Pour dépasser les limites de la structure symétrique des réseaux uniformes et améliorer davantage l'efficacité d'accouplement de la source lumineuse intégrée sur puce photonique à base de silicium. Cette étude propose la conception d'un coupleur à réseau progressif efficace basé sur une structure en silicium sur substrat isolant, adapté au couplage d'un laser à cavité verticale à émission de surface (VCSEL) à un circuit photonic intégré sur silicium, réduisant ainsi les exigences de fabrication concernant l'angle de couplage du VCSEL. Cette méthode réalise un ajustement des conditions de Bragg en modifiant simultanément la période et le rapport cyclique du réseau, ainsi qu'en optimisant la profondeur de gravure, ce qui permet une meilleure correspondance entre la distribution du champ de diffraction et celle du champ gaussien. De plus, deux structures sont optimisées : un coupleur à réseau uniforme avec période et rapport cyclique fixes, et un coupleur à réseau progressif avec période fixe et rapport cyclique variable en avant. La validité de la conception du coupleur à réseau progressif est confirmée par comparaison, montrant qu'en plus d'améliorer l'efficacité d'accouplement, il augmente la directionnalité de l'accouplement avec l'angle d'incidence du VCSEL, rendant la direction d'accouplement du dispositif VCSEL plus flexible. Les résultats de simulation numérique indiquent que le coupleur à réseau uniforme, le coupleur progressif frontal et le coupleur progressif atteignent respectivement une efficacité d'accouplement maximale de 54,62 % (-2,63 dB), 60,18 % (-2,21 dB) et 64,55 % (-1,90 dB). Grâce à l'optimisation de la conception, 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 calculs numériques confirment la fiabilité de la méthode et démontrent le potentiel d'atteindre une efficacité d'accouplement de 64,55 % (-1,90 dB) avec une grande tolérance d'angle d'incidence sur une structure d'intégration hétérogène à base de silicium sans utilisation de miroir arrière. Les résultats expérimentaux montrent que le coupleur à réseau conçu dans la plage de 1500 à 1600 nm présente une haute efficacité d'accouplement à différents angles d'incidence de la fibre, avec une meilleure directionnalité d'accouplement.

intégration photonique sur silicium; appariement de mode; tolérance d'incidence; efficacité d'accouplement; coupleur à réseau