一种可调光学谐振装置及其调制方法制造方法及图纸

本发明专利技术公开了一种可调光学谐振装置及其调制方法，包括衬底以及附着于衬底上的第一波导、第二波导、光学谐振器和第三波导；第一波导和第二波导依次设置在光学谐振器的一侧，第三波导设置在光学谐振器的另一侧；第一波导和第二波导与衬底的接触面镂空；第二波导的截面面积大于第一波导的截面面积。通过输入功率大于光功率阈值的控制光，使得第一波导发生形变，改变光学谐振器与第一波导之间的耦合系数，调节谐振装置的消光比和Q值。本发明专利技术利用波导相互作用的光力效应改变光学谐振器与波导的耦合系数来调节光学谐振装置的消光比和Q值；利用光力效应随控制光功率增加而增加的关系，改变控制光功率大小直接改变镂空的细波导的形变，实现简单，操作灵活。

【技术实现步骤摘要】
【专利摘要】本专利技术公开了，包括衬底以及附着于衬底上的第一波导、第二波导、光学谐振器和第三波导；第一波导和第二波导依次设置在光学谐振器的一侧，第三波导设置在光学谐振器的另一侧；第一波导和第二波导与衬底的接触面镂空；第二波导的截面面积大于第一波导的截面面积。通过输入功率大于光功率阈值的控制光，使得第一波导发生形变，改变光学谐振器与第一波导之间的耦合系数，调节谐振装置的消光比和Q值。本专利技术利用波导相互作用的光力效应改变光学谐振器与波导的耦合系数来调节光学谐振装置的消光比和Q值；利用光力效应随控制光功率增加而增加的关系，改变控制光功率大小直接改变镂空的细波导的形变，实现简单，操作灵活。【专利说明】
本专利技术属于集成光子学领域，更具体地，涉及一种可调光学谐振装置及其调制方 法。
技术介绍
随着微电子技术的不断发展，器件尺寸不断变小，已逐步接近微电子器件的物理 极限，光互连被认为是最有希望解决电互连瓶颈的方式。微纳光电子集成是将光互连商用 化的必不可少的途径。因此，近年来，光通信器件不断向小型化、集成化方向发展。 光学谐振装置是光电集成回路的重要构成部分。在集成光电子领域，光学谐振装 置主要包括微环谐振器、跑道型微环谐振器、微盘谐振器和光子晶体微腔等。基于光学谐振 结构的光学器件应用层出不穷，主要包括用于密集波分复用系统的滤波器、调制器等。但目 前器件的综合性能和对工艺容差的要求都远不能满足未来光通信大规模应用的需求。比 如，制备好的光学谐振器由于工艺误差会导致实际性能参数出现偏差。因此，迫切需要找到 一种方法对已经制备好的光学谐振装置进行调谐以增加装置的灵活性。 目前对光学谐振装置的调谐主要有等离子体色散调制和热光调制两种，通过改变 材料中的载流子浓度或者材料的温度来调制材料的折射率，从而实现光学谐振装置谐振波 长的调谐。 消光比（ER)和Q值（Q-factor)是光学谐振装置的两个很重要的参数。然而，目 前尚没有方法被提出来调节光学谐振装置的ER和Q值。从基本原理来说，要实现光学谐振 装置的ER和Q值的调节，必须改变光学谐振装置两端的直波导与光学谐振器的距离。
技术实现思路
针对现有技术的缺陷，本专利技术的目的在于提供一种基于光波导中光力效应来调节 消光比和Q值的光学谐振装置。 本专利技术提供了一种可调光学谐振装置，包括衬底以及附着于所述衬底上的第一波 导、第二波导、光学谐振器和第三波导；所述第一波导和所述第二波导依次设置在所述光学 谐振器的一侧，所述第三波导设置在所述光学谐振器的另一侧； 其中，第一波导与所述衬底的接触面镂空；所述第二波导与所述衬底的接触面镂 空。 其中，所述第二波导的截面面积大于所述第一波导的截面面积。 其中，所述第一波导的任意一端固定于所述衬底上，所述光学谐振器设置在靠近 所述第一波导的非固定端的尾部或中部或其它位置。 其中，所述第一波导的两端均固定在所述衬底上，所述光学谐振器设置在所述第 一波导的中部或其它位置。 其中，所述衬底、第一波导、第二波导、光学谐振器、第三波导基于娃、二氧化娃、氮 化硅、磷化铟、铟镓砷磷和其它集成光电子常用材料体系。 其中，所述光学谐振器可以是微环谐振器、跑道型微环谐振器、微盘谐振器、光子 晶体微腔等常用光学谐振器。 其中，所述第一波导与光学谐振器之间的间距为100nm到700nm。 其中，所述第一波导和所述第二波导之间的间距为30nm到300nm。 其中，所述光学谐振器为半径值1 μ m到500 μ m的微环谐振器。所述微环谐振器 的波导截面宽度为l〇〇nm到500nm，高度为250nm到1 μ m。 其中，所述第一波导的截面宽度为100nm到500nm，高度为250nm到Ιμπι，第二波 导截面宽度大于第一波导。 其中，光学谐振器为半径为5μπι的微环谐振器，所述微环谐振器波导截面宽 250nm，高500nm ;所述第一波导和所述第三波导截面宽度为250nm，高度为500nm ;所述第二 波导截面宽度为500nm，高度为500nm ;所述第一波导和所述第二波导的间距为60nm。 本专利技术还提供了一种基于上述的可调光学谐振装置的调制方法，包括下述步骤： 通过输入功率大于光功率阈值的控制光，使得第一波导发生形变，改变光学谐振器与所述 第一波导之间的耦合系数，调节谐振装置的消光比和Q值。 其中，所述光功率阈值根据所述第一波导的截面面积和所述第一波导的长度设 定。 其中，所述调节谐振装置的消光比和Q值具体包括：通过增加控制光的功率使得 光学谐振器与所述第一波导之间的耦合系数变小，由第一波导引入的光学谐振器的外部损 耗变小，光学谐振器光子寿命变长，谐振装置的Q值变大；当光学谐振器本征损耗大于外部 损耗时，外部损耗变小，谐振装置的消光比变小；当光学谐振器的本征损耗小于外部损耗 时，外部损耗变小，谐振装置的消光比变大。 本专利技术利用波导电磁场相互作用的光机械力改变光学谐振器与波导的耦合系数， 从而改变光学谐振器的外部损耗来调节光学谐振器的Q值，改变光学谐振器本征损耗与外 部损耗的关系来调节光学谐振器的消光比，为光学谐振装置的参数调节提供了一种新的思 路、方法；同时充分利用光机械力随控制光功率增加而增加的关系，利用改变控制光功率大 小直接改变镂空的细波导的形变，实现简单，操作灵活。还可基于硅基成熟工艺实现，与成 熟的微电子CMOS工艺兼容。 【专利附图】【附图说明】 图1是本专利技术提供的可调光学谐振装置的结构示意图； 图2是本专利技术实施例提供的可调光学谐振装置在没有控制光注入时的俯视图，图 中第一波导2仅一端固定在衬底上； 图3是本专利技术提供的可调光学谐振装置在有控制光注入时的俯视图，图中的第一 波导2仅一端固定在衬底上，光学谐振器放在第一波导2未固定的一端的尾部； 图4是本专利技术提供的可调光学谐振装置在有控制光注入时的俯视图，图中的第一 波导2仅一端固定在衬底上，光学谐振器放在第一波导2的中部； 图5是本专利技术提供的可调光学谐振装置的结构示意图，图中的第一波导2两端固 定在衬底上； 图6是本专利技术提供的可调光学谐振装置在没有控制光注入时的俯视图，图中的第 一波导2两端固定在衬底上； 图7是本专利技术提供的可调光学谐振装置在有控制光注入时的俯视图，图中的第一 波导2两端固定在衬底上； 图8是本专利技术实施例提供的可调光学谐振装置中光学谐振器4的几种可能的选 择。图8 (a)是微环谐振器，图8 (b)是跑道型微环谐振器，图8 (c)是微盘谐振器，图8 (d) 是光子晶体微腔； 图9是本专利技术实施例提供的可调光学谐振装置在硅基材料平台上应用实例的示 意图。光学谐振器采用微环谐振器；图9(a)是第一波导两端固定的情况的示意图，图9(b) 是第一波导仅一端固定，微环谐振器放置在第一波导中部的情况的示意图，图9 (c)是第一 波导仅一端固定，微环谐振器放置在第一波导未固定一端的尾部的情况的示意图； 图10是本专利技术实施例提供的可调光学谐振装置在硅基材料平台上应用实例的仿 真计算结果。图10(a)是第一波导两端固定的情况的计算结果，图10(b)是第一波导本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种可调光学谐振装置，其特征在于，包括衬底(1)以及附着于所述衬底(1)上的第一波导(2)、第二波导(3)、光学谐振器(4)和第三波导(5)；所述第一波导(2)和所述第二波导(3)依次设置在所述光学谐振器(4)的一侧，所述第三波导(5)设置在所述光学谐振器(4)的另一侧；所述第一波导(2)与所述衬底(1)的接触面镂空；所述第二波导(3)与所述衬底(1)的接触面镂空；所述第二波导(3)的截面面积大于所述第一波导(2)的截面面积。

【技术特征摘要】

【专利技术属性】
技术研发人员：王健，龙运，
申请(专利权)人：华中科技大学，
类型：发明
国别省市：湖北;42