权利要求1所述的模斑转换器，其特征在于，所述第二波导为宽模斑波导，其宽度可以通过增加菲涅尔微透镜的周期数而增加，其中一个周期对应一个波带。
7.如权利要求1所述的模斑转换器，其特征在于，所述第一波导、第二波导、过渡波导及波导材料均为绝缘体上硅、铌酸锂、氮化硅、磷化铟或砷化镓中的任意一种。
8.如权利要求1所述的模斑转换器，其特征在于，当入射光从第一波导入射，从第二波导出射时，所述第一波导为单模窄波导，所述第二波导为宽波导。
9.如权利要求1或8所述的模斑转换器，其特征在于，当入射光从第二波导入射，从第一波导出射时，所述第一波导为宽波导，所述第二波导为单模窄波导。
10.如权利要求1所述的模斑转换器，其特征在于，入射光从第一波导入射，从第二波导出射时，所述第二波导包括多个不同宽度的过渡波导，各过渡波导与单模直波导连接，用于输出经由菲涅尔微透镜进行相位调制后的光束，形成不同比例功率的扩束模斑。
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CN114966967B (zh) * 2022-06-15 2023-04-25 兰州大学 一种基于导波驱动超构表面的空间光场调控器件
CN115236795B (zh) * 2022-08-02 2024-03-08 深圳迈塔兰斯科技有限公司 一种超表面的制作方法及光纤端面超表面
CN115903130B (zh) * 2022-11-28 2023-09-01 之江实验室 基于逆向设计的超表面透镜锥型波导及其波前整形方法

Citations (9)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US4801184A (en) * 1987-06-15 1989-01-31 Eastman Kodak Company Integrated optical read/write head and apparatus incorporating same
JPH0225805A (ja) * 1988-07-14 1990-01-29 Sanyo Electric Co Ltd 光導波路装置
EP0420173A2 (en) * 1989-09-26 1991-04-03 Omron Corporation Rib optical waveguide and method of manufacturing the same
CA2578541A1 (en) * 2007-02-14 2008-08-14 National Research Council Of Canada Interface device for performing mode transformation in optical waveguides
CN106443880A (zh) * 2016-11-02 2017-02-22 中国计量大学 一种具有闪耀波导侧壁光栅和亚波长光栅结构的解复用器
CN106537194A (zh) * 2014-07-17 2017-03-22 英特尔公司 使用提供光的全内反射的中阶梯光栅的光器件
CN108288818A (zh) * 2018-02-05 2018-07-17 浙江大学 基于半波耦合部分反射器的可调谐半导体激光器
CN109031522A (zh) * 2018-07-16 2018-12-18 浙江工业大学 一种低背向反射的光栅耦合器
CN214225478U (zh) * 2020-12-02 2021-09-17 苏州旭创科技有限公司 一种光子集成芯片及其耦合结构

Family Cites Families (5)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US7184625B2 (en) * 2003-02-11 2007-02-27 Luxtera, Inc Optical waveguide grating coupler incorporating reflective optical elements and anti-reflection elements
US20080193079A1 (en) * 2007-02-13 2008-08-14 National Research Council Of Canada Interface Device For Performing Mode Transformation in Optical Waveguides
US7680371B2 (en) * 2007-02-13 2010-03-16 National Research Council Of Canada Interface device for performing mode transformation in optical waveguides
KR100989850B1 (ko) * 2008-07-16 2010-10-29 한국전자통신연구원 도파로 렌즈를 구비하는 반도체 레이저
US8755647B2 (en) * 2012-03-30 2014-06-17 Massachusetts Institute Of Technology Methods and apparatus for vertical coupling from dielectric waveguides

Patent Citations (9)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US4801184A (en) * 1987-06-15 1989-01-31 Eastman Kodak Company Integrated optical read/write head and apparatus incorporating same
JPH0225805A (ja) * 1988-07-14 1990-01-29 Sanyo Electric Co Ltd 光導波路装置
EP0420173A2 (en) * 1989-09-26 1991-04-03 Omron Corporation Rib optical waveguide and method of manufacturing the same
CA2578541A1 (en) * 2007-02-14 2008-08-14 National Research Council Of Canada Interface device for performing mode transformation in optical waveguides
CN106537194A (zh) * 2014-07-17 2017-03-22 英特尔公司 使用提供光的全内反射的中阶梯光栅的光器件
CN106443880A (zh) * 2016-11-02 2017-02-22 中国计量大学 一种具有闪耀波导侧壁光栅和亚波长光栅结构的解复用器
CN108288818A (zh) * 2018-02-05 2018-07-17 浙江大学 基于半波耦合部分反射器的可调谐半导体激光器
CN109031522A (zh) * 2018-07-16 2018-12-18 浙江工业大学 一种低背向反射的光栅耦合器
CN214225478U (zh) * 2020-12-02 2021-09-17 苏州旭创科技有限公司 一种光子集成芯片及其耦合结构

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