CN116859521A - 光栅耦合器及其制备方法 - Google Patents
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Abstract
本申请提供一种光栅耦合器及其制备方法。该光栅耦合器包括硅基衬底、形成于硅基衬底上的第一反射层、形成于第一反射层上的下埋层、形成于下埋层上的波导层、形成于波导层上的上包层、以及形成于上包层上的第二反射层，波导层包括多个二维光栅，多个二维光栅沿着光路传播路径方向设置。其中，沿着光路传播路径方向，从一个二维光栅进入的入射光中的部分光透过该二维光栅后会在第一反射层和第二反射层的反射作用下进入到下一个二维光栅。本申请能够同时兼顾对偏振的不敏感性以及高耦合效率。
Description
技术领域
本申请涉及硅基光电子芯片技术领域，尤其涉及一种光栅耦合器及其制备方法。
背景技术
从PC+（Personal Computer，个人电脑）互联网时代发展至移动+社交媒体时代，到将来的AI+（Artificial Intelligence，人工智能）大数据时代，不断增长和多样化的系统需求推动着许多技术的发展。在摩尔定律步伐放缓的大背景下，应用于光子计算的光子芯片被提出用于替代传统的电子芯片。光子芯片具有低损耗、高带宽等优势。受限于设备以及制作工艺，直接对芯片上的光学端口以及电学端口进行封装已逐渐难以实现，必须使用外部激光源并与PIC（Photonic Integrated Circuit，光子集成电路）进行间接耦合或者直接耦合。耦合方式有光栅耦合、边缘耦合、倏逝耦合等。而光栅耦合器因为其在片上设计位置的自由性以及成熟的技术，被广泛应用。然而，简单结构的光栅耦合器的耦合损耗较高，为了降低耦合损耗，有的人设计了新颖的复杂的光栅结构，有的人设计了底层反射金属，这些方法均可降低耦合损耗。
发明内容
本申请的目的在于提供一种光栅耦合器及其制备方法，能够同时兼顾对偏振的不敏感性以及高耦合效率。
本申请的一个方面提供一种光栅耦合器。所述光栅耦合器包括硅基衬底、形成于所述硅基衬底上的第一反射层、形成于所述第一反射层上的下埋层、形成于所述下埋层上的波导层、形成于所述波导层上的上包层、以及形成于所述上包层上的第二反射层，所述波导层包括多个二维光栅，所述多个二维光栅沿着光路传播路径方向设置。其中，沿着所述光路传播路径方向，从一个二维光栅进入的入射光中的部分光透过该二维光栅后会在所述第一反射层和所述第二反射层的反射作用下进入到下一个二维光栅。
进一步地，所述波导层还包括多个第一波导和多个第二波导，所述多个第一波导位于所述多个二维光栅的第一侧，所述多个第二波导位于所述多个二维光栅的与所述第一侧相对的第二侧，从一个二维光栅进入的入射光中的部分光衍射，其中，所述入射光中的横向电场模式的光被耦合到位于所述第一侧的所述第一波导，所述入射光中的横向磁场模式的光被耦合到位于所述第二侧的所述第二波导。
进一步地，所述波导层还包括第一合束器和第二合束器，所述第一合束器用于将所述多个第一波导中的光进行合束，所述第二合束器用于将所述多个第二波导中的光进行合束。
进一步地，所述波导层还包括第一模斑转换器和第二模斑转换器，每一个所述二维光栅的所述第一侧通过所述第一模斑转换器耦合器至所述第一波导，每一个所述二维光栅的所述第二侧通过所述第二模斑转换器耦合器至所述第二波导。
进一步地，所述第二反射层比所述第一反射层短，以留出位置用于耦合光纤，所述第一反射层和所述第二反射层的材料包括金。
进一步地，所述入射光的入射角度大于30度。
进一步地，所述二维光栅包括孔状阵列，所述二维光栅的栅区为正方形，并且，所述正方形倾斜于所述光路传输路径方向45度设置。
进一步地，所述下埋层包括下层二氧化硅层，所述上包层包括上层二氧化硅层，所述多个二维光栅的材料包括氮化硅。
本申请的另一个方面提供一种光栅耦合器的制备方法。所述制备方法包括：在所述硅基衬底上形成第一反射层；在所述第一反射层上形成下埋层；在所述下埋层上形成波导层，其包括：在所述下埋层上沿着光路传播路径方向设置多个二维光栅；在所述波导层上形成上包层；以及在所述上包层上形成第二反射层。其中，沿着所述光路传播路径方向，从一个二维光栅进入的入射光中的部分光透过该二维光栅后会在所述第一反射层和所述第二反射层的反射作用下进入到下一个二维光栅。
进一步地，所述在所述下埋层上形成波导层还包括：在所述下埋层上位于所述多个二维光栅的第一侧设置多个第一波导；及在所述下埋层上位于所述多个二维光栅的与所述第一侧相对的第二侧设置多个第二波导，其中，从一个二维光栅进入的入射光中的部分光衍射，其中，所述入射光中的横向电场模式的光被耦合到位于所述第一侧的所述第一波导，所述入射光中的横向磁场模式的光被耦合到位于所述第二侧的所述第二波导。
进一步地，所述在所述下埋层上形成波导层还包括：在所述下埋层上设有用于将所述多个第一波导中的光进行合束的第一合束器；及在所述下埋层上设有用于将所述多个第二波导中的光进行合束的第二合束器。
进一步地，所述制备方法还包括：通过仿真预先确定单个二维光栅耦合器；及基于该单个二维光栅耦合器来仿真确定单个所述二维光栅的最佳工作参数，其中，根据单个所述二维光栅的所述最佳工作参数在所述下埋层上沿着所述光路传播路径方向形成多个所述二维光栅。
进一步地，该单个二维光栅耦合器具有周期排列的孔状阵列的二维光栅，所述基于该单个二维光栅耦合器来仿真确定单个所述二维光栅的最佳工作参数包括：建立该单个二维光栅耦合器及光纤耦合的模型；在所述光纤处设置模式光源，用于发出具有预定输入功率的模式光；在该单个二维光栅耦合器的相邻两侧边分别设置功率监视器，分别用于监测相邻两侧边模式光的输出功率；及以相邻两侧边所述模式光的输出功率为优化目标，通过仿真优化方法来对所述二维光栅中内孔的半径及周期不断地进行迭代优化以得到单个所述二维光栅的最佳工作参数。
进一步地，在时域有限差分法仿真软件中设计仿真所述单个二维光栅耦合器。
进一步地，通过粒子群仿真优化方法来对所述二维光栅中内孔的半径及周期不断地进行迭代优化。
本申请实施例的光栅耦合器及通过本申请实施例的制备方法制造出来的光栅耦合器至少能够取得以下有益技术效果：
（1）本申请通过采用二维光栅，二维光栅对入射光的偏振不敏感性可以将入射光分别导入到多个二维光栅的相对两侧，从而实现了入射光的偏振不敏感性。
（2）本申请通过在下埋层的下方和上包层的上方分别添加第一反射层和第二反射层，通过在波导层中沿着光路传播路径方向设置级联的多个二维光栅，加长了光栅栅区，从而可以使得入射光在第一反射层和第二反射层之间多次反射并通过级联的多个二维光栅的光栅栅区，增加了整体的耦合效率。
附图说明
图1为本申请一个实施例的光栅耦合器的整体俯视图。
图2为本申请一个实施例的光栅耦合器的整体侧视图。
图3为本申请一个实施例的单个二维光栅耦合器的俯视图。
图4为本申请一个实施例的单个二维光栅耦合器在仿真中的侧视示意图。
图5为本申请一个实施例的光栅耦合器的制备方法的流程图。
图6为本申请一个实施例的光栅耦合器的制备方法的具体工艺流程图。
具体实施方式
这里将详细地对示例性实施例进行说明，其示例表示在附图中。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例并不代表与本申请相一致的所有实施例。相反，它们仅是与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的例子。
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。除非另作定义，本申请实施例使用的技术术语或者科学术语应当为本申请所属领域内具有一般技能的人士所理解的通常意义。在本申请的说明书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。
本申请实施例提供了一种光栅耦合器10。图1揭示了本申请一个实施例的光栅耦合器10的整体俯视图，图2揭示了本申请一个实施例的光栅耦合器10的整体侧视图。如图1和图2所示，本申请一个实施例的光栅耦合器10包括硅基衬底11、形成于硅基衬底11上的第一反射层12、形成于第一反射层12上的下埋层13、形成于下埋层13上的波导层14、形成于波导层14上的上包层15、以及形成于上包层15上的第二反射层16。
波导层14包括多个二维光栅141，多个二维光栅141沿着光路传播路径方向设置。其中，沿着光路传播路径方向，从一个二维光栅141进入的入射光中的部分光透过该二维光栅141后会在第一反射层12和第二反射层16的反射作用下进入到下一个二维光栅141。
如图1所示，在一些实施例中，波导层14还包括多个第一波导142和多个第二波导143。多个第一波导142位于多个二维光栅141的第一侧，多个第二波导143位于多个二维光栅141的与第一侧相对的第二侧。从一个二维光栅141进入的入射光中的部分光衍射，其中，入射光中的横向电场（TE，Transverse Electric）模式的光被耦合到位于第一侧的第一波导142，入射光中的横向磁场（TM，Transverse Magnetic）模式的光被耦合到位于第二侧的第二波导143。在图1所示的实施例中，多个二维光栅141的第一侧例如可以为图1所示的上侧，第二侧为图1所示的下侧。当然，在其他实施例中，多个二维光栅141的第一侧也可以为图1所示的下侧，第二侧为图1所示的上侧，本申请对此并不作限制。
在一些实施例中，波导层14还可以包括第一合束器144和第二合束器145。第一合束器144可以用于将多个第一波导142中的光进行合束，第二合束器145可以用于将多个第二波导143中的光进行合束。
在一些实施例中，波导层14还包括第一模斑转换器（taper）146和第二模斑转换器147。每一个二维光栅141的第一侧通过第一模斑转换器146耦合器至第一波导142，每一个二维光栅141的第二侧通过第二模斑转换器147耦合器至第二波导143。第一模斑转换器146和第二模斑转换器147用于将单模光从较宽的波导过渡到较窄的波导。
下埋层13例如可以包括下层二氧化硅（SiO2）层，上包层15例如可以包括上层二氧化硅（SiO2）层。
在一个实施例中，第一反射层12和第二反射层16的材料可以为金（Au），当然，本申请的第一反射层12和第二反射层16的材料并不局限于金。在其他实施例中，第一反射层12和第二反射层16的材料也可以选用铝（Al）等高反材料。如图2所示，第二反射层16比第一反射层12短，以留出位置用于耦合光纤20。
在一个实施例中，多个二维光栅141的材料可以选用氮化硅，从而可以使工艺更为简单。当然，在其他实施例中，多个二维光栅141的材料也可以选用碳化硅。
结合参照图1和图2，通过光纤20入射的光经过第一个二维光栅141后发生衍射，其中，入射光中的TE模式的光和TM模式的光分别被耦合进入位于二维光栅141相对两侧的第一波导142和第二波导143。由于第一反射层12和第二反射层16的存在，第一反射层12和第二反射层16对一定波长范围内的光具有极高的反射率，因此，从第一个二维光栅141处逸散的光会不断地在第一反射层12和第二反射层16之间反射，经过多次反射后会进入到第二个二维光栅141，然后，经过第二个二维光栅141后再发生衍射，再分别被耦合到二维光栅141相对两侧的第一波导142和第二波导143，然后，入射到第二个二维光栅141的部分光透过第二个二维光栅141后，在第一反射层12和第二反射层16的反射作用下又会被导入到第三个二维光栅141，如此在多个二维光栅141依次发生衍射并导出，直到经过最后一个二维光栅141。每次经过二维光栅141产生的衍射光都会从第一波导142和第二波导143中导出，最后，分别用第一合束器144和第二合束器145将多个二维光栅141耦合到第一波导142和第二波导143中的光合束到一起。从而，可以实现非常高的耦合效率，并且对入射光具有偏振不敏感的特性。
在一些实施例中，本申请的光栅耦合器10中每个二维光栅141可以包括孔状阵列。图3揭示了本申请一个实施例的单个二维光栅器的俯视图。如图3所示，二维光栅141所包括的孔状阵列中的内孔的形状可以是圆形，也可以是矩形。优选圆形，以便于工艺加工。在一些实施例中，二维光栅141的栅区为正方形。如图1所示，优选地，多个二维光栅141的正方形栅区倾斜于光路传输路径方向45度设置，从而能够更好地将TE模式的光和TM模式的光分开。
如图2所示，在一些实施例中，入射光的入射角度θ大于30度，以便于使第一次从第一反射层12反射回来的光能射到第二反射层16上。
为了设计本申请实施例的具有第一反射层12和第二反射层16并具有多个二维光栅141级联的光栅耦合器10，可以预先设计仿真单个二维光栅耦合器。图4揭示了本申请一个实施例的单个二维光栅耦合器在仿真中的侧视示意图。如图4所示，可以在仿真软件中预先设计仿真单个二维光栅耦合器，可以基于该单个二维光栅耦合器来仿真确定单个二维光栅141的最佳工作参数。然后，可以根据该单个二维光栅141的最佳工作参数来设计本申请的光栅耦合器10中沿着光路传播路径方向上的多个二维光栅141。
例如，可以在时域有限差分法（Finite-DifferenceTime-Domain，FDTD）仿真软件中设计仿真该单个二维光栅耦合器。该单个二维光栅耦合器具有的二维光栅141的栅区大小为12um（微米）×12um的正方形区域，从而可以适用于和标准的单模光纤20实现模式匹配。二维光栅141为周期排列的孔状阵列。第一反射层12和第二反射层16的厚度为100nm（纳米），材料为金（Au）。下埋层13为下层二氧化硅层，厚度选用3um，上包层15为上层二氧化硅层，厚度选用3um（微米）。光纤20中光纤包层21的直径为50um，光纤纤芯22的直径为9um。
建立该单个二维光栅耦合器及光纤20耦合的模型，完成构建之后，在光纤20处添加模式光源（未图示），选用基模，用于发出具有预定输入功率的模式光。其中，光纤20以一定的角度斜射入二维光栅141，例如，光纤20中的入射光以30°角入射，穿过上层二氧化硅层后，进入二维光栅141发生衍射，分别进入图3所示的二维光栅141相邻两侧的第一模斑转换器146和第二模斑转换器147中。
如图3所示，在该单个二维光栅耦合器的相邻两侧边分别设置功率监视器30，以该单个二维光栅耦合器的相邻两侧边为监测口，分别来监测此处波导的模场分布以及模式光的输出功率。可以使用软件自带的优化功能，以相邻两侧边模式光的输出功率为优化目标，可以通过仿真优化方法来对二维光栅141中内孔的半径及周期不断地进行迭代优化。优化例如可以基于粒子群仿真优化方法来不停地迭代并计算监测口处模式光的输出功率，选取模式光的输出功率作为优化目标，在一定的迭代次数内可以使监测口处的波导具有最大的模式光的输出功率。以模式光的最大输出功率所对应的二维光栅141的内孔的半径及其周期来作为该单个二维光栅141的最佳工作参数。
通过上述优化得到单个二维光栅141的最佳工作参数后，可以采用图2所示的排布方式，将多个二维光栅141排列在光路传播路径方向上。
本申请实施例的光栅耦合器10通过采用二维光栅141，二维光栅141对入射光的偏振不敏感性可以将入射光分别导入到多个二维光栅141的相对两侧，从而实现了入射光的偏振不敏感性。
此外，本申请实施例的光栅耦合器10通过在下埋层13的下方和上包层15的上方分别添加第一反射层12和第二反射层16，通过在波导层14中沿着光路传播路径方向设置级联的多个二维光栅141，加长了光栅栅区，从而可以使得入射光在第一反射层12和第二反射层16之间多次反射并通过级联的多个二维光栅141的光栅栅区，增加了整体的耦合效率。
因此，本申请实施例的光栅耦合器10能够同时兼顾对偏振的不敏感性以及高耦合效率。
本申请实施例还提供了一种光栅耦合器10的制备方法。图5揭示了本申请一个实施例的光栅耦合器10的制备方法的流程图，图6揭示了本申请一个实施例的光栅耦合器10的制备方法的具体工艺流程图。结合参照图5和图6所示，本申请一个实施例的光栅耦合器10的制备方法可以采用薄膜生长工艺，其可以包括步骤S1至步骤S5。
在步骤S1中，在硅基衬底11上形成第一反射层12。
在步骤S2中，在第一反射层12上形成下埋层13。
在步骤S3中，在下埋层13上形成波导层14。
步骤S3可以进一步包括步骤S31。在步骤S31中，在下埋层13上沿着光路传播路径方向设置多个二维光栅141。
在一些实施例中，步骤S3还可以进一步包括步骤S32。结合参照图1，在步骤S32中，在下埋层13上位于多个二维光栅141的第一侧设置多个第一波导142；及在下埋层13上位于多个二维光栅141的与第一侧相对的第二侧设置多个第二波导143。如图2所示，其中，从一个二维光栅141进入的入射光中的部分光衍射，其中，入射光中的横向电场模式的光被耦合到位于第一侧的第一波导142，入射光中的横向磁场模式的光被耦合到位于第二侧的第二波导143。
在一些实施例中，步骤S3还可以进一步包括步骤S33。在步骤S33中，在下埋层13上设有用于将多个第一波导142中的光进行合束的第一合束器144；及在下埋层13上设有用于将多个第二波导143中的光进行合束的第二合束器145。
在步骤S4中，在波导层14上形成上包层15。
在步骤S5中，在上包层15上形成第二反射层16。其中，第二反射层16应比第一反射层12短，以留出位置给光纤20用以耦合。
结合参照图2所示，沿着光路传播路径方向，从一个二维光栅141进入的入射光中的部分光透过该二维光栅141后会在第一反射层12和第二反射层16的反射作用下进入到下一个二维光栅141。
在一些实施例中，本申请的光栅耦合器10的制备方法还可以包括步骤S6和步骤S7。
在步骤S6中，通过仿真预先确定单个二维光栅耦合器。
在一个实施例中，可以在时域有限差分法仿真软件中设计仿真单个二维光栅耦合器。该单个二维光栅耦合器具有周期排列的孔状阵列的二维光栅141，如图3所示。
在步骤S7中，基于该单个二维光栅耦合器来仿真确定单个二维光栅141的最佳工作参数。
在确定出单个二维光栅141的最佳工作参数之后，在步骤S31中，可以根据该单个二维光栅141的最佳工作参数来在下埋层13上沿着光路传播路径方向形成多个二维光栅141。
在一些实施例中，步骤S7可以进一步包括步骤S71至步骤S74。在步骤S71中，建立该单个二维光栅耦合器及光纤20耦合的模型。在步骤S72中，在光纤20处设置模式光源（未图示），用于发出具有预定输入功率的模式光。在步骤S73中，在该单个二维光栅耦合器的相邻两侧边分别设置功率监视器30（如图3所示），分别用于监测相邻两侧边模式光的输出功率。在步骤S74中，以相邻两侧边模式光的输出功率为优化目标，通过仿真优化方法来对二维光栅141中内孔的半径及周期不断地进行迭代优化以得到单个二维光栅141的最佳工作参数。在一个实施例中，可以通过粒子群仿真优化方法来对二维光栅141中内孔的半径及周期不断地进行迭代优化。
通过本申请的上述制备方法制造出来的光栅耦合器10能够同时兼顾对偏振的不敏感性以及高耦合效率。
以上对本申请实施例所提供的光栅耦合器及其制备方法进行了详细的介绍。本文中应用了具体个例对本申请实施例的光栅耦合器及其制备方法进行了阐述，以上实施例的说明只是用于帮助理解本申请的核心思想，并不用以限制本申请。应当指出，对于本技术领域的普通技术人员来说，在不脱离本申请的精神和原理的前提下，还可以对本申请进行若干改进和修饰，这些改进和修饰也均应落入本申请所附权利要求书的保护范围内。
Claims (15)
1.一种光栅耦合器，其特征在于：包括硅基衬底、形成于所述硅基衬底上的第一反射层、形成于所述第一反射层上的下埋层、形成于所述下埋层上的波导层、形成于所述波导层上的上包层、以及形成于所述上包层上的第二反射层，所述波导层包括多个二维光栅，所述多个二维光栅沿着光路传播路径方向设置，其中，沿着所述光路传播路径方向，从一个二维光栅进入的入射光中的部分光透过该二维光栅后会在所述第一反射层和所述第二反射层的反射作用下进入到下一个二维光栅。
2.如权利要求1所述的光栅耦合器，其特征在于：所述波导层还包括多个第一波导和多个第二波导，所述多个第一波导位于所述多个二维光栅的第一侧，所述多个第二波导位于所述多个二维光栅的与所述第一侧相对的第二侧，从一个二维光栅进入的入射光中的部分光衍射，其中，所述入射光中的横向电场模式的光被耦合到位于所述第一侧的所述第一波导，所述入射光中的横向磁场模式的光被耦合到位于所述第二侧的所述第二波导。
3.如权利要求2所述的光栅耦合器，其特征在于：所述波导层还包括第一合束器和第二合束器，所述第一合束器用于将所述多个第一波导中的光进行合束，所述第二合束器用于将所述多个第二波导中的光进行合束。
4.如权利要求2所述的光栅耦合器，其特征在于：所述波导层还包括第一模斑转换器和第二模斑转换器，每一个所述二维光栅的所述第一侧通过所述第一模斑转换器耦合器至所述第一波导，每一个所述二维光栅的所述第二侧通过所述第二模斑转换器耦合器至所述第二波导。
5.如权利要求1所述的光栅耦合器，其特征在于：所述第二反射层比所述第一反射层短，以留出位置用于耦合光纤，所述第一反射层和所述第二反射层的材料包括金。
6.如权利要求1所述的光栅耦合器，其特征在于：所述入射光的入射角度大于30度。
7.如权利要求1所述的光栅耦合器，其特征在于：所述二维光栅包括孔状阵列，所述二维光栅的栅区为正方形，并且，所述正方形倾斜于所述光路传输路径方向45度设置。
8.如权利要求1所述的光栅耦合器，其特征在于：所述下埋层包括下层二氧化硅层，所述上包层包括上层二氧化硅层，所述多个二维光栅的材料包括氮化硅。
9.一种光栅耦合器的制备方法，其特征在于：包括：
在硅基衬底上形成第一反射层；
在所述第一反射层上形成下埋层；
在所述下埋层上形成波导层，其包括：
在所述下埋层上沿着光路传播路径方向设置多个二维光栅；
在所述波导层上形成上包层；以及
在所述上包层上形成第二反射层，
其中，沿着所述光路传播路径方向，从一个二维光栅进入的入射光中的部分光透过该二维光栅后会在所述第一反射层和所述第二反射层的反射作用下进入到下一个二维光栅。
10.如权利要求9所述的制备方法，其特征在于：所述在所述下埋层上形成波导层还包括：
在所述下埋层上位于所述多个二维光栅的第一侧设置多个第一波导；及
在所述下埋层上位于所述多个二维光栅的与所述第一侧相对的第二侧设置多个第二波导，
其中，从一个二维光栅进入的入射光中的部分光衍射，其中，所述入射光中的横向电场模式的光被耦合到位于所述第一侧的所述第一波导，所述入射光中的横向磁场模式的光被耦合到位于所述第二侧的所述第二波导。
11.如权利要求10所述的制备方法，其特征在于：所述在所述下埋层上形成波导层还包括：
在所述下埋层上设有用于将所述多个第一波导中的光进行合束的第一合束器；及
在所述下埋层上设有用于将所述多个第二波导中的光进行合束的第二合束器。
12.如权利要求9所述的制备方法，其特征在于：还包括：
通过仿真预先确定单个二维光栅耦合器；及
基于该单个二维光栅耦合器来仿真确定单个所述二维光栅的最佳工作参数，
其中，根据单个所述二维光栅的所述最佳工作参数在所述下埋层上沿着所述光路传播路径方向形成多个所述二维光栅。
13.如权利要求12所述的制备方法，其特征在于：该单个二维光栅耦合器具有周期排列的孔状阵列的二维光栅，所述基于该单个二维光栅耦合器来仿真确定单个所述二维光栅的最佳工作参数包括：
建立该单个二维光栅耦合器及光纤耦合的模型；
在所述光纤处设置模式光源，用于发出具有预定输入功率的模式光；
在该单个二维光栅耦合器的相邻两侧边分别设置功率监视器，分别用于监测相邻两侧边模式光的输出功率；及
以相邻两侧边所述模式光的输出功率为优化目标，通过仿真优化方法来对所述二维光栅中内孔的半径及周期不断地进行迭代优化以得到单个所述二维光栅的最佳工作参数。
14.如权利要求13所述的制备方法，其特征在于：在时域有限差分法仿真软件中设计仿真所述单个二维光栅耦合器。
15.如权利要求13所述的制备方法，其特征在于：通过粒子群仿真优化方法来对所述二维光栅中内孔的半径及周期不断地进行迭代优化。
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