常见的垂直耦合光栅示意图如下,
在红色的高折射率区间,透明填充氧化硅的低折射率区间,由于折射率差,导致光会出现端面反射。
要提高垂直耦合光栅与光纤的效率,将需要降低反射率R
降低反射率R,就需要降低折射率差
以Luxtera(Cisco)用的比较多的垂直耦合方式为例,聊一下降低折射率差,降低反射,提高耦合效率的方法
Luxtera的产品以并行单模为例,CWDM4的合分波系列为辅。在《行业报告-用于光模块的硅光集成芯片技术与市场》第240-257页第五章硅光集成的应用领域分析,对于波长不敏感的并行单模和相干,硅光有优势,对于波长敏感的CWDM4、LWDM4、FR4....等等,则没有早期优势。
并行单模是垂直耦合光栅与多个光纤(带)做耦合,(匡备注,光纤的耦合在行业报告第160-194页)。
由于无法(早期)采用硅光集成很难实现合分波设计,Luxtera的垂直耦合光栅是通过透镜与TFF介质膜滤波器做多路的透反射处理,实现的外置CWDM设计。激光器也是外置的,采用内置激光器的设计在行业报告的第73-106页以及134-139页。
外置激光器与硅光集成芯片的组装在行业报告的第139-159页。
虽然PSM4和CWDM4的垂直耦合光路略有差异,不过对光栅而言,设计时增加耦合效率,降低反射率是通过的。
改变折射率差的突变,有两个方法,一个是用阶梯式光栅,把只有两个折射率的分布,设计成渐变的三折射率的界面,两两之间的折射率变小,反射降低,耦合效率提高。
其次是在SSC模斑转换逐步夸大的过程中,插入倒三角的刻蚀区域,降低SSC到光栅第一个台阶的折射率突变,降低反射率,提高耦合效率。
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