Pour dépasser les limites de la structure symétrique du réseau optique uniforme et améliorer davantage l’efficacité d’accouplement de la source lumineuse intégrée optoélectronique sur silicium. Cette étude propose la conception d’un coupleur en réseau progressif efficace basé sur une structure en silicium sur une substrat isolant, adapté au couplage d’un laser à cavité verticale émettant par la surface (VCSEL) aux circuits photoniques intégrés sur silicium, réduisant la complexité des exigences de l’angle de couplage pour l’intégration optoélectronique VCSEL. Cette méthode ajuste la condition de Bragg en modifiant simultanément la période du réseau et le rapport cyclique, tout en optimisant la profondeur de gravure du réseau, réalisant une meilleure correspondance entre la distribution du champ de diffraction et la distribution gaussienne. De plus, deux structures ont été optimisées : un coupleur en réseau uniforme avec une période et un rapport cyclique fixes, et un coupleur en réseau progressif frontal à période fixe mais avec un rapport cyclique variable. En comparaison, l’efficacité de la conception du coupleur en réseau progressif a été vérifiée, augmentant non seulement l’efficacité d’accouplement, mais aussi la directivité de l’angle d’incidence du VCSEL, ce qui rend la direction d’accouplement du dispositif VCSEL plus flexible. Les résultats de simulation numérique montrent que l’efficacité maximale d’accouplement pour le coupleur en réseau uniforme, le coupleur en réseau progressif frontal, et le coupleur en réseau progressif atteint respectivement 54,62 % (-2,63 dB), 60,18 % (-2,21 dB), et 64,55 % (-1,90 dB). Grâce à l’optimisation du design, la structure présente une tolérance d’angle d’incidence de la source lumineuse de 6° à 21°, réduisant considérablement la difficulté du processus expérimental. Les résultats numériques confirment la fiabilité de la méthode et démontrent le potentiel d’une efficacité d’accouplement élevée jusqu’à 64,55 % (-1,90 dB) et d'une large tolérance d’angle d’incidence sans utilisation de miroir arrière grâce à une structure hétérointégrée sur silicium. Les résultats expérimentaux montrent que le coupleur en réseau conçu dans la gamme de longueurs d’onde 1500~1600 nm présente une efficacité d’accouplement élevée pour différents angles d’incidence de la fibre optique, avec une meilleure directivité d’accouplement.

intégration optoélectronique sur silicium ; adaptation de mode ; tolérance d’incidence ; efficacité d’accouplement ; coupleur en réseau