辅助薄层型端面耦合器

1.本发明涉及光电器件技术领域，尤其涉及一种辅助薄层型端面耦合器。

背景技术：

2.随着硅光子技术的迅速发展，利用光子芯片实现芯片间或者芯片内部的近距离光通信越来越接近现实。硅基光子器件具有与cmos(互补金属氧化物半导体，英文全称complementary metal oxide semiconductor)工艺兼容、大带宽、低延迟、低能耗、低串扰等显著的优点，可以实现高性能、低成本、小尺寸、高集成的片上光互联。硅和二氧化硅或者空气之间具有较大的折射率差，这使得以硅为材料的波导对光的模式分布具有很强的限制能力，可以实现高度集成。光纤通信的飞速发展极大推动了光电器件的发展，在光网络中光的传输是通过低损耗光纤完成，而光信号的处理则由光器件完成，各种光器件必须插入到光网络中才能实现相应功能，因此光耦合器在整个光电集成电路中起到了桥梁式的关键作用，其负责将光从光纤传输到集成芯片的波导中。
3.而由于单模光纤和波导之间的模场直径具有很大的差距，直接耦合通常会带来很大的耦合损耗，另外传统的光束耦合器对波长的依赖性较大，且存在着耦合效率较低的问题。因此如何降低耦合器的耦合损耗以及如何减小光束耦合器对波长的依赖性并提高耦合效率是亟待解决的技术问题。

技术实现要素：

4.有鉴于此，本发明提供了一种辅助薄层型端面耦合器，以降低耦合器的耦合损耗、减小光束耦合器对波长的依赖性、以及提高耦合效率。
5.根据本发明的一个方面，本发明公开了一种辅助薄层型端面耦合器，所述辅助薄层型端面耦合器包括硅衬底、设置在硅衬底上的埋氧层和位于所述埋氧层的远离所述硅衬底的一侧的二氧化硅包层，所述二氧化硅包层内设有：
6.输入段波导，所述输入段波导包括条形中心波导以及位于所述条形中心波导外侧的多个辅助薄层波导，所述条形中心波导以及各所述辅助薄层波导自所述端面耦合器的第一端朝向所述端面耦合器的第二端延伸，各所述辅助薄层波导在垂直于其延伸方向上的横截面形状均为长条状矩形，且各所述辅助薄层波导在延伸方向上各横截面的长边尺寸逐渐减小，所述多个辅助薄层波导的第一端端面的长边围成闭合方形，所述条形中心波导的第一端端面及各所述辅助薄层波导的第一端端面均位于所述端面耦合器的第一端端面内侧，所述条形中心波导的第二端端面及各所述辅助薄层波导的第二端端面均位于所述端面耦合器的第二端端面内侧，且各所述辅助薄层波导与所述条形中心波导之间均间隔有预设距离；
7.输出段波导，其自所述条形中心波导的第二端朝向所述端面耦合器的第二端延伸，所述输出段波导的第一端与所述条形中心波导的第二端相接，以使所述输出段波导和所述条形中心波导之间可进行光耦合，所述输出段波导垂直于其延伸方向上的横截面面积
沿延伸方向逐渐增大。
8.在本发明的一些实施例中，所述辅助薄层波导的数量为四个，四个所述辅助薄层波导的第一端端面的长边围成正方形。
9.在本发明的一些实施例中，各所述辅助薄层波导与条形中心波导之间的距离沿所述辅助薄层波导的延伸方向逐渐减小。
10.在本发明的一些实施例中，各所述辅助薄层波导的平行于其延伸方向上的横截面形状为等腰梯形。
11.在本发明的一些实施例中，所述输出段波导为倒锥形波导，且所述输出段波导的第一端端面形状为正方形，所述输出段波导的第二端端面形状为矩形。
12.在本发明的一些实施例中，所述条形中心波导在延伸方向上的长度与各所述辅助薄层波导在延伸方向上的长度相等。
13.在本发明的一些实施例中，所述输出段波导在延伸方向上的长度与所述条形中心波导在延伸方向上的长度比值范围为1:1～1:50。
14.在本发明的一些实施例中，所述硅衬底的厚度不小于7μm，所述埋氧层的厚度范围为2μm～5μm，所述二氧化硅包层的厚度范围为10μm～15μm，且所述硅衬底、埋氧层以及二氧化硅包层的宽度范围均为25μm～35μm。
15.在本发明的一些实施例中，各所述辅助薄层波导的第一端端面的长边尺寸范围为4μm～6μm，各所述辅助薄层波导的第二端端面的长边尺寸范围为0.6μm～1μm，各所述辅助薄层波导的厚度为15nm～25nm，所述条形中心波导的垂直于延伸方向上的横截面形状为正方形，且所述条形中心波导的横截面边长范围为110nm～130nm，所述输出段波导的第二端端面形状为矩形，且所述输出段波导的第二端端面的长边尺寸范围为400nm～500nm，所述输出段波导的第二端端面的短边尺寸范围为110nm～130nm。
16.在本发明的一些实施例中，所述输出段波导的第一端端面与所述条形中心波导的第二端端面完全对接且尺寸相等。
17.本发明实施例中的辅助薄层型端面耦合器，其输入段波导包括条形中心波导以及设置在条形中心波导外侧的多个辅助薄层波导，且各辅助薄层波导的横截面形状均为长条状矩形，多个辅助薄层波导的第一端端面长边围成闭合方形，该设置方式可以捕获大量的光能量并在输入端端面上形成叠加模场，因此可以提高单模光纤与端面耦合器输入面之间的模场重叠效率，另外，各所述辅助薄层波导在延伸方向上各横截面的长边尺寸逐渐减小，使得输入端端面捕获到的光平稳的转移到条形中心波导中，从而降低了耦合器的耦合损耗以及减小了光束耦合器对波长的依赖性，并提高了耦合效率。
18.另外，各辅助薄层波导在延伸方向上逐渐朝向条形中心波导倾斜，则使得位于条形中心波导四周的各辅助薄层波导均具有一定的角度，从而更有利于光的转移，进而进一步的提高了光的耦合效率。
19.本发明的附加优点、目的，以及特征将在下面的描述中将部分地加以阐述，且将对于本领域普通技术人员在研究下文后部分地变得明显，或者可以根据本发明的实践而获知。本发明的目的和其它优点可以通过在书面说明及其权利要求书以及附图中具体指出的结构实现到并获得。
20.本领域技术人员将会理解的是，能够用本发明实现的目的和优点不限于以上具体
所述，并且根据以下详细说明将更清楚地理解本发明能够实现的上述和其他目的。
附图说明
21.此处所说明的附图用来提供对本发明的进一步理解，构成本技术的一部分，并不构成对本发明的限定。附图中的部件不是成比例绘制的，而只是为了示出本发明的原理。为了便于示出和描述本发明的一些部分，附图中对应部分可能被放大，即，相对于依据本发明实际制造的示例性装置中的其它部件可能变得更大。在附图中：
22.图1为本发明一实施例的辅助薄层型端面耦合器的结构示意图。
23.图2为图1所示的辅助薄层型端面耦合器的正视图。
24.图3为图1所示的辅助薄层型端面耦合器的侧视图。
25.图4为图1所示的辅助薄层型端面耦合器的俯视图。
26.图5为本发明一实施例的辅助薄层型端面耦合器的输入段波导的第一端端面的光场分布仿真图。
27.图6为本发明一实施例的辅助薄层型端面耦合器的输入段波导的第一横截面的光场分布仿真图。
28.图7为本发明一实施例的辅助薄层型端面耦合器的输入段波导的第二端端面的光场分布仿真图。
29.图8为本发明一实施例的辅助薄层型端面耦合器的输出段波导的第一横截面的光场分布仿真图。
30.图9为本发明一实施例的辅助薄层型端面耦合器的输出段波导的第二端端面的光场分布仿真图。
具体实施方式
31.为使本发明实施例的目的、技术方案和优点更加清楚明白，下面结合附图对本发明实施例做进一步详细说明。在此，本发明的示意性实施例及其说明用于解释本发明，但并不作为对本发明的限定。
32.在此，需要说明的是，为了避免因不必要的细节而模糊了本发明，在附图中仅仅示出了与根据本发明的方案密切相关的结构和/或处理步骤，而省略了与本发明关系不大的其他细节。
33.应该强调，术语“包括/包含/具有”在本文使用时指特征、要素、步骤或组件的存在，但并不排除一个或更多个其它特征、要素、步骤或组件的存在或附加。
34.在此，还需要说明的是，本说明书内容中所出现的方位名词是相对于附图所示的位置方向；如果没有特殊说明，术语“连接”在本文不仅可以指直接连接，也可以表示存在中间物的间接连接。直接连接为两个零部件之间不借助中间部件进行连接，间接连接为两个零部件之间借助其他零部件进行连接。
35.由于目前常用的端面耦合器存在着耦合损耗大及光束耦合器对波长的依赖性较高的问题，为了解决上述问题以及提高端面耦合器的耦合效率，发明人研究了一种辅助薄层型端面耦合器，该辅助薄层型端面耦合器基于soi平台，沿光传播方向，将波导分为输入段波导以及输出段波导。其中，输入段波导可由条形中心波导以及多个辅助薄层波导构成，
而输出段波导的第一端与条形中心波导的第二端相接，且通过对条形中心波导、多个辅助薄层波导以及输出段波导进行特殊结构设计，使得该辅助薄层型端面耦合器降低了耦合损耗、减小了光束耦合器对波长的依赖性并提高耦合效率。
36.在下文中，将参考附图描述本发明的实施例。在附图中，相同的附图标记代表相同或类似的部件。
37.图1为本发明一实施例的辅助薄层型端面耦合器的结构示意图，如图1所示，该辅助薄层型端面耦合器包括硅衬底100、埋氧层200以及二氧化硅包层300，其中埋氧层200设置在硅衬底100上，而二氧化硅包层300设置在埋氧层200上，且二氧化硅包层300具体的位于埋氧层200的远离硅衬底100的一侧。换句话说，硅衬底100、埋氧层200以及二氧化硅包层300从下向上依次设置，且硅衬底100、埋氧层200以及二氧化硅包层300的整体形状均呈长方体状。硅衬底100作为soi平台的衬底100，其材质为硅，埋氧层200的材质为二氧化硅，而二氧化硅包层300的材质也为二氧化硅。应当理解的是，硅衬底100、埋氧层200以及二氧化硅包层300的整体形状均设为长方体状仅是一种较优示例，在其他应用场景下，还可以根据实际需要设置为其他的形状。
38.二氧化硅包层300内设有输入段波导和输出段波导321，输入段波导具体的位于端面耦合器的输入段，而输出段波导321位于端面耦合器的输出段。输入段波导包括条形中心波导311以及多个辅助薄层波导312，多个辅助薄层波导312均被布置在条形中心波导311的外周，即多个辅助薄层波导312周向排布在条形中心波导311的周向外侧。具体的，条形中心波导311自端面耦合器的第一端朝向端面耦合器的第二端延伸，其中端面耦合器的第一端可以理解成图2及图4中所示的端面耦合器的左端，而端面耦合器的第二端可理解成图2及图4中的端面耦合器的右端，即此时条形中心波导311自端面耦合器的左端朝向右端延伸，其中条形中心波导311在延伸时可水平向右延伸，也可倾斜的向右延伸。类似的，位于条形中心波导外周的辅助薄层波导312也自端面耦合器的第一端朝向端面耦合器的第二端延伸，与条形中心波导311类似的，在延伸过程中，辅助薄层波导312也是可水平向右延伸，或倾斜的向右延伸。
39.各辅助薄层波导312在垂直于其延伸方向上的横截面形状均为长条状矩形，其中垂直于其延伸方向上的横截面形状可理解为在图3所示的辅助薄层型端面耦合器侧视图上的投影形状。另外，各所述辅助薄层波导312在延伸方向上各横截面的长边尺寸逐渐减小，即各辅助薄层波导312可看作为整体呈棱台状结构，即棱台的顶面作为该辅助薄层波导312的第二端端面，棱台的底面作为该辅助薄层波导312的第一端端面；由于各辅助薄层波导312在延伸方向上各横截面形状均为长条状矩形，因而各辅助薄层波导312在延伸方向上各横截面的短边尺寸可均相等，其中各横截面的短边尺寸均相等也可理解成辅助薄层波导312从左至右的厚度均相等。多个辅助薄层波导312的第一端端面的长边进一步的围成闭合方形，即相邻的两个辅助薄层波导312在第一端端面上相接，此时多个辅助薄层波导312在第一端端面上均首尾相接，为了使得多个辅助薄层波导312的第一端端面的长边首尾相接，则位于条形中心波导前后两侧的辅助薄层波导312的横截面形状为竖直长条状矩形，而位于条形中心波导上下两侧的辅助薄层波导312的横截面形状为水平长条状矩形。
40.进一步的，条形中心波导311的第一端端面及各辅助薄层波导312的第一端端面均位于端面耦合器的第一端端面内侧，即此时条形中心波导311的第一端端面及各辅助薄层
波导312的第一端端面与端面耦合器的第一端端面之间还间隔有一定的距离，该设置不仅起到保护端面耦合器内的波导免受撞击损坏的现象发生，还可减少光在受限空间内的功率衰减。而条形中心波导311的第二端端面及各辅助薄层波导312的第二端端面均位于端面耦合器的第二端端面内侧，其也可理解成条形中心波导311的长度以及辅助薄层波导312的长度均小于端面耦合器的总长度，此时条形中心波导311的第二端端面及辅助薄层波导312的第二端端面与端面耦合器的第二端端面之间间也隔有一定距离，该设置是为了确保输出段波导321与条形中心波导311的有效配合，从而实现光的有效耦合。另外，各辅助薄层波导312与条形中心波导311之间均间隔有预设距离，具体的距离数值可根据实际需要进行限定，且多个辅助薄层波导312与条形中心波导311之间的距离可均相等也可均不相等，当多个辅助薄层波导312与条形中心波导311之间的距离均相等时，条形中心波导的中心线则为多个辅助薄层波导312的对称中心线或旋转轴线。
41.输出段波导321自所述条形中心波导311的第二端朝向所述端面耦合器的第二端延伸，所述输出段波导321的第一端与所述条形中心波导311的第二端相接，以使所述输出段波导321和所述条形中心波导311之间可进行光耦合，所述输出段波导321垂直于其延伸方向上的横截面面积沿延伸方向逐渐增大。其中，输出段波导321垂直于其延伸方向上的横截面面积与输入段波导类似的，也为在图3中的投影面积，横截面面积沿延伸方向逐渐增大即输出段波导321从左至右逐渐外扩；该设置是为了更高效的实现绝热传输。
42.在该实施例中，在条形中心波导的外周设置多个辅助薄层波导312，辅助薄层波导312的存在可以大大提高光能量的捕获面积；而另外在端面耦合器的输入端的多个辅助薄层波导312的第一端端面的长边围成闭合方形，闭合的方形可以提高与单模光纤的模场重叠效率，从而沿光传播方向上，辅助薄层波导312的设置可以使光的模场逐渐地转移到条形中心波导311中而不至于导致过多的损耗，从而提高了模式传输效率。
43.在本发明一实施例中，辅助薄层波导312的数量为四个，四个所述辅助薄层波导312的第一端端面的长边围成正方形。此时四个辅助薄层波导312的形状及尺寸均相同，且各辅助薄层波导312距条形中心波导中心线的距离也可均相等，四个辅助薄层波导312分别位于条形中心波导的上下前后四侧，而且四个辅助薄层波导312在第一端端面上所围成的正方形的边长为各辅助薄层波导312的第一端端面的长边长度。具体的，位于条形中心波导311的前后两侧的两个辅助薄层波导312竖直设置，而位于条形中心波导311的上下两侧的两个辅助薄层波导312水平设置。应当理解的是，条形中心波导设置在四个辅助薄层波导312所围成的区域中间是为了使四个辅助薄层波导312捕获到的光被均匀的传输至条形中心波导311，因而在其他一些示例中，条形中心波导311也可不被限制在四个辅助薄层波导312所围区域的中心位置，即此时四个辅助薄层波导312与条形中心波导之间的距离不完全相等。
44.进一步的，各辅助薄层波导312与条形中心波导之间的距离沿辅助薄层波导312的延伸方向逐渐减小，若假设条形中心波导水平向右延伸，则此时辅助薄层波导312自左向右沿水平方向延伸的同时还逐渐靠向于条形中心波导。示例性的，若条形中心波导311整体外形为长方体形状，则此时各辅助薄层波导312与与其对应的条形中心波导311的侧面呈倾斜状态；而不难理解的，在条形中心波导以及各辅助薄层波导312均水平向右延伸时，则各辅助薄层波导312与与其对应的条形中心波导311的侧面呈互相平行的状态，且此时在不同位
置处的辅助薄层波导312与条形中心波导之间的距离均相等。在该实施例中，沿辅助薄层波导312的延伸方向，辅助薄层波导312在向右延伸的同时逐渐朝向条形中心波导311倾斜，使得条形中心波导311四周的辅助薄层波导312各自均具有一定的倾斜角度，从而更有利于光的转移。
45.由于辅助薄层波导312在延伸方向上各横截面的长边尺寸逐渐减小，而又由于辅助薄层波导312在垂直于其延伸方向上的横截面形状为长条状矩形，则各辅助薄层波导312的整体外形可看作为四棱台结构，且该棱台的底面作为辅助薄层波导312的第一端端面，该棱台的顶面作为辅助薄层波导312的第二端端面。优选的，各辅助薄层波导312的平行于其延伸方向上的横截面形状为等腰梯形，平行于其延伸方向上的横截面形状是指位于条形中心波导上下两侧的辅助薄层波导在俯视方向(说明书附图4)上的投影，以及位于条形中心波导前后两侧辅助薄层波导在正视方向(说明书附图2)上的投影，因而此时棱台状的辅助薄层波导312则为等腰梯形状的棱台。应当理解的是，将辅助薄层波导312看作为等腰梯形状的棱台是一种较优示例，其还可以根据具体的适用场合设为其他形状，如，辅助薄层波导312的平行于其延伸方向上的横截面形状还可为不规则的梯形状。
46.在本发明一实施例中，输出段波导321为倒锥形波导，且输出段波导321的第一端端面形状为正方形，第二端端面形状为矩形，由于输出段波导321垂直于其延伸方向上的横截面面积沿延伸方向逐渐增大，因而输出段波导321第二端端面面积大于第一端端面面积。示例性的，该输出段波导321整体在各个位置处的厚度可一致，但其宽度从左至右逐渐增大；其中，输出段波导321的厚度是指其在图3中的高度尺寸，而输出段波导321的宽度则指其在图3中的宽度尺寸。除上述之外，输出段波导321随着从左至右的延伸，其宽度和厚度也可均逐渐增大，此时输出段波导321整体可为正棱台状，且此时输出段波导321的第一端端面为正棱台的顶面，而输出段波导321的第二端端面为正棱台的底面。将输出段波导321限定为横截面面积沿延伸方向逐渐增大，是为了将来自输入段波导的光进一步绝热的高效耦合到输出端的芯片波导中。
47.进一步的，条形中心波导311在延伸方向上的长度与各辅助薄层波导312在延伸方向上的长度相等，条形中心波导311的以及辅助薄层波导312的在延伸方向上的长度是指图2和图4中的长度方向。该限定是为了进一步的使端面耦合器的输入端捕获到的光被平稳的转移至条形中心波导311内，从而进一步的提高条形中心波导311与输出段波导321之间的耦合效率。应当理解的是，将条形中心波导311以及辅助薄层波导312的长度设定为相等仅是一种较优示例，在其他情况下，也可根据实际要求限定为其他结构，如条形中心波导311的长度稍短于或稍长于辅助薄层波导312的长度。
48.进一步的，输出段波导321在延伸方向上的长度与所述条形中心波导311在延伸方向上的长度比值范围可设定为1:1～1:50，具体的，输出段波导321的长度等于或大于条形中心波导311的长度；而在条形中心波导与辅助薄层波导312等长时，则输出段波导321的长度也至少要等于辅助薄层波导312的长度。示例性的，条形中心波导的长度可为20μm，而输出段波导321的长度对应的可为20μm、100μm、1000μm等。
49.在上述实施例中的辅助薄层型端面耦合器中，其具体的由soi平台和耦合结构构成，soi平台包括soi衬底100、埋氧层200以及二氧化硅包层300，而耦合结构包括位于二氧化硅包层300内的输入段波导和输出段波导321。其中，硅衬底100的厚度不小于7μm，埋氧层
200的厚度范围为2μm～5μm，所述二氧化硅包层300的厚度范围为10μm～15μm，且所述硅衬底100、埋氧层200以及二氧化硅包层300的宽度范围均为25μm～35μm。示例性的，硅衬底100、埋氧层200以及二氧化硅包层300的整体形状均可为长方体，且硅衬底100的厚度为7μm，埋氧层200的厚度为3μm，二氧化硅包层300的厚度为12μm，而硅衬底100、埋氧层200以及二氧化硅包层300的宽度均为30μm。
50.进一步的，各辅助薄层波导312的第一端端面的长边尺寸范围可为4μm～6μm，各辅助薄层波导312的第二端端面的长边尺寸范围可为0.6μm～1μm，各辅助薄层波导312的厚度可为15nm～25nm，条形中心波导311的垂直于延伸方向上的横截面形状为正方形，且条形中心波导311的横截面边长范围可为110nm～130nm，输出段波导321的第二端端面形状为矩形，且输出段波导321的第二端端面的长边尺寸范围可为400nm～500nm，输出段波导321的第二端端面的短边尺寸范围可为110nm～130nm。
51.在一具体实施中，端面耦合器的输入段波导的长度为20μm，输出段长度为980μm；位于条形中心波导311四周的辅助薄层是由四个完全相同的锥形辅助薄层波导312组成，各辅助薄层波导312的第一端端面宽度(第一端端面的长边尺寸)为5μm，厚度为20nm，第二端端面的宽度(第二端端面的长边尺寸)为0.8μm，厚度也是20nm；条形中心波导311整体为长方体结构，其端面的宽度和厚度都是120nm；四个辅助薄层波导312在第一端端面上围成的为封闭正方形，且各辅助薄层波导312的几何中心线与条形中心波导的中心线间距为2.5μm。输出段波导321的第一端端面与条形中心波导311的第二端端面完全对接且尺寸相等，即输出段波导321与条形中心波导311在相接处为无缝对接，即输出段波导321的第一端端面尺寸与条形中心波导311的第二端端面尺寸相同，而输出段波导321的第二端端面宽度(第二端端面的长边尺寸)为450nm，厚度(第二端端面的短边尺寸)为120nm。另外，为了进一步保护耦合结构防损坏，以及进一步减少光在受限空间内的功率衰减，输入段波导的第一端端面与端面耦合器的第一端端面之间间隔1μm～3μm的间隙距离。
52.进一步的，soi平台的衬底100是硅，折射率为3.48，埋氧层200和二氧化硅包层300的材料是二氧化硅，折射率是1.44；而辅助薄层波导312的材料是氮化硅，其折射率在1550nm波长下为2.016，条形中心波导311和输出段波导321的材料也是硅，折射率为3.48。
53.通过利用上述实施例中的辅助薄层型端面耦合器进行仿真得到图5至图9所示的仿真结果，图5为该端面耦合器的输入段波导的第一端端面的光场分布仿真图，图6为该端面耦合器的输入段波导的第一横截面的光场分布仿真图，图7为该端面耦合器的输入段波导的第二端端面的光场分布仿真图，图8为该端面耦合器的输出段波导321的第一横截面的光场分布仿真图，图9为该端面耦合器的输出段波导321的第二端端面的光场分布仿真图。其中输入段波导的第一横截面为位于输入段波导的第一端端面与第二端端面之间的截面，而输出段波导321的第一横截面为输出段波导321的第一端端面与第二端端面之间的截面。另外，在仿真过程中获知，来自单模光纤的光首先被端面耦合器输入端所捕获并且被逐步转移到条形中心波导311中，最后由输出段的倒锥形硅波导完成绝热传输；经过计算得到该端面耦合器的模式重叠效率是93.9％、模式传输效率为98.6％，总体的耦合效率是两个参数的乘积，即92.6％左右；此外，根据仿真结果还得出该结构的端面耦合器具有波长不敏感的特性。
54.通过上述实施例可以发现，本发明的辅助薄层型端面耦合器将多个辅助薄层波导
与条形中心波导进行组合可以使该端面耦合器捕获大量的光能量，并在输入端端面上形成叠加模场，因此可以提高单模光纤与端面耦合器输入端端面之间的模场重叠效率，并可将输入端端面捕获的光平稳的转移到条形中心波导中，从而降低了耦合器的耦合损耗以及减小了光束耦合器对波长的依赖性并提高了端面耦合器的耦合效率。
55.本发明中，针对一个实施方式描述和/或例示的特征，可以在一个或更多个其它实施方式中以相同方式或以类似方式使用，和/或与其他实施方式的特征相结合或代替其他实施方式的特征。
56.上述所列实施例，显示和描述了本发明的基本原理与主要特征，但本发明不受上述实施例的限制，本领域技术人员在没有做出创造性劳动的前提下对本发明做出的修改、等同变化及修饰，均应落在本发明技术方案保护的范围内。

技术特征：

1.一种辅助薄层型端面耦合器，其特征在于，所述辅助薄层型端面耦合器包括硅衬底、设置在硅衬底上的埋氧层和位于所述埋氧层的远离所述硅衬底的一侧的二氧化硅包层，所述二氧化硅包层内设有：输入段波导，所述输入段波导包括条形中心波导以及布置在所述条形中心波导外周的多个辅助薄层波导，所述条形中心波导以及各所述辅助薄层波导自所述端面耦合器的第一端朝向所述端面耦合器的第二端延伸，各所述辅助薄层波导在垂直于其延伸方向上的横截面形状均为长条状矩形，且各所述辅助薄层波导在延伸方向上各横截面的长边尺寸逐渐减小，所述多个辅助薄层波导的第一端端面的长边围成闭合方形，所述条形中心波导的第一端端面及各所述辅助薄层波导的第一端端面均位于所述端面耦合器的第一端端面内侧，所述条形中心波导的第二端端面及各所述辅助薄层波导的第二端端面均位于所述端面耦合器的第二端端面内侧，且各所述辅助薄层波导与所述条形中心波导之间均间隔有预设距离；输出段波导，其自所述条形中心波导的第二端朝向所述端面耦合器的第二端延伸，所述输出段波导的第一端与所述条形中心波导的第二端相接，以使所述输出段波导和所述条形中心波导之间可进行光耦合，所述输出段波导垂直于其延伸方向上的横截面面积沿延伸方向逐渐增大。2.根据权利要求1所述的辅助薄层型端面耦合器，其特征在于，所述辅助薄层波导的数量为四个，四个所述辅助薄层波导的第一端端面的长边围成正方形。3.根据权利要求1所述的辅助薄层型端面耦合器，其特征在于，各所述辅助薄层波导与条形中心波导之间的距离沿所述辅助薄层波导的延伸方向逐渐减小。4.根据权利要求3所述的辅助薄层型端面耦合器，其特征在于，各所述辅助薄层波导的平行于其延伸方向上的横截面形状为等腰梯形。5.根据权利要求1所述的辅助薄层型端面耦合器，其特征在于，所述输出段波导为倒锥形波导，且所述输出段波导的第一端端面形状为正方形，所述输出段波导的第二端端面形状为矩形。6.根据权利要求1所述的辅助薄层型端面耦合器，其特征在于，所述条形中心波导在延伸方向上的长度与各所述辅助薄层波导在延伸方向上的长度相等。7.根据权利要求6所述的辅助薄层型端面耦合器，其特征在于，所述输出段波导在延伸方向上的长度与所述条形中心波导在延伸方向上的长度比值范围为1:1～1:50。8.根据权利要求1至7中任意一项所述的辅助薄层型端面耦合器，其特征在于，所述硅衬底的厚度不小于7μm，所述埋氧层的厚度范围为2μm～5μm，所述二氧化硅包层的厚度范围为10μm～15μm，且所述硅衬底、埋氧层以及二氧化硅包层的宽度范围均为25μm～35μm。9.根据权利要求8所述的辅助薄层型端面耦合器，其特征在于，各所述辅助薄层波导的第一端端面的长边尺寸范围为4μm～6μm，各所述辅助薄层波导的第二端端面的长边尺寸范围为0.6μm～1μm，各所述辅助薄层波导的厚度为15nm～25nm，所述条形中心波导的垂直于延伸方向上的横截面形状为正方形，且所述条形中心波导的横截面边长范围为110nm～130nm，所述输出段波导的第二端端面形状为矩形，且所述输出段波导的第二端端面的长边尺寸范围为400nm～500nm，所述输出段波导的第二端端面的短边尺寸范围为110nm～130nm。
10.根据权利要求1所述的辅助薄层型端面耦合器，其特征在于，所述输出段波导的第一端端面与所述条形中心波导的第二端端面完全对接且尺寸相等。

技术总结

本发明提供一种辅助薄层型端面耦合器，包括硅衬底、埋氧层和二氧化硅包层，所述二氧化硅包层内设有：输入段波导，包括条形中心波导以及多个辅助薄层波导，各所述辅助薄层波导在垂直于其延伸方向上的横截面形状均为长条状矩形，且各辅助薄层波导在延伸方向上各横截面的长边尺寸逐渐减小，多个辅助薄层波导的第一端端面的长边围成闭合方形，条形中心波导的第二端端面及各辅助薄层波导的第二端端面均位于端面耦合器的第二端端面内侧，且各辅助薄层波导与条形中心波导之间均间隔有预设距离；输出段波导，输出段波导的第一端与条形中心波导的第二端相接，输出段波导垂直于其延伸方向上的横截面面积沿延伸方向逐渐增大。的横截面面积沿延伸方向逐渐增大。的横截面面积沿延伸方向逐渐增大。