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龙图腾网获悉电子科技大学申请的专利一种低损耗波分复用器耦合优化方法获国家发明授权专利权，本发明授权专利权由国家知识产权局授予，授权公告号为：CN119575548B 。

龙图腾网通过国家知识产权局官网在2025-10-10发布的发明授权授权公告中获悉：该发明授权的专利申请号/专利号为：202410907385.3，技术领域涉及：G02B6/122；该发明授权一种低损耗波分复用器耦合优化方法是由张崇富;刘家瑜;陈家鸿;刘清然;胡鹏举设计研发完成，并于2024-07-08向国家知识产权局提交的专利申请。

本一种低损耗波分复用器耦合优化方法在说明书摘要公布了：本发明公开了一种低损耗波分复用器耦合优化方法，属于波分复用器的光耦合技术领域。本发明首先利用肋条锥形与大芯光纤匹配，将模式尺寸适度减小，解决了大芯光纤中的模式转换问题，在优化过程，运用模态重叠分析确定两级锥形的输入尺寸，运用EME光传播内嵌扫描确定双锥最佳高度和高性能长度范围。其次，利用倒锥形将减小的模式耦合到亚微米硅波导中，配合倒锥多级串联结构，保证了耦合器高转换效率的同时，还能最小化所需的空间。本发明中采用肋锥结构，兼具高耦合效率和紧凑的尺寸设计，对光纤和芯片之间的耦合具有高容差性，适用于不同平台的光子集成电路；本发明中采用的多级锥形串联结构，在TM极化光下表现良好。

本发明授权一种低损耗波分复用器耦合优化方法在权利要求书中公布了：1.一种低损耗波分复用器耦合优化方法，其特征在于，包括： 设置双级锥度耦合器的结构：该双级锥度耦合器包括级联的肋锥形波导、倒锥形波导和输出波导；其中，肋锥形波导为两个子肋锥形波导构成的堆叠结构，两个子肋锥形波导的长度、肋腔高度和底边长度均相同，两个子肋锥形波导的底端面构成双级锥度耦合器的矩形输入面，并且两个子肋锥形波导的肋锥尖端的端面为矩形，两个子肋锥形波导的肋锥尖端的端面长度相同，端面宽度不同，位于上方的子肋锥形波导的肋锥尖端的端面宽度更小；倒锥形波导为多级锥形波导串联形成的串联结构，肋锥形波导的下方子肋锥形波导的肋锥尖端与倒锥形波导的尖端波导相连，从双级锥度耦合器的矩形输入面进入的光经肋锥形波导进入倒锥形波导的尖端波导，再逐级前进至倒锥形波导的最后一级，最终到达末端的输出波导； 通过下列优化步骤对双级锥度耦合器的结构参数进行优化： 步骤1，设计边缘耦合器的基础结构，通过模态重叠分析对边缘耦合器的输入面尺寸H×W以及光纤位置进行有限差分本征模FDE优化；计算不同输入面尺寸H×W所对应的模态重叠率overlap，基于最高overlap所对应的输入面尺寸H×W得到输入面尺寸的优化结果； 再将该优化结果所对应的输入面尺寸H×W作为双级锥度耦合器的矩形输入面尺寸，其中，H为双级锥度耦合器的肋锥形波导的子肋锥形波导的肋腔高度h′的两倍，W为子肋锥形波导的底边长度； 步骤2，在边缘耦合器的中间波导引入肋锥形结构并优化，获取双级锥度耦合器的肋锥形波导； 步骤201，基于最小制造宽度确定肋锥形波导的上方的子肋锥形波导的最窄肋锥尖端宽度Wrib，其中，肋锥形波导的下方的子肋锥形波导的肋锥尖端宽度比Wrib大； 步骤202，设置双级锥度耦合器肋锥形波导的肋锥长度lengthr和倒锥形波导的倒锥长度lengtht的值域，在子肋锥形波导的肋腔高度h′和倒锥形波导的倒锥高度相同的前提下，在仿真平台上搭建双级锥度耦合器结构，在满足指定的光传播的转换效率阈值的肋锥长度lengthr和倒锥长度lengtht的仿真取值中，基于最高转换效率筛选肋锥长度lengthr和倒锥长度lengtht的最优取值，得到初始的最优肋锥长度lengthr和最优倒锥长度lengtht； 步骤203，基于期望的倒锥高度和肋锥高度的最优比例和确定的双级锥度耦合器的矩形输入面的高度H，得到倒锥高度h的初始优选值； 以倒锥高度h的初始优选值为基准值，调整倒锥高度h的取值，并就每一个取值在仿真平台上搭建双级锥度耦合器结构，在满足指定转换效率阈值的肋锥长度lengthr和倒锥长度lengtht的仿真取值中筛选出最高转换效率所对应的肋锥长度lengthr和倒锥长度lengtht，得到倒锥高度h的当前取值的最优肋锥长度lengthr和最优倒锥长度lengtht； 基于最小倒锥高度h所对应的最优肋锥长度lengthr和最优倒锥长度lengtht得到最终的最优肋锥长度lengthr和最优倒锥长度lengtht；或者在最高转换效率所对应的最优肋锥长度lengthr和最优倒锥长度lengtht中筛选出最小倒锥高度h所对应的值得到最终的最优肋锥长度lengthr和最优倒锥长度lengtht； 步骤3，优化双级锥度耦合器的倒锥形波导； 步骤301，基于最小制造宽度确定倒锥形波导的最小输入宽度，以步骤2所确定的最终的最优肋锥长度lengthr和最优倒锥长度lengtht所对应的倒锥高度h的值为基准，调整倒锥高度h的取值，仿真获取每个取值下的转换效率，基于最大转换效率所对应的取值和最小输入宽度得到倒锥形波导的最优输入尺寸； 步骤302，确定倒锥形波导的倒锥形状，对每一种仿真的倒锥形波导的外形轮廓形状，固定倒锥形波导的输入宽度和输出宽度，获取其对应的转换效率与倒锥长度的关系曲线，将转换效率高且倒锥长度小的外形轮廓形状作为倒锥形状； 步骤303，优化倒锥形波导的串联结构： 步骤303-1，固定当前级锥形波导的输入宽度wi和输出宽度wo，获取不同锥形角度θ下的倒锥长度lengtht，并通过仿真获得不同锥形角度θ下传播的转换效率； 其中，θ与lengtht，wi，wo之间的关系为：x表示以倒锥形波导的输入端为水平轴x的起点的横坐标； 对于串联结构的第一级锥形波导，输入宽度wi为倒锥形波导的的最小输入宽度，理论上是越细越好，但制作工艺会有限制，本发明中取0.2微米；输出宽度wo为倒锥形波导的期望的输出宽度；从串联结构的第二级锥形波导开始，输入宽度wi为前一级锥形波导的输出宽度，输出宽度wo为倒锥形波导的期望的输出宽度； 基于满足目标转换效率的锥形角度θ得到当前级锥形波导的可接受的最大锥形角度θb，并基于该最大锥形角度θb所对应的倒锥长度lengtht得到当前级锥形波导的初始长度Lb； 步骤303-2，固定当前级锥形波导的输入宽度wi和最大锥形角度θb，以初始长度Lb为当前级的锥形波导的锥形长度上限，获取不同长度取值下的输出宽度wo，并通过仿真获得不同长度取值下所对应的光传播的转换效率； 基于满足目标转换效率的长度得到当前级锥形波导的最优长度La，并基于最大锥形角度θb和当前的输入宽度wi，最优长度La及其对应的输出宽度wo得到当前级锥形波导的优化结构； 步骤303-3，基于步骤303-2中所获得的输入宽度wi，最优长度La和输出宽度wo根据公式计算位于每个x取值的锥形宽度Wx，基于锥形宽度Wx，输入宽度wi，最优长度La，输出宽度wo和最大锥形角度θb得到当前级锥形波导的优化结构； 步骤303-4，以当前级锥形波导的输出宽度wo作为后一级锥形波导的初始输入宽度，重复步骤303-1至步骤303-3，直到当前所有级的锥形波导的总长度接近步骤2得到的最终的最优最优倒锥长度lengtht。

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