绪:
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在硅光子技术的宏伟蓝图里,一个微小却至关重要的环节,始终挑战着工程师们的智慧:如何让来自标准单模光纤中的光,高效地“挤进”尺寸小得多的芯片波导?这道横亘在光纤与芯片之间的“连接鸿沟”,源于二者模场尺寸的天然失配,直接耦合的损耗之高,足以让整个系统的性能大打折扣。
那么,这道难题是否有解?答案是肯定的。行业内在封装激光器、调制器时,早已娴熟运用自由空间透镜技术,或将透镜直接集成在光纤端面,制成透镜光纤,作为初步的模斑转换方案。然而,这些方法并非硅光集成的终极答案。
真正在芯片层面实现高效、紧凑集成的希望,落在了平面光波导模斑转换器上,尤其是其楔形(锥形)结构。它通过在芯片上精巧地设计波导的几何形状,引导光场平缓过渡,从而实现光斑尺寸的完美转换。这其中,又衍生出正向与反向两种截然不同的技术路径:一个选择在输入端“由宽变窄”来迎接光纤,另一个则大胆地“由窄变宽”,通过极端的结构设计让光场先扩散再被捕获。
究竟哪种结构能在性能、尺寸与工艺复杂度之间取得最佳平衡?中科院提出的狭缝式结构又带来了哪些新的突破与挑战?
本文将带您深入硅光芯片的耦合前线,系统剖析各类楔形模斑转换器的工作机理,对比其优劣与适用场景
硅光子芯片里的光波导,它的模场尺寸和数值孔径,跟标准的单模光纤通常是对不上的。

