Pour dépasser les limites de la structure symétrique du réseau optique uniforme et améliorer davantage l'efficacité d'accouplement de la source optoélectronique intégrée sur silicium, cette étude propose la conception d'un coupleur à réseau progressif efficace basé sur une structure en silicium sur substrat isolant. Adapté à l’accouplement de lasers à cavité verticale émettant vers le haut (VCSEL) aux circuits intégrés photoniques sur silicium, il réduit les exigences de procédé liées à l’angle de liaison du VCSEL. La méthode ajuste simultanément la période et le rapport cyclique du réseau, en optimisant la profondeur de gravure, réalisant ainsi un réglage des conditions de Bragg pour que la distribution du champ diffracté corresponde mieux au champ gaussien. De plus, deux structures sont optimisées : un coupleur à réseau uniforme avec période et rapport cyclique constants, et un coupleur à réseau progressif frontal avec période fixe et rapport cyclique variable. En comparaison, l'efficacité du coupleur à réseau progressif est validée, améliorant l'efficacité d'accouplement tout en augmentant la directivité de l’angle d’incidence du VCSEL, rendant la direction d’accouplement du dispositif plus flexible. Les simulations numériques montrent que les efficacités d’accouplement maximales des réseaux uniformes, progressifs frontaux et progressifs atteignent respectivement 54,62 % (-2,63 dB), 60,18 % (-2,21 dB) et 64,55 % (-1,90 dB). Grâce à l’optimisation, la structure tolère un angle d’incidence de la source lumineuse entre 6° et 21°, réduisant significativement la complexité du procédé expérimental. Les résultats numériques confirment la fiabilité de la méthode et démontrent le potentiel d’atteindre une efficacité d’accouplement élevée de 64,55 % (-1,90 dB) et une grande tolérance d’angle d’incidence dans une structure d’intégration hétérogène sur silicium sans miroir de réflexion arrière. Les résultats expérimentaux montrent que le coupleur à réseau conçu dans la bande 1500~1600 nm présente une efficacité d’accouplement élevée pour différents angles d’incidence de la fibre, offrant une meilleure directivité d’accouplement.

intégration optoélectronique sur silicium;appareil de correspondance;tolérance d’incidence;efficacité d’accouplement;coupleur à réseau