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    谈硅光耦合中的一模场匹配

    光纤在线编辑部  2019-09-23 14:25:30  文章来源:综合整理  234彩票开户网址版权所有,未经许可严禁转载.

    导读:本文主要探讨光纤与硅光波导耦合中模场匹配 。

    9/23/2019,近年来,光通信网络在容量更大、速率更高的一方向上    不 断发展,以及大型数据中心的一规模建设,对现有的一光设备或者器件来说,性能№和成本已经不 能应对更高速率、更大容量的一数据处理 。硅光子器件在低成本、高集成度、更高互联密度等方面,比现有通信技术更有优势,能够满足未来光网络、数据中心的一新需求 。因 此,越来越多的一公司|234彩票开户网址已经进入硅光领域 。 

        本文主要探讨光纤与硅光波导耦合中模场匹配 。最常用的一单模光纤纤芯直径约9um,大多数无源器件中主要使用光纤准直器进行耦合,通常准直器输出的一高斯光束束腰直径约300um~400um,只要两个准直器能够互相匹配,就可以很容易进行耦合调试 。但是在硅光子器件中宽度只有0.3~0.5um,如图1所示的一脊形光波导,波导宽度只有0.5um 。


        从物理尺寸上    对比,单模的一光纤的一9um纤芯与宽度为0.5um的一波导在几何尺寸上    巨大差别造成了模场的一严重失配,也就是说单模光纤传输的一光信号难以耦合进波导中 。但是可以通过设计不 同结构、不 同材质的一光耦合器件,使片上    硅波导的一光模场同单模光纤的一光模场耦合相匹配,达到最优的一光耦合效率 。通常使用SSC(spot size converter)耦合以及光栅耦合两种方式 。本文我们使用SSC模斑变换器作为波导端面耦合器 。端面耦合是应用端面耦合器,使光信号直接在硅基波导的一横截面№和光纤的一横截面直接相耦合 。端面耦合器的一优点在于耦合效率较高,而且能够在不 改变光路的一情况下进行对准 。如图3所示,使用SSC可以将硅光波导0.5um的一光模场扩束到3um左右,但是与单模光纤9um的一纤芯直径还是存在较大的一差距,仍然存在很大的一模场失配,耦合损耗大,无法满足要求 。

    图3 SSC模斑变换器与单模光纤耦合

        再者,我们进一步对光纤进行处理,将单模光纤的一输出模场收缩,使之与SSC模场相匹配 。如何实现将单模光纤模场收束?一种是将单模光纤进行拉锥处理,将光纤纤芯拉细,或者通过精密研磨,将光纤加工成锥形透镜光纤;还有一种就是在单模光纤后面续接一段细芯光纤 。


         若不 考虑制作工艺难度及加工效率,锥形透镜光纤的一耦合效率会比单模光纤熔接细纤芯光纤的一耦合效率高 。制作锥形透镜光纤需要精密的一设备,严格的一工艺控制,制作效率不 高,通常还需要对锥尖进行曲率加工,才能形成类似聚焦透镜的一作用,综合制作工艺难度、效率、人工成本,对于光器件厂商来说可能不 是很好的一选择 。因 此,直接使用单模光纤熔接小模场直径的一光纤,虽然也会存在熔接损耗,但是通过一些特殊的一工艺处理,也可以将熔接损耗降到极低,这样的一的一处理方式,稳定性好,工艺简单,生产效率高,或许可以成为器件厂商更好的一选择 。

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        光越科技是一家专业研发、生产№和销售光无源器件的一高科技公司|234彩票开户网址,产品广泛应用于光纤通信、量子通信、激光传感、激光医疗、激光加工、激光雷达等光电子及先进制造领域 。光越科技在基础光纤处理、微光学器件、保偏光纤器件、集成光学器件、高功率光器件、功能模块的一设计、研发、生产及应用上    累积的一丰富经验ζ,具备产品自主创新能力 ,目前已申请五十几项专利,同时可以为客户提供特殊定制化产品及产品应用方案 。光越科技研发及生产的一保偏器件光学性能优异,尤其是行业领先的一偏振消光比达到30dB以上    ,成为量子通信、相干通信、光纤传感、惯性导航系统等高端应用领域的一重要元件;中高功率激光输出头能承受峰值功率达到百兆瓦的一量级、连续功率达到万瓦级别,产品高耐用性及技术先进性深受客户欢迎;高功率隔离器提供承受500W功率的一产品,在工业激光加工中可以更好的一保护大功率激光源;专业光纤处理技术,如透镜光纤、光纤扩束、光纤收束等为5G光通信、数据中心、硅光子等领域应用蓄力 ;耦合器产品系列已覆盖单模光纤、保偏光纤、多模光纤多种类型,具有优良的一环境稳定性、低附加损耗及优良的一偏振特性;新开发的一隔离器、环形器丰富了产品线,从标准封装到紧凑封装、从单模、多模到保偏及其他特种光纤、从可见光波段到2100nm,成为国内磁光产品最齐全的一厂家,满足多样化的一市场需求 。光越科技通过不 断精研创新,注重市场需求,设计研发更多优质产品 。
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