技术特征：
1.一种基于聚合物波导的低损耗单模模斑转换器，其特征在于，包括基板(1)、下包层结构(2)以及锥形芯层结构(3)，所述下包层结构(2)设置在所述基板(1)上，所述锥形芯层结构(3)设置在所述下包层结构(2)上，所述锥形芯层结构(3)上设有第一上包层结构(4)和第二上包层结构(5)，所述第一上包层结构(4)与所述第二上包层结构(5)相互并列设置，所述第一上包层结构(4)的端面与硅光芯片(6)连接，所述第二上包层结构(5)的端面与单模光纤(7)连接。2.根据权利要求1所述的基于聚合物波导的低损耗单模模斑转换器，其特征在于，所述下包层结构(2)的材料折射率低于所述锥形芯层结构(3)的材料折射率，所述第一上包层结构(4)、所述第二上包层结构(5)的材料折射率均大于等于所述下包层结构(2)的折射率，所述第一上包层结构(4)、所述第二上包层结构(5)的材料折射率均小于所述锥形芯层结构(3)的材料折射率，所述第一上包层结构(4)的材料折射率小于所述第二上包层结构(5)的材料折射率。3.根据权利要求2所述的基于聚合物波导的低损耗单模模斑转换器，其特征在于，所述下包层机构、所述锥形芯层结构(3)、所述第一上包层结构(4)以及所述第二上包层结构(5)的材质分别采用有机无机杂化聚硅氧烷类型材料，所述下包层结构(2)采用与所述第一上包层结构(4)相同材料设置，所述下包层结构(2)与所述第一上包层结构(4)的折射率为1.561/1310nm，所述锥形芯层结构(3)的折射率为1.579/1310nm，所述第二上包层结构(5)的折射率为1.569/1310nm。4.根据权利要求3所述的基于聚合物波导的低损耗单模模斑转换器，其特征在于，所述锥形芯层结构(3)通过所述锥形芯层结构(3)的材料和所述锥形芯层结构(3)靠近硅光端的模场、所述硅光芯片(6)模场尺寸设置，所述锥形芯层结构(3)的起始宽度为2-4μm，所述锥形芯层结构(3)的高度为2-4μm，所述锥形芯层结构(3)的终止宽度为6-9μm。5.根据权利要求4所述的基于聚合物波导的低损耗单模模斑转换器，其特征在于，所述第一上包层结构(4)、所述第二上包层结构(5)以及所述下包层结构(2)的厚度通过所述锥形芯层结构(3)的材料和所述锥形芯层结构(3)靠近硅光端的模场、所述硅光芯片(6)模场尺寸设置，所述第一上包层结构(4)、所述第二上包层结构(5)以及所述下包层结构(2)的厚度大于20μm。6.根据权利要求3所述的基于聚合物波导的低损耗单模模斑转换器，其特征在于，所述锥形芯层结构(3)包含两段锥形结构波导和一段直波导，两段所述锥形结构波导设置在所述直波导的两端，所述直波导的宽度为4.1μm。7.根据权利要求3所述的基于聚合物波导的低损耗单模模斑转换器，其特征在于，所述采用两段非线性锥形，所述非线性锥形的形状由材料折射率和波导尺寸设置，所述锥形芯层结构(3)的锥形结构长度由模场转换损耗、材料吸收损耗和工艺设置。8.根据权利要求9所述的基于聚合物波导的低损耗单模模斑转换器，其特征在于，两段所述非线性锥形结构根据各自材料和结构参数分别进行优化，所述非线性锥形的长度为5mm。9.一种根据权利要求1-8任意一项所述的基于聚合物波导的低损耗单模模斑转换器的制备方法，其特征在于，包括以下步骤：步骤1.超声清洗基板(1)，在基板(1)上旋涂、紫外固化折射率较低的下包层光刻胶，热固化，制作出均匀的所述下包层结构(2)；
步骤2.在已有的所述下包层结构(2)上旋涂折射率较高的光刻胶，使用掩模光刻工艺制作聚合物波导的所述锥形芯层结构(3)，显影，热固化；步骤3.在已有的所述锥形芯层结构(3)上旋涂第一种上包层光刻胶，通过包层掩模工艺，紫外固化形成所述第一上包层结构(4)，显影，热固化；步骤4.旋涂或点胶直写第二种上包层光刻胶，紫外固化，显影，热固化形成所述第二上包层结构(5)。
技术总结
本发明提供了光通信技术领域一种基于聚合物波导的低损耗单模模斑转换器及其制备方法，包括基板、下包层结构以及锥形芯层结构，所述下包层结构设置在所述基板上，所述锥形芯层结构设置在所述下包层结构上，锥形芯层结构上设有第一上包层结构和第二上包层结构，所述第一上包层结构与所述第二上包层结构相互并列设置，所述第一上包层结构的端面与硅光芯片连接，所述第二上包层结构的端面与单模光纤连接。本发明通过芯层锥形结构的宽度变化和上包层材料的改变，能够在严格的单模条件下实现模场尺寸的转换，提高硅光芯片的标准单模光纤的耦合效率，且与光刻工艺兼容的，不需要多层结构或精确的相对位置关系，工艺复杂度低，对工艺的对准精度要求低。艺的对准精度要求低。艺的对准精度要求低。
技术研发人员：马麟 何祖源 庄语迪 马强 刘旭
受保护的技术使用者：上海交通大学
技术研发日：2022.07.04
技术公布日：2022/9/27