（10)中的第二括號中的作用，即
發(fā)現(xiàn)方程（16):
[0105] 在方程（16)中，第一項來自于相位速度的錐變
而第二項起因于兩個
波導之間的耦合的錐變#這兩個項可以不被抵銷，因為 為了 dz JY 展示^如何關聯(lián)于波導寬度及它們的間隔的改變，使用有效折射率方法來獲得下列方 aZ

[0120] 在方程（18)中，括號中的第一項起因于分支波導的錐變
但它對
的作 用小，因為其系數(shù)中的兩個項的抵銷。括號中的第二項起因于兩個波導之間的耦合的錐變 因為兩個波導之間的間距有改變，而第三項起因于波導輸入耦合器的錐變

p 最后兩個項將某種程度地被抵銷。波長輸入耦合器經(jīng)常被設計成具有來自光源的有效耦合 并且沒有很多自由度可用以修正轉(zhuǎn)換器的設計。最終，耦合中的錐變對$的作用是占優(yōu) az 勢的。
[0121] 最佳分支錐變是其對方程（10)中的第一括號中的項、方程（10)中的第二括號中 的項、以及方程（5)中指數(shù)相位項的影響的妥協(xié)。分支波導寬度中的錐變導致兩個波導之 間的耦合系數(shù)k的更快速變化，并因此導致更大的
：的幅度隨著增加的錐變而 增大。分支錐變的效應以不同方式影響方程（10)的第一個括號中的項和方程（10)的第二 JY 個括號中的項々的增大主要在轉(zhuǎn)換器始端附近，在那里第一個括號中的項接近零。 az 根據(jù)方程（10)，|as(z) |_是2的函數(shù)，并確認對分支波導的錐變減小了簡正模轉(zhuǎn)換。
[0122] 圖6中示出使用具有錐形分支波導的波導配置的實施方式。過程600包括第一操 作602,該第一操作602提供具有波導輸入耦合器和錐形分支波導的波導配置。在操作604， 光在基礎波導模（例如TE。?；騎M。。）下被輸入到波導輸入親合器。在操作606,第一橫波導 模通過分支波導被轉(zhuǎn)換至較高次波導模（例如TEi?；騎M 1(])。在操作608,具有較高次波導 模的光被輸出。
[0123] 概括地說，本公開提供一種包括波導配置的光傳輸系統(tǒng)，該波導配置包括將光從 基波導?；蚝喺▽ｑ詈现凛^高次波導模的波導輸入耦合器。該波導配置包括分支波 導，該分支波導將輸入耦合器中的受激基礎波導模（例如TE。?；騎MJ轉(zhuǎn)換成較高次模（例 如TEi?；騎M 1(])。分支波導從其始端至其末端從寬到窄地錐變，并在一些實施方式中，在其末 端處的分支波導寬度近似等于或等于波導輸入耦合器的寬度，從而防止接合波導中TE。。的 激發(fā)。在一些實施方式中，波導輸入耦合器針對從光源與倒錐形的耦合效率而被優(yōu)化。接 合的波導寬度（例如波導適配器）可被設計成僅允許兩個模（例如TE。。和TEi。，或例如TM。。 和TM1Q)并可被優(yōu)化以使接合波導的較高次模（例如TEi。和TM i。模）和在耦合波導末端處 的奇簡正模之間的模場重疊最大化。
[0124] 上述的說明、示例和數(shù)據(jù)給出本發(fā)明的示例性實施例的結構、特征和用途的完整 描述。由于可作出本發(fā)明的許多實施例而不偏離本發(fā)明的精神和范圍，因此本發(fā)明基于下 面所附的權利要求書。此外，不同實施例的結構特征可被組合在又一實施例中而不背離所 述權利要求書。
【主權項】
1. 一種裝置，包括： 波導輸入耦合器，其包括具有遠端寬度的遠端和具有近端寬度的近端； 錐形的分支波導，其包括具有遠端寬度的遠端和具有近端寬度的近端，所述分支波導 遠端寬度大于所述分支波導近端寬度；以及 波導適配器，其物理地連接至所述波導輸入耦合器近端并物理地連接至所述分支波導 近端； 所述波導輸入耦合器、所述分支波導和所述波導適配器被配置成將具有基橫波導模的 輸入信號轉(zhuǎn)換成具有較高次波導模的輸出光。2. 如權利要求1所述的裝置，其特征在于，所述分支波導具有弧形中線。3. 如權利要求2所述的裝置，其特征在于，所述分支波導具有由余弦或類余弦曲線定 義的中線。4. 如權利要求1所述的裝置，其特征在于，所述分支波導從所述分支波導遠端向所述 分支波導近端線性地錐變。5. 如權利要求1所述的裝置，其特征在于，在每個近端連接至所述波導耦合器之處，所 述波導輸入耦合器近端寬度基本等于所述分支波導近端寬度。6. 如權利要求1所述的裝置，其特征在于，所述波導輸入耦合器和所述分支波導具有 在它們之間的，從所述遠端的每一個至所述近端的每一個的間隙。7. 如權利要求1所述的裝置，其特征在于，在每個近端連接至所述波導適配器之處，所 述波導輸入耦合器和所述分支波導具有在其間的間隙。8. 如權利要求1所述的裝置，其特征在于，所述波導輸入耦合器遠端寬度小于在所述 波導輸入耦合器近端連接至所述波導輸入適配器之處的所述波導輸入耦合器近端寬度。9. 如權利要求1所述的裝置，其特征在于，還包括被配置成將從所述波導適配器輸出 的較高次橫波導模光聚焦至目標的固體浸沒鏡。10. 如權利要求1所述的裝置，其特征在于，所述波導適配器被配置成將從所述波導輸 入耦合器和所述分支波導輸出的較高次橫波導模光引導至目標。11. 如權利要求1所述的裝置，其特征在于： 所述波導輸入耦合器遠端寬度小于所述波導輸入耦合器近端寬度； 所述錐形分支波導的中線由余弦或類余弦曲線定義；以及 所述波導輸入耦合器近端寬度與所述分支波導近端寬度相同。12. 如權利要求1所述的裝置，其特征在于，所述波導輸入耦合器、所述分支波導和所 述波導適配器被配置成將具有橫電（TE)或橫磁（TM)波導模TE。?；騎M。。的輸入光轉(zhuǎn)換成具 有較高次TE或TM波導模的輸出光。13. -種裝置，包括： 包括具有近端寬度的近端的波導輸入耦合器，所述波導輸入耦合器被配置成接收具有 第一橫波導模的光； 分支波導，其包括具有遠端寬度的遠端和具有近端寬度的近端，所述分支波導遠端寬 度大于所述分支波導近端寬度；以及 波導適配器，其可操作地連接至所述波導輸入耦合器近端并可操作地連接至所述分支 波導近端，其中所述波導輸入耦合器、所述分支波導和所述波導適配器被配置成防止所述 光在所述第一波導模下的激發(fā)。14. 如權利要求13所述的裝置，其特征在于，所述波導輸入耦合器、所述分支波導和所 述波導適配器被進一步配置成允許所述光在較高次波導模下的激發(fā)。15. 如權利要求14所述的裝置，還包括光源和等離激元換能器，其中所述波導適配器 被配置成將所述較高次波導模光引導至所述目標。16. 如權利要求13所述的裝置，其特征在于，所述波導適配器具有近似等于或大于所 述波導輸入耦合器近端寬度和所述分支波導近端寬度之和的輸入寬度。17. 如權利要求13所述的裝置，其特征在于，所述波導輸入耦合器進一步具有包括遠 端寬度的遠端，并且所述波導輸入耦合器遠端寬度小于所述波導輸入耦合器近端寬度。18. 如權利要求13所述的裝置，其特征在于，所述波導輸入耦合器被配置成接收具有 第一橫電（TE)或橫磁（TM)波導模的光。19. 一種方法，包括： 將具有第一橫波導模的光耦合到波導輸入耦合器中； 經(jīng)由所述波導輸入耦合器和與所述波導輸入耦合器物理地間隔開的錐形的分支波導 將具有所述第一波導模的光轉(zhuǎn)換成具有較高次波導模的光；以及 將具有所述較高次波導模的光從連接至所述波導輸入耦合器且連接至所述錐形的分 支波導的波導適配器輸出。20. 如權利要求19所述的方法，其特征在于，所述第一橫波導模是TE。。且所述較高次 TE模是TE10。21. 如權利要求19所述的方法，其特征在于，所述第一橫波導模是TM。。且所述較高次 TM模是TM1(]。22. 如權利要求19所述的方法，還包括： 使所述輸出的較高次模光撞擊到目標上。23. 如權利要求22所述的方法，其特征在于，所述目標是等離激元換能器。
【專利摘要】本公開涉及分支波導配置。根據(jù)本公開的一種裝置，包括波導輸入耦合器、錐形的分支波導以及物理地連接至波導輸入耦合器近端并物理地連接至分支波導近端的波導適配器。波導輸入耦合器包括具有遠端寬度的遠端和具有近端寬度的近端。錐形的分支波導包括具有遠端寬度的遠端和具有近端寬度的近端，分支波導遠端寬度大于分支波導近端寬度。波導輸入耦合器、分支波導和波導適配器被配置成將具有基橫波導模的輸入信號轉(zhuǎn)換成具有較高次波導模的輸出光。
【IPC分類】G02B6/24, G02B6/125
【公開號】CN105353464
【申請?zhí)枴緾N201510133287
【發(fā)明人】彭初兵
【申請人】希捷科技有限公司
【公開日】2016年2月24日
【申請日】2015年3月25日
【公告號】US9322997, US20150279394