基于硅基砖砌型亚波长光栅的紧凑型模式转换器

亚波长光栅可以等效为均匀介质,具备可控的双折射、色散和各向异性等优势,有利于设计高性能的光子器件.尽管目前传统的亚波长光栅结构只需要单步刻蚀,然而通常需要100 nm及以下的制造分辨率,这对当前主流的晶圆级硅光子芯片制造技术来说比较困难.亚波长光栅的各向异性可以通过引入砖砌型拓扑结构来进一步设计,从而在设计中提供额外的自由度,同时还可以降低制造分辨率需求(> 100 nm).本文提出并研究了基于硅基砖砌型亚波长光栅的紧凑型TE₀-TE₁和TE₀-TE₂模式转换器,其中砖砌型亚波长光栅的最小特征,尺寸为145nm.实现了TE₀模式到TE₁模式和TE₂模式的转换,转换区域长度分别为9.39μm和11.27μm.测试结果表明,在68 nm (1512—1580 nm,受限于激光器调谐范围和光栅耦合器)带宽内,插损和串扰分别小于2.5 dB和-10 dB.