超宽带宽低损耗光芯片耦合器

——— ||| 导读 ||| ———

对于集成光学来说，将光纤和光芯片集合在一起是目前较为重要的研究课题。

—— ||| 背景介绍 ||| ——

传统的集成方式分为两种：1.与大量设备的窄带平面外耦合。2.宽带边缘耦合到有限数量的设备。在这篇论文里提出的耦合器综合了上述两种方式方法的优点。

—— ||| 创新与结论 ||| ——

在文章中提到的结构能够同时实现低损耗、宽带宽的光纤耦合模式。对光芯片耦合的宽带宽和低损耗的要求主要是因为：

1. 实现与现有电信基础设施的兼容性，与光纤的高效耦合是必要的。

2.在光学量子技术和集成量子光学电路中，光泵浦单光子源和收集产生的光子同样需要宽带宽。

该结构能够符合光学电路对耦合器的要求。

—— ||| 图文一览||| ——

（a）连接到氮化硅上的聚合物耦合器(蓝色)、波导(橙色)。

（b）绘制用于进行传输的混合光子电路测试。在耦合器上放置一个间距为250米的光纤阵列。这两个耦合器由氮化硅单模波导连接。

（c） 一种由DLW实现的装配式耦合器SEM 下的显微照片。

（d）几个设备说明可伸缩的混合三维平面制造光子电路的sem显微图。

耦合器的透射光谱。(a)传播用两个可调谐激光源测量。1480 ~ 1640纳米用Santec TSL-

710可调谐激光光源， 1610~1680纳米是用Santec TSL-510可调谐激光光源。对于这两个范围都使用同种探测器

(b) 用圆偏振白光源和光谱分析仪测量的透射率。

（a） x和y方向上的关系对耦合器传输效率的影响。

（b） 在对准误差范围内，光耦合器中的光场情况。

（c） 在X横断面上对准公差，符合高斯分布。

（d） 利用MEEP对1550 nm波长下的三维耦合器进行时域有限差分(FDTD)仿真

(a)连接在两幅不同图片上的3D耦合器的光学显微图。

(b)由两个三维耦合器和一个马赫曾德尔干涉仪(MZI)组成的PIC的透射光谱。

(c)由两个三维耦合器和一个环形谐振器组成的PIC的透射谱

—— ||| 点评||| ——

这篇文章详细的讲述了设计这样一个光耦合器的原理和加工的关键参数，并在实验和理论上给出了设计结构的可行性论述。

文献连接：APL Photon. 4, 010801 (2019);

DOI: 10.1063/1.5064401

https://aip.scitation.org/doi/10.1063/1.5064401

报告人：涂谱