CN116540355A - 基于条形脊形波导混合结构的光学多模干涉耦合器 - Google Patents

Abstract

本发明提供一种基于条形脊形波导混合结构的光学多模干涉耦合器，涉及集成光学领域。该耦合器一体化成形，从信号的输入至输出方向依次包括：脊形结构的单模输入波导、锥形渐变输入波导，条形结构的多模波导、脊形结构的锥形渐变输出波导、单模输出波导。脊形结构的波导包括脊部波导和平板区波导；单模输入波导的脊部波导宽度与锥形渐变输入波导的最小脊部波导宽度相等；锥形渐变输入波导的最大脊部波导宽度之和小于多模波导的宽度；锥形渐变输出波导的最大脊部波导宽度之和小于多模波导的宽度；锥形渐变输出波导的最小脊部波导宽度与单模输出波导的脊部宽度相等。基于上述耦合器，组成电子元器件的结构，无需使用传统渐变转换结构。

Description

基于条形脊形波导混合结构的光学多模干涉耦合器

技术领域

本发明涉及集成光学技术领域，具体涉及一种基于条形脊形波导混合结构的光学多模干涉耦合器。

背景技术

在现代光通信***中，随着对光功能需求的不断提升，光芯片上需要同时使用大量的光开关调制单元，以实现复杂的光路由和光信息处理功能。典型应用为高速电光开关阵列。

现有的光开关调制单元中，往往需要利用条形波导与脊形波导的转换过渡结构，将条形光分束器、条形光合束器与脊形调制臂波导相连接。因此，在光芯片内部需要大量的条形波导与脊形波导的转换结构。

由于转换结构的长度较长，在需要大量重复使用过渡转换结构的情况下，将会增大光学器件的尺寸和光芯片的整体面积，从而降低了***芯片的集成度。

发明内容

(一)解决的技术问题

针对现有技术的不足，本发明提供了一种基于条形脊形波导混合结构的光学多模干涉耦合器，解决了现有技术中***芯片的集成度较低的问题。

(二)技术方案

为实现以上目的，本发明通过以下技术方案予以实现：

在本发明的第一方面，提供了一种基于条形脊形波导混合结构的光学多模干涉耦合器，

所述光学多模干涉耦合器从信号的输入至输出方向，依次包括：脊形结构的单模输入波导、脊形结构的锥形渐变输入波导、条形结构的多模波导、脊形结构的锥形渐变输出波导、脊形结构的单模输出波导；

所有脊形结构的波导包括脊部波导和平板区波导；

其中，所述单模输入波导的脊部波导宽度与所述锥形渐变输入波导的最小脊部波导宽度相等；

所述锥形渐变输入波导的最大脊部波导宽度之和小于所述多模波导的宽度；

所述锥形渐变输出波导的最大脊部波导宽度之和小于所述多模波导的宽度；

所述锥形渐变输出波导的最小脊部波导宽度与所述单模输出波导的脊部宽度相等。

可选的，所述单模输入波导的脊部波导与所述单模输出波导的脊部波导尺寸相同；

所述锥形渐变输入波导的脊部波导和所述锥形渐变输出波导的脊部波导尺寸相同。

可选的，所述多模波导位于所述光学多模干涉耦合器的中间区域；所述锥形渐变输入波导和所述锥形渐变输出波导分别位于所述多模波导的两侧，且与所述多模波导直接相连。

可选的，若所述光学多模干涉耦合器为1×2耦合器，则单模输入波导、锥形渐变输入波导和多模波导的数量均为1，所述锥形渐变输出波导、单模输出波导的数量均为2；

所述2个锥形渐变输出波导、所述2个单模输出波导，均关于所述多模波导的横向中心轴上下对称分布。

可选的，若所述光学多模干涉耦合器为2×1耦合器，则单模输入波导、锥形渐变输入波导的数量均为2，所述多模波导、锥形渐变输出波导、单模输出波导的数量均为1；

所述2个锥形渐变输入波导、所述2个单模输入波导，均关于所述多模波导的横向中心轴上下对称分布。

可选的，所述平板区波导的厚度根据所述光学多模干涉耦合器的顶硅层的厚度进行调节；所有脊形波导的脊部波导宽度根据所述光学多模干涉耦合器的顶硅层的厚度进行调节；

具体的，所述顶硅层的厚度为3μm，所述平板区波导的厚度为1.3μm；所述锥形渐变输入波导的最小脊部波导宽度为2.2μm；所述锥形渐变输入波导的最大脊部波导宽度为2.5μm。

可选的，在所述光学多模干涉耦合器中，所述多模波导的长度为70μm；所述渐变输出波导的脊形波导的长度为10μm。

(三)有益效果

本发明提供了一种基于条形脊形波导混合结构的光学多模干涉耦合器。与现有技术相比，具备以下有益效果：

本发明提供了一种基于条形脊形波导混合结构的光学多模干涉耦合器，光学多模干涉耦合器一体化成形，从信号的输入至输出方向依次包括：脊形结构的单模输入波导、脊形结构的锥形渐变输入波导、条形结构的多模波导、脊形结构的锥形渐变输出波导、脊形结构的单模输出波导；所有脊形结构的波导包括脊部波导和平板区波导；其中，所述单模输入波导的脊部波导宽度与所述锥形渐变输入波导的最小脊部波导宽度相等；所述锥形渐变输入波导的最大脊部波导宽度之和小于所述多模波导的宽度；所述锥形渐变输出波导的最大脊部波导宽度之和小于所述多模波导的宽度；所述锥形渐变输出波导的最小脊部波导宽度与所述单模输出波导的脊部宽度相等。基于上述处理，本发明将脊形的传输波导与条形的多模波导界面处直接相连，基于多模干涉耦合器的多模激发原理，使脊形单模波导内的光信号在条形结构的多模波导的界面处，同时完成波导内多模式的激励和波导结构的转变，无需使用传统的渐变形条形脊形波导转换结构，有效缩减了电子元器件的长度，提高了器件的集成度。

附图说明

为了更清楚地说明本发明实施例或现有技术中的技术方案，下面将对实施例或现有技术描述中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本发明的一些实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。

图1为现有技术中1×2端口的耦合器一种结构示意图；

图2为本发明提供基于MZI的电光开关单元的原理示意图；

图3为本发明提供的一种电光开关单元的结构示意图；

图4为本发明提供的一种现有条形脊形波导转换结构的示意图；

图5为本发明提供的一种MZI光开关单元与单模传输波导连接后的结构示意图；

图6为本发明提供的一种基于条形脊形波导混合结构的光学多模干涉耦合器的结构示意图；

图7为本发明提供的1×2光学多模干涉耦合器的俯视图；

图8为本发明提供的1×2耦合器的脊形波导的横截面；

图9为本发明提供的1×2耦合器条形多模波导的横截面图；

图10为本发明提供的基于条形脊形波导混合结构的1×1MZI光开关原理图。

具体实施方式

为使本发明实施例的目的、技术方案和优点更加清楚，对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有作出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本发明保护的范围。

本发明实施例通过提供一种基于条形脊形波导混合结构的光学多模干涉耦合器，避免了条形波导与脊形波导之间的传统转换结构，解决了现有技术***芯片的集成度较低的问题。

本申请实施例中的技术方案为解决上述技术问题，总体思路如下：

在厚硅平台下的应用场景中，脊形结构的单模波导可以实现超低损耗的光传输，条形结构的光分束器可以在紧凑尺寸下完成光分束功能。

在实际的应用中，需要经常同时使用脊形的单模传输波导与条形的多模波导。比如在基于马赫-增德尔相移调制的电光开关中，包含了两个条形1×2光分束器、两个脊形调制臂波导、两个输入及输出的传输波导。在条形波导与脊形波导的连接处，需要进行波导结构转换。

现有技术的方案为基于渐变结构的过渡转换结构，但会增大单元器件的长度尺寸，尤其在大规模使用相移调制开关阵列时，需大量使用渐变过渡形条形脊形波导转换结构。

本发明提供了一种基于条形脊形波导混合结构的光学多模干涉耦合器，将脊形的传输波导与条形的多模波导界面处直接相连，基于多模干涉耦合器的多模激发原理，使脊形单模波导内的光信号在条形结构的多模波导的界面处，同时完成了波导内多模式的激励和波导结构的转变，无需使用传统的渐变形条形脊形波导转换结构，有效缩减了电子单元器件的长度，提高了器件的集成度。

为了更好的理解上述技术方案，下面将结合说明书附图以及具体的实施方式对上述技术方案进行详细的说明。

首先，对本发明中的基础概念进行介绍。

目前，在硅基光子学领域，以多模干涉耦合为原理的光耦合器被广泛应用于各类光学功能结构中。

其中，多模干涉耦合原理是利用多模光波导内不同模式之间的传输效应：不同光模式的传播常数不同，因而会在沿传播方向上的不同距离处发生不同相位的多模式干涉叠加，进而形成不同的干涉图样并实现不同输出端口的光分束效果。

从波导结构而言，多模干涉耦合器的核心区域是一个宽波导，内部支持不同的光模式传输。该核心区域可以采用条形结构，也可以采用脊形结构。通常，在宽波导核心区域的两侧还会有若干数量的输入波导与输出波导，输入波导与输出波导负责连接宽波导核心区域和耦合器外部的单模传输波导。参见图1，图1为现有技术中1×2端口的耦合器一种结构示意图。对于常见的1×2端口的耦合器，两种结构如图1所示。

电光开关是一种广泛应用于通信***的光路由器件。例如，基于MZI(Mach–Zehnder Interferometer，马赫增德尔干涉仪)的光开关单元为1×1端口结构，其内部使用电学马赫-增德尔调制臂波导、光分束器及光合束器。参见图2，图2为本发明提供基于MZI的电光开关单元的原理示意图。

现有技术中，基于自由载流子色散原理的电光开关单元被广泛应用于高速光电集成芯片中。为了对该电光开关单元中的调制臂波导施行不同浓度和类形的载流子掺杂，两条调制臂波导往往为脊形结构。且为了实现电光开关单元中的电光调制，在调制臂波导的两侧分别设置为1×2光分束器和2×1光合束器。其中，1×2光分束器和2×1光合束器都可以用1×2端口的多模干涉耦合器来实现。

在厚硅平台下，基于多模干涉耦合原理的条形结构光分束器的性能往往优于基于脊形结构的光分束器，因此为了构成基于MZI的电光开关，就需要将脊形结构的调制臂波导与条形结构的光分束器结合使用，其示意图如图3所示。图3为本发明提供的一种电光开关单元的结构示意图。

由图3可知，当电光开关单元内同时包含脊形结构的调制臂波导与条形结构的多模干涉耦合器时，在条形波导与脊形波导之间，往往需要转换过渡结构以实现不同光波导结构的转换。在本发明中，将条形波导与脊形波导之间的转换结构称为条脊过渡结构。

传统的条形脊形波导转换结构为基于绝热渐变的过渡波导结构，其结构如图4所示，图4为本发明提供的一种现有条形脊形波导转换结构的示意图。

在厚硅平台中，条形结构的光分束器与脊形结构的波导调制臂具有良好的光学传输特性，为了实现基于MZI调制原理的光开关单元，需要使用条形波导与脊形波导的转换过渡结构来将条形光分束器、光合束器与脊形调制臂波导相连接。

除了在MZI电光开关单元内部需要使用条形波导与脊形波导的转换结构之外，在厚硅平台中单模的脊形波导可以实现超低损耗的光传输。因此在电光开关单元之外，使用脊形光波导来作为光路传输结构，而光开关单元的对外接口是1×2光分束器和2×1光合束器。如图5所示，图5为本发明提供的一种MZI光开关单元与单模传输波导连接后的结构示意图。

由于光分束器和光合束器采用的是高效率的条形结构，在将MZI光开关单元与低损耗厚硅脊形传输波导相连接时，光开关单元的输入输出端口同样会面临条形波导与脊形波导转换的问题，也需要条形波导与脊形波导的转换结构。

综上所述，在厚硅平台下的应用场景中，脊形的单模波导可以实现超低损耗的光传输，条形的光分束器可以在紧凑尺寸下完成光分束功能。在实际的应用中，经常需要同时使用脊形的单模传输波导与条形的光耦合器多模波导。比如在基于马赫-增德尔相移调制的电光开关中，就包含两个条形1×2光分束器、两个脊形调制臂波导、两个输入及输出传输波导。

因此，在条形波导与脊形波导的连接处需要进行波导结构转换，传统的方案为基于渐变结构的过渡转换结构，但这种方案需要的转换结构会增大单元器件的长度尺寸，尤其是大规模使用相移调制开关阵列的情况下，会大量使用渐变过渡形条形脊形波导转换结构。

为了避免使用条形波导与脊形波导的转换结构，本发明提供了一种基于条形脊形波导混合结构的光学多模干涉耦合器，参见图6，图6为本发明提供的一种基于条形脊形波导混合结构的光学多模干涉耦合器的结构示意图。

如图6所示，该光学多模干涉耦合器一体化成形，从信号输入至输出方向(即，从左至右)依次包括：脊形结构的单模输入波导、脊形结构的锥形渐变输入波导、条形结构的多模波导、脊形结构的锥形渐变输出波导、脊形结构的单模输出波导。

所有脊形结构的波导包括脊部波导和平板区波导。

其中，单模输入波导的脊部波导宽度与所述锥形渐变输入波导的最小脊部波导宽度相等。

锥形渐变输入波导的最大脊部波导宽度之和小于所述多模波导的宽度。

锥形渐变输出波导的最大脊部波导宽度之和小于所述多模波导的宽度。

锥形渐变输出波导的最小脊部波导宽度与所述单模输出波导的脊部宽度相等。

具体的，所述单模输入波导的脊部波导与所述单模输出波导的脊部波导尺寸相同。

所述锥形渐变输入波导的脊部波导和所述锥形渐变输出波导的脊部波导尺寸相同。

具体的，多模波导位于所述光学多模干涉耦合器的中间区域；所述锥形渐变输入波导和所述锥形渐变输出波导分别位于所述多模波导的两侧，且与多模波导直接相连。

若所述光学多模干涉耦合器为1×2耦合器，则单模输入波导、锥形渐变输入波导和多模波导的数量均为1，所述锥形渐变输出波导、单模输出波导的数量均为2。

所述2个锥形渐变输出波导、所述2个单模输出波导，均关于所述多模波导的横向中心轴上下对称分布。

若所述光学多模干涉耦合器为2×1耦合器，则单模输入波导、锥形渐变输入波导的数量均为2，所述多模波导、锥形渐变输出波导、单模输出波导的数量均为1。

所述2个锥形渐变输入波导、所述2个单模输入波导，均关于所述多模波导的横向中心轴上下对称分布。

所述平板区波导的厚度根据所述光学多模干涉耦合器的顶硅层的厚度进行调节；脊形波导的脊部波导宽度根据所述光学多模干涉耦合器的顶硅层的厚度进行调节。

具体的，所述顶硅层的厚度为3μm，所述平板区波导的厚度为1.3μm；所述锥形渐变输入波导的最小脊部波导宽度为2.2μm；所述锥形渐变输入波导的最大脊部波导宽度为2.5μm。

在一些实施例中，多模波导的长度为70μm，锥形渐变输出波导的脊形波导的长度l2为10μm。

参见图7，图7为本发明提供的1×2光学多模干涉耦合器的俯视图。如图7所示，该1×2光学多模干涉耦合器从左至到右依次为脊形结构的单模输入波导、脊形结构的锥形渐变输入波导、条形结构的多模波导、脊形结构的锥形渐变输出波导、脊形结构的单模输出波导。

参见图8，图8为本发明提供的1×2耦合器脊性波导的横截面。结合图8，首先需要确定输入脊形波导的单模条件以实现低损耗厚硅脊形单模波导，利用光学仿真软件，在3μm厚度的厚硅平台条件下，可以获得满足单模条件的脊形波导宽度，在本发明中w1的长度为2.2μm以实现单模脊形波导。

锥形渐变输入波导的脊形波导部分是一段宽度渐变的脊形波导，其宽度从脊形波导的最小宽度(2.2μm)逐渐展宽，在到达条形多模干涉耦合波导时达到最宽，其值为w2且w2为2.5μm。

进一步，需要选取输入锥形波导的长度，以使得光场在从输入锥形波导输入端处传输至输入锥形波导输出端的过程中完成渐变过渡，在本发明实施例中锥形波导的长度l2为10μm。

条形结构的多模波导是多模干涉耦合器内的核心结构。参见图9，图9为本发明提供的1×2耦合器条形多模波导的横截面图。在顶硅层厚度为3μm的条件下，需要确定条形多模波导的长度和宽度。

在本发明的实施例中，条形多模波导的宽度w3为8μm，以确保多模波导区域内支持足够数量的光模式。进一步，需要优化条形多模波导的长度，以使得1×2耦合器的光传输效率最大。在发明本实施例中，多模波导的长度l3为70μm。

目前，基于薄硅平台的应用多模干涉耦合器，可以在小尺寸内实现不同端口的光分束效果，但受限于薄硅波导内光模场的分布与波导侧壁的刻蚀粗糙度，基于薄硅平台的光波导难以实现超低损耗的光传输。

在薄硅平台下的光学器件，其顶硅层厚度为100nm至300nm；而基于厚硅平台的光学器件，其顶硅层的厚度可以为2μm以上。

基于厚硅平台下的光器件，波导内模场的束缚性要弱于薄硅平台下的器件，光损耗对侧壁粗糙度的敏感性也低于薄硅材料，尤其是厚硅平台下的脊形波导，可以实现超低损耗的光传输。

因此，本发明提供的基于条形脊形波导混合结构的光学多模干涉耦合器。其应用于厚硅平台的光学元器件中。

本发明提供的基于条形脊形波导混合结构的光学多模干涉耦合器可以为一种1×2光耦合器。基于多模波导内的多模干涉耦合效应，上述1×2光耦合器可以为光分束器。光分束器内同时使用了条形波导与脊形波导。

分束器的核心区域为条形结构的多模波导，核心区域两侧为脊形结构的锥形渐变波导和输入输出单模波导。在核心区域与锥形渐变波导的交界面处，波导的横截面是突变的，即避免了传统渐变截面的条形脊形转换结构的使用。

上述条形脊形波导混合结构的1×2光分束器，内部实现了光功率分束和波导结构转换的功能。具体地，光分束器的顶硅层厚度为3μm，脊形波导的平板区波导厚度为1.3μm，以实现低损耗单模波导，光分束器输入端与低损耗的脊形输入波导相连接，输出端与脊形电光调制臂波导相连接。

同理，上述基于条形脊形波导混合结构的1×2光分束器，其结构也同样可用于实现2×1端口的光合束器，只需要将输入端口与输出端口互换，令光信号从多模干涉耦合器的双端口一侧输入，并从单端口一侧输出，即可实现合束效果。

同理，对于条形脊形波导混合结构的2×1光合束器，顶硅层及平板波导的波导厚度与上述光分束器相同，该2×1光合束器的输入端与脊形电光调制臂波导相连接，输出端与低损耗的脊形输出波导相连接。

在一些实施例中，当本发明提供的基于条形脊形波导混合结构的光学多模干涉耦合器，用于实现2×1端口的光合束器时，所述光合束器对应的多模干涉耦合器应为双端口输入，两路信号光同时从多模干涉耦合器的双端口一侧输入，通过调节两路信号光之间的相对幅度和相位差值，即可以实现两路光信号的干涉输出。

值得注意的是，本发明提供的基于条形脊形波导混合结构的光学多模干涉耦合器，首次在3微米SOI的厚硅光学平台上，实现了可与脊性单模波导直接相连的高效率1×2光耦合器，具有突破性的进展。其中，该光学多模干涉耦合器在1550nm的光波长下，可实现与纯条形耦合器相当的99.6％的光学传输效率，同时相比于脊性波导耦合器94.2％的效率具有显著提升。

参见图10，图10为本发明提供的基于条形脊形波导混合结构的1×1MZI光开关原理图。如图10所示，一个1×1MZI光开关中包含两个的条形脊形波导混合结构的1×2多模干涉耦合器，分别为MZI光开关中的光分束器和光合束器。

在厚硅光学平台上，以电光调制为基本原理的高速MZI电光开关单元中，调制臂波导为脊形波导，高效的光分束器和光合束器为条形波导。因此，使用基于条形脊形波导混合结构的1×2多模干涉耦合器作为MZI电光开关内的分束器和合束器，可以避免使用传统条形脊形波导渐变过渡结构。

如图10所示，在本发明提供的基于条形脊形波导混合结构的1×1MZI光开关中，共存在4处波导转换区域，分别为脊形输入波导与1×2光分束器交界处，1×2光分束器与脊形电光调制臂波导交界处，脊形电光调制臂波导与2×1光合束器交界处，2×1光合束器与脊形输出波导交界处。由于采用了条形脊形波导混合结构光耦合器，上述4处波导转换区域无需使用传统的条形脊形波导渐变转换结构，从而在有效缩短器件尺寸的前提下保证MZI光开关内高效率的光信号传输。

综上所述，与现有技术相比，具备以下有益效果：

1、本发明提供了一种基于条形脊形波导混合结构的光学多模干涉耦合器，将脊形的传输波导与条形的多模波导界面处直接相连，基于多模干涉耦合器的多模激发原理，使脊形单模波导内的光信号在条形结构的多模波导的界面处，同时完成波导内多模式的激励和波导结构的转变，无需使用传统的渐变形条形脊形波导转换结构，有效缩减了电学单元器件的长度，提高了器件的集成度。

2、本发明提供了一种基于条形脊形波导混合结构的光学多模干涉耦合器，解决了在厚硅光学平台中的条形波导与脊形波导之间的转换过渡问题。利用光信号在多模波导内的模场展开和激发的思想，在多模波导的输入截面与输出截面完成光波导结构的转换，即采用条形多模波导与脊形输入输出波导直接相连的方式来实现高效率的多模干涉耦合器。实现了在厚硅平台中波导内的光分束与光合束，可以避免条形波导与脊形波导之间的传统渐变转换结构。

值得注意的是，本发明的光学多模干涉耦合器中条形结构的多模波导的长度与宽度遵从多模干涉原理，工作波长可覆盖常见的红外波段范围。

3、本发明提供了一种基于条形脊形波导混合结构的光学多模干涉耦合器，减小了同时存在条形与脊形波导的光学单元器件的结构复杂度，可以在保证高效率的光信号传输的情况下，有效缩减了器件尺寸。

4、在本发明提供的条形脊形波导混合结构的光学多模干涉耦合器，避免条形多模干涉耦合器与脊形传输波导之间的传统过渡转换结构，在紧凑区域内实现低损耗厚硅1×2光分束和2×1光合束器件。

此外，基于上述条形脊形混合波导结构构成马赫-增德尔电光开关单元中的光分束器和光合束器，实现了光分束器、光合束器与电光调制臂波导之间实现波导结构的直接转换，同时，在马赫-增德尔电光开关单元的输入与输出端与脊形低损耗波导直接相连，避免条形波导和脊形波导之间的传统过渡转换结构。

需要说明的是，在本文中，诸如第一和第二等之类的关系术语仅仅用来将一个实体或者操作与另一个实体或操作区分开来，而不一定要求或者暗示这些实体或操作之间存在任何这种实际的关系或者顺序。而且，术语“包括”、“包含”或者其任何其他变体意在涵盖非排他性的包含，从而使得包括一系列要素的过程、方法、物品或者设备不仅包括那些要素，而且还包括没有明确列出的其他要素，或者是还包括为这种过程、方法、物品或者设备所固有的要素。在没有更多限制的情况下，由语句“包括一个……”限定的要素，并不排除在包括所述要素的过程、方法、物品或者设备中还存在另外的相同要素。

以上实施例仅用以说明本发明的技术方案，而非对其限制；尽管参照前述实施例对本发明进行了详细的说明，本领域的普通技术人员应当理解：其依然可以对前述各实施例所记载的技术方案进行修改，或者对其中部分技术特征进行等同替换；而这些修改或者替换，并不使相应技术方案的本质脱离本发明各实施例技术方案的精神和范围。

Claims (7)

1.一种基于条形脊形波导混合结构的光学多模干涉耦合器，其特征在于，

所述光学多模干涉耦合器一体化成形，从信号的输入至输出方向依次包括：脊形结构的单模输入波导、脊形结构的锥形渐变输入波导、条形结构的多模波导、脊形结构的锥形渐变输出波导、脊形结构的单模输出波导；

所有脊形结构的波导包括脊部波导和平板区波导；

其中，所述单模输入波导的脊部波导宽度与所述锥形渐变输入波导的最小脊部波导宽度相等；

所述锥形渐变输入波导的最大脊部波导宽度之和小于所述多模波导的宽度；

所述锥形渐变输出波导的最大脊部波导宽度之和小于所述多模波导的宽度；

所述锥形渐变输出波导的最小脊部波导宽度与所述单模输出波导的脊部宽度相等。

2.根据权利要求1所述的光学多模干涉耦合器，其特征在于，

所述单模输入波导的脊部波导与所述单模输出波导的脊部波导尺寸相同；

所述锥形渐变输入波导的脊部波导和所述锥形渐变输出波导的脊部波导尺寸相同。

3.根据权利要求1所述的光学多模干涉耦合器，其特征在于，所述多模波导位于所述光学多模干涉耦合器的中间区域；所述锥形渐变输入波导和所述锥形渐变输出波导分别位于所述多模波导的两侧，且与所述多模波导直接相连。

4.根据权利要求1所述的光学多模干涉耦合器，其特征在于，若所述光学多模干涉耦合器为1×2耦合器，则单模输入波导、锥形渐变输入波导和多模波导的数量均为1，所述锥形渐变输出波导、单模输出波导的数量均为2；

所述2个锥形渐变输出波导、所述2个单模输出波导，均关于所述多模波导的横向中心轴上下对称分布。

5.根据权利要求1所述的光学多模干涉耦合器，其特征在于，若所述光学多模干涉耦合器为2×1耦合器，则单模输入波导、锥形渐变输入波导的数量均为2，所述多模波导、锥形渐变输出波导、单模输出波导的数量均为1；

所述2个锥形渐变输入波导、所述2个单模输入波导，均关于所述多模波导的横向中心轴上下对称分布。

6.根据权利要求4或5任一所述的光学多模干涉耦合器，其特征在于，所述平板区波导的厚度根据所述光学多模干涉耦合器的顶硅层的厚度进行调节；脊形波导的脊部波导宽度根据所述光学多模干涉耦合器的顶硅层的厚度进行调节；

具体的，所述顶硅层的厚度为3μm，所述平板区波导的厚度为1.3μm；所述锥形渐变输入波导的最小脊部波导宽度为2.2μm；所述锥形渐变输入波导的最大脊部波导宽度为2.5μm；所述多模波导的宽度为8μm。

7.根据权利要求6所述的光学多模干涉耦合器，其特征在于，在所述光学多模干涉耦合器中，所述多模波导的长度为70μm；所述渐变输出波导的脊形波导的长度为10μm。