高效率低向上反射的氮化硅光栅耦合器

氮化硅材料相比硅材料具有插入损耗低、热稳定性好、制作容差大及相对误差容忍度高的优点,引起了人们广泛的关注和极大的研究兴趣.光栅耦合器作为光芯片与片外光源的接口,以其优良的光耦合性能、放置位置灵活和便于晶圆级在线测试等诸多优点,在很多应用领域已经占据了越来越重要的位置.本文设计了一种基于氮化硅材料的垂直耦合的光栅耦合器,采用变迹光栅结构,实现了对入射光的垂直耦合.在1 550nm波长处,在带有衬底金属反射镜的情况下单向传输的耦合效率达到了79.5％,不引入金属反射镜的器件仍然能达到57.8％的耦合效率值,能很好地实现单向垂直光耦合的性能.对比同类型的硅材料的光栅耦合器,本设计在垂直输入耦合时向上反射的光损耗极低仅为0.29％,大大减弱了器件的负二阶上反射对光纤中入射光引起的串扰.这个设计对氮化硅光栅耦合器的实际制作有一定的参考价值.