CN118140166A - 端面耦合器及光通信装置 - Google Patents

Abstract

本申请公开了一种端面耦合器及光通信装置，涉及光通信领域。该端面耦合器包括中间波导和包层；在中间波导的横截面上具有相互垂直的第一方向和第二方向，第一方向与中间波导的长度方向相同；中间波导位于包层内，中间波导包括第一层体和第二层体；第一层体包括沿第一方向依次连接的第一部分和第二部分，第一部分在第二方向上的尺寸，不大于第二部分在第二方向上的尺寸，第二部分沿第一方向延伸的两侧面平行；第二层体叠设在第一层体，且第二层体在第一层体的横截面上的正投影，位于第一层体的第二部分内，第二层体远离第一部分的端部与第二部分远离第一部分的端部平齐。本申请实施例提供的端面耦合器及光通信装置，能够解决耦合损耗大的问题。

Description

端面耦合器及光通信装置 技术领域

本申请涉及光通信领域，尤其涉及端面耦合器及光通信装置。

背景技术

对基于硅光子技术的光通信装置来说，主要包括光电芯片和光纤，光电芯片和光纤之间需要传播光信号。由于光电芯片的硅波导的模场直径(mode field diameter，MFD)和光纤的模场直径差异较大，所以二者的模斑尺寸差异较大。若直接将硅波导和光纤进行耦合以传播光信号，将导致耦合损耗非常大。

发明内容

本申请实施例提供了一种端面耦合器及光通信装置，以克服相关技术中存在的耦合损耗大的问题。

第一方面，提供了一种端面耦合器，所述盖端面耦合器包括中间波导和包层，所述中间波导位于所述包层内，在所述中间波导的横截面上具有第一方向和第二方向，所述第一方向与所述中间波导的长度方向相同，所述第二方向与所述第一方向垂直。所述中间波导包括第一层体和第二层体，所述第一层体包括第一部分和第二部分，所述第一部分和所述第二部分沿所述第一方向依次连接。所述第一部分在所述第二方向上的尺寸，不大于所述第二部分在所述第二方向上的尺寸。所述第二部分沿所述第一方向具有两侧面，两侧面相互平行。所述第二层体叠设在所述第一层体上，且所述第二层体在所述第一层体的横截面上的正投影，位于所述第一层体的所述第二部分内，即第二层体叠设在第二部分，且不超过所述第二部分的外边缘。所述第二层体远离所述第一部分的端部，与所述第二部分远离所述第一部分的端部平齐。

本申请实施例提供的端面耦合器，至少具有以下效果：

将所述端面耦合器布置在硅波导和光纤之间，使得所述第一部分远离所述第二部分的端部与光纤的一端部相耦合。并且，由于所述第二部分远离所述第一部分的端部和所述第二层体远离所述第一部分的端部平齐，所以所述第二部分远离所述第一部分的端部和所述第二层体远离所述第一部分的端部能够分别与硅波导相耦合。光纤输出的光信号由所述第一部分远离所述第二部分的端部耦合进所述端面耦合器中，由于所述第一部分远离所述第二部分的端部尺寸较小，所以模斑尺寸较大，能够与光纤输出的光信号的模场重叠积分高。随着光信号的传播，光信号由所述第一部分进入所述第二部分，由于所述第二部分的尺寸大于所述第一部分的尺寸，所以模斑尺寸随之减小。随着光信号的进一步传播，光信号进入第二部分和第二层体叠设在一起的部分，由于该部分增加了第二层体的尺寸，所以模斑尺寸随之进一步的减小。如此一来，使得光信号在耦合至硅波导时，模斑尺寸已经与硅波导的模斑尺寸相匹配，降低了光信号在光纤和硅波导之间耦合时的损耗。

也就是说，通过在光纤和硅波导之间设置本申请实施例提供的端面耦合器，能够实现光 信号在光纤和硅波导之间的低损耗传输。

在本申请的一种实现方式中，所述第一部分在所述第一方向上具有两端，所述第一部分的第一端为远离所述第二部分的端部，所述第一部分的第二端为靠近所述第二部分的端部。在所述第一部分在所述第二方向上的尺寸，由所述第一部分的第一端至所述第一部分的第二端逐渐增大。也就是说，光信号由所述第一部分的第一端进入，在向所述第一部分的第二端传播的过程中，模斑尺寸逐渐增大直至传播至所述第二部分。如此设计，使得相邻界面的模场直径差异较小，能够有效的减少光信号的反射，降低了干扰。相应的，光信号若从所述第一部分的第二端进入，在向所述第一部分的第一端传播的过程中，模斑尺寸逐渐减小直至由所述第一部分的第一端输出。如此一来，同样的减少了传播过程中的光信号的反射。除此之外，还能够降低制作所述第一层体的难度，有效的提高了制作良率。

在本申请的一种实现方式中，所述第二部分在所述第二方向上的尺寸，与所述第一部分的第二端在所述第二方向上的尺寸相同。在所述第一部分在所述第二方向上的尺寸，由所述第一部分的第一端至所述第一部分的第二端逐渐增大后，能够平顺的与所述第二部分过渡且相连，避免了所述第一部分和所述第二部分之间的尺寸出现突兀的变化。如此设计，能够使得相邻界面的模场直径差异较小，有效的减少光信号的反射，降低了干扰。除此之外，还能够降低制作所述第一层体的难度，有效的提高了制作良率。

在本申请的一种实现方式中，所述第二层体包括第三部分和第四部分，所述第三部分和所述第四部分沿所述第一方向依次连接。所述第三部分在所述第二方向上的尺寸，不大于所述第四部分在所述第二方向上的尺寸。第二层体叠设在第二部分上，能够增加该部分的模场直径，使得对应的模斑尺寸减小。由于光信号是沿着所述第一方向传播的，所述第三部分和所述第四部分也是沿着所述第一方向依次连接的，所以将所述第四部分在所述第二方向上的尺寸，设计的大于所述第三部分在所述第二方向上的尺寸，能够使得第二层体和第一层体叠设部分的模场直径逐渐增大，也即模斑尺寸逐渐增大。如此一来，使得相邻界面的模场直径差异较小，能够有效的减少光信号的反射，降低了干扰。除此之外，还能够降低制作所述第一层体和所述第二层体的难度，有效的提高了制作良率。

在本申请的一种实现方式中，所述第三部分在所述第一方向上具有两端，所述第三部分的第一端为远离所述第四部分的端部，所述第三部分的第二端为靠近所述第四部分的端部。在所述第三部分在所述第二方向上的尺寸，由所述第三部分的第一端至所述第三部分的第二端逐渐增大。也就是说，光信号由所述第三部分的第一端进入，在向所述第三部分的第二端传播的过程中，模斑尺寸逐渐增大直至传播至所述第四部分。如此设计，使得相邻界面的模场直径差异较小，能够有效的减少光信号的反射，降低了干扰。除此之外，还能够降低制作所述第二层体的难度，有效的提高了制作良率。

在本申请的一种实现方式中，所述第四部分在所述第二方向上的尺寸，与所述第三部分的第二端在所述第二方向上的尺寸相同。在所述第三部分在所述第二方向上的尺寸，由所述 第三部分的第一端至所述第三部分的第二端逐渐增大后，能够平顺的与所述第四部分过渡且相连，避免了所述第三部分和所述第四部分之间的尺寸出现突兀的变化。如此设计，能够使得相邻界面的模场直径差异较小，有效的减少光信号的反射，降低了干扰。除此之外，还能够降低制作所述第二层体的难度，有效的提高了制作良率。

在本申请的一种实现方式中，所述第四部分在所述第二方向上的尺寸，与所述第二部分在所述第二方向上的尺寸相同。由于所述第二部分沿所述第一方向延伸的两侧面平行，且所述第二层体在所述第一层体的横截面上的正投影，位于所述第一层体的所述第二部分内，所以第四部分沿所述第一方向延伸的两侧面也平行，且分别与所述第二部分沿所述第一方向延伸的两侧面平齐。如此设计，能够便于控制第二部分和第四部分的模场直径，降低了第一层体和第二层体的制作难度，有效的提高了制作良率。

在本申请的一种实现方式中，所述第三部分的第一端位于所述第一部分和所述第二部分的连接处。由于所述第一部分在所述第二方向上的尺寸，由所述第一部分的第一端至所述第一部分的第二端逐渐增大，而所述第二部分在所述第二方向上的尺寸则保持不变，所以将所述第三部分的第一端设计在所述第一部分和所述第二部分的连接处，能够更好的控制所述中间波导的模场直径的变化，降低了所述中间波导的制作难度，有效的提高了制作良率。

在本申请的一种实现方式中，所述端面耦合器还包括旁侧波导，所述旁侧波导与所述中间波导相互间隔且平行布置。所述旁侧波导的第一端与所述第一部分远离所述第二部分的端部平齐，所述旁侧波导在所述第一方向上的尺寸，不大于所述中间波导在所述第一方向上的尺寸，即所述旁侧波导的第二端在所述第一方向上不超过所述中间波导。所述旁侧波导在所述第二方向上的尺寸，与所述第一部分远离所述第二部分的端部在所述第二方向上的尺寸相同，即所述旁侧波导在所述第二方向上的尺寸保持不变。由于光纤的尺寸较大，所以在中心光纤的旁侧设计旁侧波导，能够提高光纤和端面耦合器之间的耦合效率，降低偏振敏感性。并且，随着光信号的传播，由于中间波导的尺寸会增大，而旁侧波导的尺寸则不变，所以通过绝热耦合即可使得旁侧波导中的光信号耦合至中心波导中。

在本申请的一种实现方式中，所述旁侧波导的第二端与所述第一部分和所述第二部分的连接处平齐。如此设计，能够保证在所述旁侧波导内传播的光信号，能够全部耦合至第二部分。

在本申请的一种实现方式中，所述旁侧波导在所述第二方向上的尺寸，与所述第一部分远离所述第二部分的端部在所述第二方向上的尺寸相同。如此设计，能够保证旁侧波导与光纤之间的耦合损耗，以及所述中间波导与光纤之间的耦合损耗相同。并且，降低了端面耦合器的制作难度，有效的提高了制作良率。

在本申请的一种实现方式中，所述端面耦合器包括至少两个所述旁侧波导。至少两个所述旁侧波导中的一部分的所述旁侧波导位于所述中间波导的一侧，至少两个所述旁侧波导中 的另一部分的所述旁侧波导位于所述中间波导的另一侧。也就是说，所述旁侧波导分别位于所述中间波导的两侧，以使得端面耦合器更好的与光纤之间相耦合，能够提高光纤和端面耦合器之间的耦合效率，降低偏振敏感性。

在本申请的一种实现方式中，所述中间波导和所述旁侧波导位于同一平面内。如此设计，能够便于所述中间波导和所述旁侧波导的制作，提高了端面耦合器的制作效率。

第二方面，提供了一种光通信装置，所述光通信装置包括端面耦合器、光纤和光电芯片。所述端面耦合器为第一方面所述的端面耦合器，所述端面耦合器位于所述光纤和所述光电芯片之间，且所述端面耦合器分别与所述光纤和所述光电芯片相耦合。

本申请实施例提供的光通信装置，至少具有以下效果：

在硅波导和光纤之间配置有端面耦合器，使得所述第一部分远离所述第二部分的端部与光纤的一端部相耦合。并且，由于所述第二部分远离所述第一部分的端部和所述第二层体远离所述第一部分的端部平齐，所以所述第二部分远离所述第一部分的端部和所述第二层体远离所述第一部分的端部能够分别与硅波导相耦合。光纤输出的光信号由所述第一部分远离所述第二部分的端部耦合进所述端面耦合器中，由于所述第一部分远离所述第二部分的端部尺寸较小，所以模斑尺寸较大，能够与光纤输出的光信号的模场重叠积分高。随着光信号的传播，光信号由所述第一部分进入所述第二部分，由于所述第二部分的尺寸大于所述第一部分的尺寸，所以模斑尺寸随之减小。随着光信号的进一步传播，光信号进入第二部分和第二层体叠设在一起的部分，由于该部分增加了第二层体的尺寸，所以模斑尺寸随之进一步的减小。如此一来，使得光信号在耦合至硅波导时，模斑尺寸已经与硅波导的模斑尺寸相匹配，降低了光信号在光纤和硅波导之间耦合时的损耗。

也就是说，由于本申请实施例提供的光通信装置在在光纤和硅波导之间设置了端面耦合器，所以能够利用端面耦合器，实现光信号在光纤和硅波导之间的低损耗传输。

附图说明

图1为本申请实施例提供的端面耦合器的结构示意图；

图2为本申请实施例提供的中间波导的俯视图；

图3为本申请实施例提供的中间波导的俯视图；

图4为本申请实施例提供的端面耦合器的结构示意图；

图5为本申请实施例提供的中间波导和旁侧波导的俯视图；

图6为本申请实施例提供的端面耦合器的尺寸标示图；

图7为本申请实施例提供的端面耦合器的尺寸标示图；

图8为本申请实施例提供的光通信装置的结构示意图。

图例说明：

1、中间波导；

11、第一层体；

111、第一部分；111a、第一侧面；111b、第二侧面；112、第二部分；

12、第二层体；

121、第三部分；121a、第三侧面；121b、第四侧面；122、第四部分；

2、包层；

3、旁侧波导；

a、第一方向；b、第二方向；

1000、端面耦合器；

2000、光纤；

3000、光电芯片；3100、硅波导。

具体实施方式

为使本申请的目的、技术方案和优点更加清楚，下面将结合附图对本申请实施方式作进一步地详细描述。

在相关技术中，存在一些基于硅光子技术的光通信装置，例如硅光光模块、硅光板载光引擎等。在这类光通信装置中，主要包括光电芯片和用于输出光信号的光纤。由于光电芯片的硅波导的模场直径(mode field diameter，MFD)和光纤的模场直径差异较大，所以二者的模斑尺寸差异较大。若直接将硅波导和光纤进行耦合，耦合损耗非常大。

为了解决上述技术问题，本申请实施例提供了一种端面耦合器，图1为该端面耦合器的结构示意图。图1中的虚线表示相邻两个部分之间的虚拟分隔线，仅用于区别两个不同的部分，以便于理解附图，这些虚线并不具有实体。并且，其余的附图同样如此。

参见图1，在本实施例中，该端面耦合器包括中间波导1和包层2。

在中间波导1的横截面上具有相互垂直的第一方向a和第二方向b，第一方向a与中间波导1的长度方向相同，中间波导1位于包层2内。中间波导1包括第一层体11和第二层体12，第一层体11包括沿第一方向a依次连接的第一部分111和第二部分112，第一部分111在第二方向b上的尺寸，不大于第二部分112在第二方向b上的尺寸，第二部分112沿第一方向a延伸的两侧面平行。

第二层体12叠设在第一层体11，且第二层体12在第一层体11的横截面上的正投影，位于第一层体11的第二部分112内，第二层体12远离第一部分111的端部与第二部分112远离第一部分111的端部平齐。

将上述端面耦合器配置在光通信装置中，使得端面耦合器布置在硅波导和光纤之间。第一部分111远离第二部分112的端部与光纤的一端部相耦合，由于第二部分112远离第一部分111的端部和第二层体12远离第一部分111的端部平齐，所以第二部分112远离第一部分111的端部和第二层体12远离第一部分111的端部分别与硅波导相耦合。如此一来，实现了端面耦合器在硅波导和光纤之间的配置。

以光信号由光纤传播至硅波导为例，光纤输出的光信号由第一部分111远离第二部分112的端部耦合进端面耦合器中，由于第一部分111远离第二部分112的端部尺寸较小，所以模斑尺寸较大，能够与光纤输出的光信号的模场重叠积分高。随着光信号的传播，光信号由第一部分111进入第二部分112，由于第二部分112的尺寸大于第一部分111的尺寸，所以模斑尺寸随之减小。随着光信号的进一步传播，光信号进入第二部分112和第二层体12叠设在一 起的部分，由于该部分增加了第二层体12的尺寸，所以模斑尺寸随之进一步的减小。如此一来，使得光信号在耦合至硅波导时，模斑尺寸已经与硅波导的模斑尺寸相匹配，降低了光信号在光纤和硅波导之间耦合时的损耗。

以光信号由硅波导传播至光纤为例，硅波导输出的光信号由第二部分112远离第一部分111的端部，以及第二层体12远离第一部分的端部耦合进端面耦合器中，由于此处第二部分112和第二层体12叠设在一起，所以尺寸较大，模斑尺寸较小，能够实现与硅波导之间低损耗的耦合。随着光信号的传播，光信号进入第一部分111，由于第一部分111未叠设第二层体12，且第一部分111的尺寸小于第二部分112的尺寸，所以尺寸随之减小，模斑尺寸随之增大。如此一来，使得光信号在耦合至光纤时，模斑尺寸已经与光纤的模斑尺寸相匹配，降低了光信号在硅波导和光纤之间耦合时的损耗。

也就是说，通过在光纤和硅波导之间设置本申请实施例提供的端面耦合器，能够实现光信号在光纤和硅波导之间的低损耗传输。

由前文可知，本申请实施例提供的端面耦合器，之所以能够降低光信号在光纤和硅波导之间耦合时的损耗，正是因为中间波导1在第二方向b上的尺寸，沿第一方向a存在变化。下面分别对中间波导1的第一层体11和第二层体12进行介绍。

图2为中间波导1的俯视图，其视角为图1的俯视视角。结合图2，在本实施例中，第一部分111远离第二部分112的端部为第一端，第一部分111靠近第二部分112的端部为第二端。第一部分111在第二方向b上的尺寸，由第一部分111的第一端至第一部分111的第二端逐渐增大。

在上述实现方式中，第一部分111近似为长条形，且沿第一方向a延伸。在光信号传播的过程中，以光信号由光纤传播至硅波导为例，光信号由第一部分111的第一端进入第一部分111，在传播的过程中，模斑尺寸逐渐增大直至传播至第二部分112。如此设计，使得在第一部分111中，相邻界面的模场直径差异较小，能够有效的减少光信号的反射，降低了干扰。相应的，光信号若从第一部分111的第二端进入，在向第一部分111的第一端传播的过程中，模斑尺寸逐渐减小直至由第一部分111的第一端输出。如此一来，同样的减少了传播过程中的光信号的反射。除此之外，还能够降低制作第一层体11的难度，有效的提高了制作良率。

在本实施例中，第一部分111具有相对的第一侧面111a和第二侧面111b，第一侧面111a和第二侧面111b近似于沿第一方向a延伸，且位于第二方向b上。

在本实施例的一种实现方式中，第一侧面111a和第二侧面111b均为平面(参见图2)，第一侧面111a和第二侧面111b之间具有夹角。

在第一侧面111a和第二侧面111b均为平面时，示例性地，第一部分111的横截面为梯形，梯形的上底处于第一部分111的第一端，梯形的下底处于第一部分111的第二端。梯形的两个腰分别处于第一侧面111a和第二侧面111b。或者是，第一部分111的横截面为三角形，三角形的一个角处于第一部分111的第一端，与该角相对的一个边处于第一部分111的第二端，三角形的另外两个边分别处于第一侧面111a和第二侧面111b。在本实施例中，第一部分111的横截面为等腰梯形。

在本实施例的一种实现方式中，第一侧面111a和第二侧面111b均为曲面(参见图3)，第一侧面111a和第二侧面111b由第一部分111的第一端向第二端平滑过渡，以使得第一部分111在第二方向b上的尺寸，由第一部分111的第一端至第一部分111的第二端逐渐增大。

需要说明的是，在其他实施例中，第一侧面111a和第二侧面111b也能够为其他形状，只需使得第一部分111在第二方向b上的尺寸，由第一部分111的第一端至第一部分111的第二端逐渐增大即可。

继续参见图2，在本实施例中，第二部分112在第二方向b上的尺寸，与第一部分111的第二端在第二方向b上的尺寸相同。

在上述实现方式中，在第一部分111在第二方向b上的尺寸，由第一部分111的第一端至第一部分111的第二端逐渐增大后，能够平顺的与第二部分112过渡且相连，避免了第一部分111和第二部分112之间的尺寸出现突兀的变化。如此设计，能够使得相邻界面的模场直径差异较小，有效的减少光信号的反射，降低了干扰。除此之外，还能够降低制作第一层体11的难度，有效的提高了制作良率。

前文对第一层体11的第一部分111进行了介绍，下面对第一层体11的第二部分112，以及第二部分112与第一部分111之间的关系进行介绍。

继续参见图2，在本实施例中，第二层体12包括沿第一方向a依次连接的第三部分121和第四部分122，第三部分121在第二方向b上的尺寸，不大于第四部分122在第二方向b上的尺寸。

第二层体12叠设在第二部分112上，能够增加该部分的模场直径，使得对应的模斑尺寸减小。由于光信号是沿着第一方向a传播的，第三部分121和第四部分122也是沿着第一方向a依次连接的，所以将第四部分122在第二方向b上的尺寸，设计的大于第三部分121在第二方向b上的尺寸，能够使得第二层体12和第一层体11叠设部分的模场直径逐渐增大，也即模斑尺寸逐渐增大。如此一来，使得相邻界面的模场直径差异较小，能够有效的减少光信号的反射，降低了干扰。除此之外，还能够降低制作第一层体11和第二层体12的难度，有效的提高了制作良率。

在本实施例中，第三部分121远离第四部分122的端部为第一端，第三部分121靠近第四部分122的端部为第二端。第三部分121在第二方向b上的尺寸，由第三部分121的第一端至第三部分121的第二端逐渐增大。

在上述实现方式中，第三部分121近似为长条形，且沿第一方向a延伸。在光信号传播的过程中，以光信号由光纤传播至硅波导为例，光信号由第三部分121的第一端进入，在向第三部分121的第二端传播的过程中，模斑尺寸逐渐增大直至传播至第四部分122。如此设计，使得相邻界面的模场直径差异较小，能够有效的减少光信号的反射，降低了干扰。除此之外，还能够降低制作第二层体12的难度，有效的提高了制作良率。

在本实施例中，第三部分121具有相对的第三侧面121a和第四侧面121b，第三侧面121a和第四侧面121b近似于沿第一方向a延伸，且位于第二方向b上。

在本实施例的一种实现方式中，第三侧面121a和第四侧面121b均为平面(参见图2)，第三侧面121a和第四侧面121b之间具有夹角。

在第三侧面121a和第四侧面121b均为平面时，示例性地，第三部分121的横截面为梯形，梯形的上底处于第三部分121的第一端，梯形的下底处于第三部分121的第二端。梯形的两个腰分别处于第三侧面121a和第四侧面121b。或者是，第三部分121的横截面为三角形，三角形的一个角处于第三部分121的第一端，与该角相对的一个边处于第三部分121的第二端，三角形的另外两个边分别处于第三侧面121a和第四侧面121b。在本实施例中，第 三部分121的横截面为直角三角形，且直角三角形的直角位于第三部分121的第二端处。

继续参见图2，在本实施例中，第四部分122在第二方向b上的尺寸，与第二部分112在第二方向b上的尺寸相同。

由于第二部分112沿第一方向a延伸的两侧面平行，且第二层体12在第一层体11的横截面上的正投影，位于第一层体11的第二部分112内，所以第四部分122沿第一方向a延伸的两侧面也平行，且分别与第二部分112沿第一方向a延伸的两侧面平齐。如此设计，能够便于控制第二部分112和第四部分122的模场直径，降低了第一层体11和第二层体12的制作难度，有效的提高了制作良率。

在本实施例中，第三部分121的第一端位于第一部分111和第二部分112的连接处。

在上述实现方式中，由于第一部分111在第二方向b上的尺寸，由第一部分111的第一端至第一部分111的第二端逐渐增大，而第二部分112在第二方向b上的尺寸则保持不变，所以将第三部分121的第一端设计在第一部分111和第二部分112的连接处，能够更好的控制中间波导1的模场直径的变化。也就是说，光信号在传播的过程中，在第一部分111中的阶段，模斑尺寸是逐渐变化的，在进入第二部分112后，若不考虑第二层体12，那么模斑尺寸是不变化的。因此，将第三部分121的第一端设计在第一部分111和第二部分112的连接处，能够使得光信号在传播至第二部分112时，由于第三部分121叠设在第二部分112上，且第三部分121的尺寸逐渐变化，所以相当于增加了第二部分112和第三部分121这一整体的尺寸，使得模斑尺寸的尺寸继续逐渐变化。

由于光纤的尺寸较大，所以若仅设置中间波导1，可能导致耦合效率较低的问题。为了解决这一问题，图4为端面耦合器的结构示意图，为了更好的展示包层2内部的结构，图4省略了包层2。结合图4，在本实施例中，端面耦合器还包括旁侧波导3。旁侧波导3与中间波导1相互间隔且平行布置，旁侧波导3的第一端与第一部分111远离第二部分112的端部平齐，旁侧波导3在第一方向a上的尺寸，不大于中间波导1在第一方向a上的尺寸，旁侧波导3在第二方向b上的尺寸，不大于第一部分111远离第二部分112的端部在第二方向b上的尺寸。

随着光信号的传播，由于中间波导1的尺寸会增大，而旁侧波导3的尺寸则不变，所以通过绝热耦合即可使得旁侧波导3中的光信号耦合至中心波导中，而无需例如MMI(Multimode Interference，多模干涉耦合器)等器件。

图5为中间波导1和旁侧波导3的俯视图，其视角为图4的俯视视角。结合图5，在本实施例中，旁侧波导3的第二端与第一部分111和第二部分112的连接处平齐。

如此设计，能够保证在旁侧波导3内传播的光信号，能够全部耦合至第二部分112。

在本实施例中，旁侧波导3在第二方向b上的尺寸，与第一部分111远离第二部分112的端部在第二方向b上的尺寸相同。

在上述实现方式中，能够保证旁侧波导3与光纤之间的耦合损耗，以及中间波导1与光纤之间的耦合损耗相同。并且，降低了端面耦合器的制作难度，有效的提高了制作良率。

继续参见图5，在本实施例中，该端面耦合器包括至少两个旁侧波导3。至少两个旁侧波导3中的一部分的旁侧波导3位于中间波导1的一侧，至少两个旁侧波导3中的另一部分的旁侧波导3位于中间波导1的另一侧。

也就是说，旁侧波导3分别位于中间波导1的两侧，以使得端面耦合器更好的与光纤之 间相耦合，能够提高光纤和端面耦合器之间的耦合效率，降低偏振敏感性。

示例性地，该端面耦合器包括两个旁侧波导3，两个旁侧波导3中的一个位于中间波导1的一侧，两个旁侧波导3中的另一个位于中间波导1的一侧。

在本实施例中，在本申请的一种实现方式中，中间波导1和旁侧波导3位于同一平面内。如此设计，能够便于中间波导1和旁侧波导3的制作，提高了端面耦合器的制作效率。

图6和图7为端面耦合器的尺寸标示图，图6为端面耦合器的俯视视角，图7为端面耦合器的正视视角。需要说明的是，图6和图7中的各部分的尺寸比例，仅作为示意，不作为对于各部分的尺寸比例限定。端面耦合器各部分的尺寸以下文为准。

结合图6和图7，在本实施例中，包层2的厚度为4μm，中间波导1的中心线与相邻的旁侧波导3的中心线之间的距离为1.075μm，第一部分111的第一端的端面尺寸为150nm*150nm，对应的旁侧波导3的端面尺寸同样为150nm*150nm，第一部分111在第一方向a上的长度为100μm，第一部分111的第二端在第二方向b上的尺寸为380nm，第二层体12的厚度为70nm，第三部分121在第一方向a上的长度为10μm，第三部分121的第二端在第二方向b上的尺寸为380nm。

需要说明的是，以上端面耦合器各部分的尺寸均作为举例。在其他实施例中，端面耦合器各部分的尺寸能够根据实际需求进行调整，本申请对此不作限制。

对端面耦合器进行仿真，得到如下结果：

端面耦合器的TE(Transverse Electric，横电波)模场与3μm直径的高斯光斑(由光纤产生)的模场重叠积分为89.9％，考虑端面耦合器和光纤端面处的折射率差及模斑转换结构，从光纤到硅波导的整体耦合效率为83.9％。

端面耦合器的TM(Transverse Magnetic，横磁波)模场与3μm直径的高斯光斑(由光纤产生)的模场重叠积分为92.8％，考虑端面耦合器和光纤端面处的折射率差及模斑转换结构，从光纤到硅波导的整体耦合效率为86.3％。

图8为本申请实施例提供的一种光通信装置的结构示意图，参加图8，该光通信装置包括端面耦合器1000、光纤2000和光电芯片3000。端面耦合器1000为前文的端面耦合器1000，端面耦合器1000位于光纤2000和光电芯片3000之间，且端面耦合器1000分别与光纤2000和光电芯片3000相耦合。

在光电芯片3000和光纤2000之间配置有端面耦合器1000，第一部分111远离第二部分112的端部与光纤2000的一端部相耦合，由于第二部分112远离第一部分111的端部和第二层体12远离第一部分111的端部平齐，所以第二部分112远离第一部分111的端部和第二层体12远离第一部分111的端部分别与光电芯片3000的硅波导3100相耦合。如此一来，实现了端面耦合器1000在光电芯片3000和光纤2000之间的配置，使得端面耦合器1000分别与光电芯片3000和光纤2000相耦合。

以光信号由光纤2000传播至硅波导3100为例，光纤2000输出的光信号由第一部分111远离第二部分112的端部耦合进端面耦合器1000中，由于第一部分111远离第二部分112的端部尺寸较小，所以模斑尺寸较大，能够与光纤2000输出的光信号的模场重叠积分高。随着光信号的传播，光信号由第一部分111进入第二部分112，由于第二部分112的尺寸大于第一部分111的尺寸，所以模斑尺寸随之减小。随着光信号的进一步传播，光信号进入第二部分 112和第二层体12叠设在一起的部分，由于该部分增加了第二层体12的尺寸，所以模斑尺寸随之进一步的减小。如此一来，使得光信号在耦合至硅波导3100时，模斑尺寸已经与硅波导3100的模斑尺寸相匹配，降低了光信号在光纤2000和硅波导3100之间耦合时的损耗。

以光信号由硅波导3100传播至光纤2000为例，硅波导3100输出的光信号由第二部分112远离第一部分111的端部，以及第二层体12远离第一部分的端部耦合进端面耦合器1000中，由于此处第二部分112和第二层体12叠设在一起，所以尺寸较大，模斑尺寸较小，能够实现与硅波导3100之间低损耗的耦合。随着光信号的传播，光信号进入第一部分111，由于第一部分111未叠设第二层体12，且第一部分111的尺寸小于第二部分112的尺寸，所以尺寸随之减小，模斑尺寸随之增大。如此一来，使得光信号在耦合至光纤2000时，模斑尺寸已经与光纤2000的模斑尺寸相匹配，降低了光信号在硅波导3100和光纤2000之间耦合时的损耗。

也就是说，由于本申请实施例提供的光通信装置在在光纤2000和光电芯片3000之间设置了端面耦合器1000，所以能够利用端面耦合器1000，实现光信号在光纤2000和硅波导3100之间的低损耗传输。

以上所述仅为本申请的示例性实施例，并不用以限制本申请，凡在本申请的精神和原则之内，所作的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本申请的保护范围之内。

Claims (14)

1. 一种端面耦合器，其特征在于，包括中间波导(1)和包层(2)；

   在所述中间波导(1)的横截面上具有相互垂直的第一方向和第二方向，所述第一方向与所述中间波导(1)的长度方向相同；

   所述中间波导(1)位于所述包层(2)内，所述中间波导(1)包括第一层体(11)和第二层体(12)；

   所述第一层体(11)包括沿所述第一方向依次连接的第一部分(111)和第二部分(112)，所述第一部分(111)在所述第二方向上的尺寸，不大于所述第二部分(112)在所述第二方向上的尺寸，所述第二部分(112)沿所述第一方向延伸的两侧面平行；

   所述第二层体(12)叠设在所述第一层体(11)，且所述第二层体(12)在所述第一层体(11)的横截面上的正投影，位于所述第一层体(11)的所述第二部分内，所述第二层体(12)远离所述第一部分(111)的端部与所述第二部分(112)远离所述第一部分(111)的端部平齐。
2. 根据权利要求1所述的端面耦合器，其特征在于，所述第一部分(111)远离所述第二部分(112)的端部为第一端，所述第一部分(111)靠近所述第二部分(112)的端部为第二端；

   所述第一部分(111)在所述第二方向上的尺寸，由所述第一部分(111)的第一端至所述第一部分(111)的第二端逐渐增大。
3. 根据权利要求2所述的端面耦合器，其特征在于，所述第二部分(112)在所述第二方向上的尺寸，与所述第一部分(111)的第二端在所述第二方向上的尺寸相同。
4. 根据权利要求2或3所述的端面耦合器，其特征在于，所述第二层体(12)包括沿所述第一方向依次连接的第三部分(121)和第四部分(122)；

   所述第三部分(121)在所述第二方向上的尺寸，不大于所述第四部分(122)在所述第二方向上的尺寸。
5. 根据权利要求4所述的端面耦合器，其特征在于，所述第三部分(121)远离所述第四部分(122)的端部为第一端，所述第三部分(121)靠近所述第四部分(122)的端部为第二端；

   所述第三部分(121)在所述第二方向上的尺寸，由所述第三部分(121)的第一端至所述第三部分(121)的第二端逐渐增大。
6. 根据权利要求5所述的端面耦合器，其特征在于，所述第四部分(122)在所述第二方向上的尺寸，与所述第三部分(121)的第二端在所述第二方向上的尺寸相同。
7. 根据权利要求5或6所述的端面耦合器，其特征在于，所述第四部分(122)在所述第二方向上的尺寸，与所述第二部分(112)在所述第二方向上的尺寸相同。
8. 根据权利要求5-7任一项所述的端面耦合器，其特征在于，所述第三部分(121)的第一端位于所述第一部分(111)和所述第二部分(112)的连接处。
9. 根据权利要求1-8任一项所述的端面耦合器，其特征在于，所述端面耦合器还包括旁侧波导(3)；

   所述旁侧波导(3)与所述中间波导(1)相互间隔且平行布置，所述旁侧波导(3)的第一端与所述第一部分(111)远离所述第二部分(112)的端部平齐，所述旁侧波导(3)在所述第一方向上的尺寸，不大于所述中间波导(1)在所述第一方向上的尺寸，所述旁侧波导(3)在所述第二方向上的尺寸，不大于所述第一部分(111)远离所述第二部分(112)的端部在所述第二方向上的尺寸。
10. 根据权利要求9所述的端面耦合器，其特征在于，所述旁侧波导(3)的第二端与所述第一部分(111)和所述第二部分(112)的连接处平齐。
11. 根据权利要求9或10所述的端面耦合器，其特征在于，所述旁侧波导(3)在所述第二方向上的尺寸，与所述第一部分(111)远离所述第二部分(112)的端部在所述第二方向上的尺寸相同。
12. 根据权利要求9-11任一项所述的端面耦合器，其特征在于，包括至少两个所述旁侧波导(3)；

    至少两个所述旁侧波导(3)中的一部分的所述旁侧波导(3)位于所述中间波导(1)的一侧，至少两个所述旁侧波导(3)中的另一部分的所述旁侧波导(3)位于所述中间波导(1)的另一侧。
13. 根据权利要求9-12任一项所述的端面耦合器，其特征在于，所述中间波导(1)和所述旁侧波导(3)位于同一平面内。
14. 一种光通信装置，其特征在于，包括端面耦合器(1000)、光纤(2000)和光电芯片(3000)；

    所述端面耦合器(1000)为权利要求1-13任一项所述的端面耦合器(1000)，所述端面耦合器(1000)位于所述光纤(2000)和所述光电芯片(3000)之间，且所述端面耦合器(1000)分别与所述光纤(2000)和所述光电芯片(3000)相耦合。