一种光子晶体数字型光开关制造技术

本发明专利技术公开了一种光子晶体数字型光开关，包括加热器、包覆层，所述包覆层内设置有孔状层所述孔状层上设置有两个以上的光子晶体波导，且所述光子晶体波导之间相交；所述加热器用于加热光子晶体波导相交周围的区域，该加热区域的一个侧面位于相交的两个光子晶体波导之间，加热器不工作时，光信号沿各自所在的光子晶体波导传播通过；加热器工作时，位于光子晶体波导之间的加热区域的侧面形成折射率界面，光子晶体波导中传播的光信号通过折射率界面时发生全反射，发生全发射后的光信号从相交的另外一条光子晶体波导输出。本发明专利技术光开关的消光比、串扰随控制信号呈单调变化、同时器件性能高。

A photonic crystal digital optical switch

【技术实现步骤摘要】
一种光子晶体数字型光开关
本专利技术涉及一种光开关，尤其涉及一种全反射型的光子晶体数字型光开关。
技术介绍
通常光子晶体光开关采用定向耦合器、马赫－曾德干涉仪等结构。随着加工偏差、控制信号偏差，其消光比、串扰等会发生周期性增强－减弱－增强－减弱的变化，在某些应用中较为不利。中国专利201310603561.6，公开了一种光开关，该光开关包括用于承载整个器件结构的硅衬底，用于隔离硅衬底与硅平板的二氧化硅衬底，用于形成二维硅光子晶体波导、多模干涉波导、续接波导的硅平板，用于隔离二维光子晶体波导与钛金属电极，且提供光隔离与电绝缘的二氧化硅隔离层；位于二氧化硅隔离层上，用于加热二维光子晶体波导的钛金属平板电极；位于钛金属平板上，作为接触电极的铝金属平板电极。通过设计光子晶体波导结构实现光通信波段(波长1微米至2微米)特定波长光信号的阵列开关功能，能够增强大调控功率调控下电极的稳定性。但是此专利技术采用的是高功率下的多模干涉实现的光分束，其具体分光效果与加热功率相关，随加热功率的增大不断的变化。
技术实现思路
专利技术目的：为了克服现有技术中存在的不足，本专利技术提供一种光子晶体数字型光开关，本光开关的消光比、串扰随控制信号呈单调变化、同时器件性能高。技术方案：为实现上述目的，本专利技术采用的技术方案为：一种光子晶体数字型光开关，包括加热器、包覆层，所述包覆层内设置有孔状层，所述孔状层的孔内填充有SiO2，所述孔状层上设置有两个以上的光子晶体波导，且所述光子晶体波导之间相交；所述加热器用于加热光子晶体波导相交周围的区域，该加热区域的一个侧面位于相交的两个光子晶体波导之间，加热器不工作时，光信号沿各自所在的光子晶体波导传播通过；加热器工作时，位于光子晶体波导之间的加热区域的侧面形成折射率界面，光子晶体波导中传播的光信号通过折射率界面时发生全反射，发生全发射后的光信号从相交的另外一条光子晶体波导输出。优选的：具有一个输入口对应两个输出口、两个输入口对应一个输出口、或者多个输入口对应多个输出口。优选的：所述折射率界面与光子晶体波导之间的夹角小于5度。优选的：所述光子晶体波导为两个时，所述折射率界面与两个光子晶体波导之间的夹角相等。优选的：所述两个光子晶体波导分别为光子晶体波导一、光子晶体波导二，在晶格中沿晶向指数为[kn]、的方向选取光子晶体波导一、光子晶体波导二的方向；或者交换晶向指数的次序，按[nk]、的方向光子晶体波导一、光子晶体波导二的方向。优选的：光子晶体的结构为正方晶格或六角晶格。优选的：光子晶体的晶格结构中的每个“原子”是圆形孔、或者矩形孔，光子晶体的晶格结构中为多个联通孔状结构，或不联通的孔状结构。优选的：对加热器需要加热的区域进行分配，对不同的加热区域采用不同的加热功率。优选的：所述加热器为分段式加热器结构、T型加热器结构、Y型加热器结构。本专利技术相比现有技术，具有以下有益效果：本专利技术的光开关采用受热后全反射原理制成，当加热功率超过阈值后趋于饱和，不在发生变化，因此其消光比、串扰随控制信号呈单调变化(一般随控制信号增加而单调变好)，因此本专利技术的光开关能够克服随着加工偏差、控制信号偏差，其消光比、串扰等会发生周期性增强－减弱－增强－减弱的变化的问题。同时光子晶体结构能产生慢光效应，可提高器件性能。通过精确理论仿真与设计，还可以利用光子晶体本身的反射特性在适当的折射率调控区间来在特定开关状态下增加反射率，提高开关性能或降低开关功耗。为有效利用光子晶体，还可以采用分段式加热器结构，或者多部分。复杂形状加热器。这些加热器结构考虑了不同区域光子晶体结构的局部差异，对不同的加热器部分可以采用不同的加热功率，更好地调控折射率与反射特性。附图说明图1为本专利技术的结构示意图；图2为本专利技术加热器不工作时的工作状态；图3为本专利技术加热器工作时的工作状态；图4为采用定向耦合器、马赫－曾德干涉仪等光开关其消光比、串扰变化曲线；图5为本专利技术光开关消光比、串扰曲线；图6为分段式加热器示意图；图7为不规则形状加热器示意图。具体实施方式下面结合附图和具体实施例，进一步阐明本专利技术，应理解这些实例仅用于说明本专利技术而不用于限制本专利技术的范围，在阅读了本专利技术之后，本领域技术人员对本专利技术的各种等价形式的修改均落于本申请所附权利要求所限定的范围。一种光子晶体数字型光开关，如图1所示，包括加热器50、包覆层70以及衬底60，包覆层70设置在衬底60上，所述加热器50用于加热光子晶体波导相交周围的区域，所述加热器50安装在包覆层70的上方，在本专利技术的另一实施例中，加热器50安装在包覆层70的下方，在本专利技术的又另一实施例中，加热器50安装在包覆层70中，只要加热区域的一个侧面位于相交的两个光子晶体波导之间即可，所述包覆层70内设置有孔状层，构成光子晶体的孔状结构在绝缘体上硅芯片上形成，孔状结构可以通过刻蚀生成。所述孔状层的孔内填满了包覆材料(SiO2等)，在一些情况下可以与70包覆层材料相同，另一些情况下也可以不同。衬底60可以是硅、二氧化硅或其他材料。所述孔状层上设置有两个以上的光子晶体波导，且所述光子晶体波导之间相交，且所述加热器50的一个侧面位于光子晶体波导的相交点上方；加热器50不工作时，光信号沿各自所在的光子晶体波导传播通过；加热器50工作时，在位于光子晶体波导之间的加热区域的侧面形成折射率界面100，光子晶体波导中传播的光信号通过折射率界面100时发生全反射，发生全发射后的光信号从相交的另外一条光子晶体波导输出。本专利技术的光开关具有一个输入口对应两个输出口、两个输入口对应一个输出口。在某些情况下也可以多个输入口对应一个或多个输出口使用，或者一个输入口对应多个输出口使用。所述折射率界面100与光子晶体波导之间的夹角小于5度。所述光子晶体波导为两个时，所述折射率界面100与两个光子晶体波导之间的夹角相等。如图2所示，加热器不工作，信号直接通过。光子晶体波导二进口32进入的信号由光子晶体波导二出口34输出。如图3所示，加热器加热产生的折射率变化导致在产生一折射率界面100。光在此折射率界面处发生全反射，导致信号改换输出口。光子晶体波导二进口32进入的信号由光子晶体波导一出口24输出。由于加热器加热产生的折射率变化较小，只有对与折射率界面(反射面)100夹角较小的光才能实现全反射。因此，此器件工作的关键是光子晶体波导一20的光轴与折射率界面100间的夹角200必须要小。同样，光子晶体波导二30的光轴与折射率界面100间的夹角也要小。通常光子晶体波导相对光子晶体结构主轴的方向角为特定整数，如30度，60度，45度，90度等(主轴对应于晶向指数[kn]为较小整数如k＝1,n＝0或k＝1,n＝1等)。这些角度之间差值相差较大，不能满足本器件的需求。由于本器件需要在一个光子晶体中产生两个夹角很小(通常小于10度)的波导结构，这需要特殊的设计。例如，可以在晶本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种光子晶体数字型光开关，其特征在于：包括加热器(50)、包覆层(70)，所述包覆层(70)内设置有孔状层，所述孔状层的孔内填充有SiO

【技术特征摘要】
1.一种光子晶体数字型光开关，其特征在于：包括加热器(50)、包覆层(70)，所述包覆层(70)内设置有孔状层，所述孔状层的孔内填充有SiO2，所述孔状层上设置有两个以上的光子晶体波导，且所述光子晶体波导之间相交；所述加热器(50)用于加热光子晶体波导相交周围的区域，该加热区域的一个侧面位于相交的两个光子晶体波导之间，加热器(50)不工作时，光信号沿各自所在的光子晶体波导传播通过；加热器(50)工作时，位于光子晶体波导之间的加热区域的侧面形成折射率界面(100)，光子晶体波导中传播的光信号通过折射率界面(100)时发生全反射，发生全发射后的光信号从相交的另外一条光子晶体波导输出。


2.根据权利要求1所述光子晶体数字型光开关，其特征在于：具有一个输入口对应两个输出口、两个输入口对应一个输出口、或者多个输入口对应多个输出口。


3.根据权利要求1所述光子晶体数字型光开关，其特征在于：所述折射率界面(100)与光子晶体波导之间的夹角小于5度。


4.根据权利要求1所述光子晶体数字型光开关，其特征在于：所述光子晶体波导为两个时，所述折射率界面(100)与两个光子晶体波导之间的夹角相等。


5.根据权利要求4所述光子晶体数字型光开关，其特征在于：所述两...

【专利技术属性】
技术研发人员：江伟，
申请(专利权)人：新沂淳迅光电科技有限公司，
类型：发明
国别省市：江苏;32