耦合调制光学谐振器制造技术

光学谐振器的耦合调制采用可变模态指数以提供光信号耦合的调制。耦合调制光学谐振器包括：具有耦合部的光学谐振器以及具有与耦合部相邻且共同延伸并与耦合部隔开一间隔的调制部的总线波导。调制部用于根据总线波导调制部的模态指数与光学谐振器耦合部的模态指数之间的可变差值，来调制光学谐振器与总线波导之间的光信号的耦合。

【技术实现步骤摘要】
【国外来华专利技术】相关申请交叉引用N/A关于联邦赞助研发的声明N/A
技术介绍
光学谐振器以各种各样的方式用于光子系统，各种各样的方式包括但不限于，信号调制、信号检测、信号切换和路由(例如，开/关切换、上/下路(add/drop)切换等)，正如光源(例如，在激光腔中)。例如，耦合于总线波导的光学谐振器通常用于选择性地阻止具有特定波长的光信号的通过，而处于其他波长的光信号可基本上不受影响地穿过总线波导。具体地，具有与第一波长对应的谐振的光学谐振器可选择性地从总线波导耦合具有第一波长的光信号。例如，选择性耦合的光信号可被光学谐振器吸收，并且因此无法在总线波导中继续进行。然而，处于其他波长的光信号可不从总线波导耦合并且因此可基本上不受光学谐振器的影响。由于基本上不受光学谐振器的影响，其他光信号可继续沿总线波导传播。在另一示例，光学谐振器可将具有第一波长的光信号从第一耦合总线波导选择性地耦合至第二耦合总线波导中，而具有其他波长的其他光信号留在第一总线波导中。在采用光学谐振器的多个光子电路中，光学谐振器调制通常对光子电路的性能有用甚至是重要的。具体地，光学谐振器的性能(例如，谐振波长)可在原位变化以控制采用光学谐振器的光子电路的输入/输出(I/O)特性。典型地，光学谐振器调制通过调制光学谐振器本身来提供。具体地，腔的长度，或等价地，光学谐振器的谐振波长，可被改变以提供调制。例如，环形谐振器的谐振波长可通过改变或变化组成环形谐振器的光波导的模态指数而被改变。例如，模态指数例如可通过将电场施加到环形谐振器光学谐振器的材料而被改变。然而，调制光学谐振器的谐振波长可能难以实现，可能涉及相对高的能耗，并且进一步可展现与调制带宽或调制速度相关联的根本性限制。附图说明根据本文所描述原理的示例的多种特征参考如下详细描述并结合附图可易于理解，其中相同引用数字指代相同的结构元素，并且其中：图1A示出了根据符合本文所描述原理的示例的脊加载光波导的截面图。图1B示出了根据符合本文所描述原理的示例的反向脊加载光波导的截面图。图1C示出了根据符合本文所描述原理的示例的条形光波导的截面图。图2示出了根据本文所描述原理的示例的耦合调制光学谐振器的框图。图3A示出了根据符合本文所描述原理的示例的包括环形谐振器的耦合调制光学谐振器的俯视图。图3B示出了根据符合本文所描述原理的示例的包括跑道型环形谐振器的耦合调制光学谐振器的俯视图。图4示出了根据符合本文所描述原理的示例的将示例耦合调制光学谐振器中的光信号强度调制作为耦合长度的函数的图。图5A示出了根据符合本文所描述原理的示例的耦合调制光学谐振器的一部分的截面图。图5B示出了根据符合本文描述原理的另一示例的耦合调制光学谐振器的一部分的截面图。图5C示出了根据符合本文描述原理的又一示例的耦合调制光学谐振器的一部分的截面图。图6示出了根据符合本文所描述原理的示例的耦合调制光学谐振器系统的框图。图7示出了根据符合本文所描述原理的示例的光学谐振器耦合调制方法的流程图。特定示例具有其他特征，其作为以上参考的附图中所示出的特征的附加和替换之一。这些和其他特征参考以上提及的附图在下文详细描述。具体实施方式根据本文所描述原理的示例提供了光学谐振器的耦合调制。具体地，采用光学谐振器的光子系统的性能特性可利用耦合调制被调整、调谐或以其他方式改变。根据本文描述的原理，耦合调制改变耦合光学谐振器以内和以外之一或两者的光信号的量。根据符合本文描述的原理的多种示例，与调制光学谐振器相反，采用耦合调制例如可提供基于光学谐振器的系统的更低功耗、更高调制速度且更灵活和简便的布局、设计和制造。如本文所使用的“光波导”按照定义是指代以下波导：该波导中，传播光信号被限定在板形，片形或条形材料内并在其中传播。因此，本文中按照定义，板形光波导或简称“板形波导”为支持在板形层中的传播光信号的板形材料或“板形层”。根据多种示例，耦合调制采用光波导并且在一些示例中采用板形光波导。具体地，光波导可包括但不限于，脊加载光波导、反转或反向脊加载光波导以及条形光波导。脊加载光波导和反向脊加载光波导均为板形波导，而条形波导被认为不是板形波导。在一些示例中，光波导的横向尺寸(宽度)被选择以优先维持光信号的低阶传播模式。在一些示例中，仅单个传播模式被光波导所维持。例如，宽度可小于特定宽度，以使仅第一横向电模式(即TE10)可传播。特定宽度取决于光波导材料的折射率、光波导层的厚度以及光波导的特定物理特性(即，光波导类型)。本文中按照定义，特定传播模式所经历的有效折射率为“模态指数”。在一些示例中，耦合调制光学谐振器可直接在半导体基底的表面层(例如，薄膜层)中制造。例如，耦合调制光学谐振器的总线波导部分可采用多种光波导。例如，光波导可作为耦合调制光学谐振器的输入和输出端口。类似地，光学谐振器还可采用光波导。光波导可在绝缘体上半导体(SOI)基底的薄膜半导体层(例如，绝缘体上硅基底的硅或多晶硅薄膜层)中制造。图1A示出了根据符合本文所描述原理的示例的脊加载光波导10的截面图。脊加载光波导10有时还称为“脊加载波导”或简称“脊波导”。脊加载光波导10包括板形层12。板形层12是光信号通过其传播的材料或包括该材料并且在脊加载波导10中引导。具体地，根据多种示例，板形层12材料对光信号基本上透明，并且此外，基本上光信号的所有能量被限定在脊加载光波导10的板形层12内。在一些示例，板形层12可包括诸如半导体材料的材料，对于其在光波导中的使用而言基本上起到介电材料的作用。在其它示例中，板形层12可包括不同带隙和折射率的一个以上的半导体材料。例如，板形层12可包括与光信号兼容的半导体材料，诸如但不限于，硅(Si)、砷化镓(GaAs)和铌酸锂(LiNbO3)。根据多种示例，半导体材料的任何单晶，多晶或非晶层可被采用。板形层材料的透明度通常影响脊加载波导的光损耗。例如，透明材料越少，光信号所经历的损耗越多。在一些示例(例如，如所示出)中，板形层12由支撑层14支撑。支撑层14物理地支撑板形层12。在一些示例，支撑层14还促进板形层12中的光约束。具体地，支撑层14可包括与板形层12的材料不同的材料。在一些示例中，支撑层14可包括具有比板形层12的折射率小的折射率的材料。例如，支撑层14可为基于氧化物的绝缘体层(例如，硅SOI基底的硅氧化物)，板形层12可本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种耦合调制光学谐振器，包括：光学谐振器，具有耦合部；以及总线波导，具有与所述光学谐振器的所述耦合部相邻且共同延伸并与所述耦合部隔开一间隙的调制部，所述调制部用于根据总线波导调制部的模态指数与光学谐振器耦合部的模态指数之间的可变差值，来调制所述光学谐振器与所述总线波导之间的光信号的耦合。

【技术特征摘要】
【国外来华专利技术】1.一种耦合调制光学谐振器，包括：
光学谐振器，具有耦合部；以及
总线波导，具有与所述光学谐振器的所述耦合部相邻且共同延伸并与所述耦合部
隔开一间隙的调制部，所述调制部用于根据总线波导调制部的模态指数与光学谐振器
耦合部的模态指数之间的可变差值，来调制所述光学谐振器与所述总线波导之间的光
信号的耦合。
2.根据权利要求1的耦合调制光学谐振器，其中所述光学谐振器为环形谐振器并
且所述总线波导为弯曲总线波导，所述弯曲总线波导在所述调制部内具有与所述耦合
部内的环形谐振器的曲率对应的曲率。
3.根据权利要求2的耦合调制光学谐振器，其中所述弯曲总线波导的所述调制部
和所述环形谐振器的所述耦合部共面，所述调制部位于所述环形谐振器的外半径以外，
所述耦合部具有大于约5度的扇出角。
4.根据权利要求1的耦合调制光学谐振器，其中所述光学谐振器为跑道型环形谐
振器，所述耦合部包括所述跑道型环形谐振器的直线部的一部分。
5.根据权利要求1的耦合调制光学谐振器，其中所述总线波导的所述调制部包括
可变模态指数，所述可变模态指数用于提供所述总线波导调制部的模态指数与所述光
学谐振器耦合部的模态指数之间的所述可变差值。
6.根据权利要求5的耦合调制光学谐振器，还包括加热器，所述加热器用于加热
所述总线波导的所述调制部，所述加热用于改变所述可变模态指数的值。
7.根据权利要求5的耦合调制光学谐振器，还包括与所述总线波导的所述调制部
连接的电极，以改变所述总线波导的所述调制部内的载流子的浓度，其中所述可变模
态指数为由于可变载流子浓度而引起的自由载流子等离子散布的结果。
8.根据权利要求5的耦合调制光学谐振器，还包括所述总线波导的所述调制部内
的量子阱，所述量子阱利用自由载流子等离子散布来改变所述可变模态指数的值。
9.一种耦合调制光学谐振器系统，包括：
光学谐振器，具有耦合...

【专利技术属性】
技术研发人员：梁迪，戴维·A·法塔勒，
申请(专利权)人：慧与发展有限责任合伙企业，
类型：发明
国别省市：美国;US