特种光纤与平面光波光路芯片的耦合分析

摘要

锥形透镜光纤(TLF)和楔形光纤(WSF)是实现光纤与平面光波光路(PLC)芯片高效耦合的核心元件.数值模拟了MQW-PLC(多量子阱-平面光波光路)、TLF、WSF的出射光场,优化TLF结构参量为:拉锥长度300μm,锥角0.733°,透镜曲率半径13.485μm;设计了WSF-PLC间最佳耦合参量:楔形光纤楔角45°,端面圆柱透镜曲率半径2.5μm,SSC-MQW-PLC出射椭圆光斑长轴半径3.5μm,纵横比5,WSF-PLC间垂直方向和水平方向无偏移,纵向间距5.5μm.实验分析了TLF和WSF样品的出射光斑尺寸,与理论值误差小于3.2﹪.建立WSF-PLCSMF的耦合实验系统,在1.55μm波长处以单模光纤(SMF)作为出纤的相同条件下,发现WSF激励入射PLC比SMF和TLF作为入纤的耦合效率分别提高了24.827dB和16.22dB,为MQW-PLC芯片尾纤封装技术提供了实验原型.