一种带内包围式微加热器的微环移相器制造技术

本发明专利技术公开了一种带内包围式微加热器的微环移相器，该带内包围式微加热器的微环移相器包括：第一微环谐振腔、第二微环谐振腔、直波导、第一加热环、第二加热环、第一连接板、阳极电极、第二连接板以及阴极电极；其中，第一微环谐振腔与第二微环谐振腔平行设置，直波导与第一微环谐振腔及第二微环谐振腔耦合；第一加热环从圆心方向内包围第一微环谐振腔，第二加热环从圆心方向内包围第二微环谐振腔；第一加热环、第二加热环以及阳极电极通过第一连接板连接，第一加热环、第二加热环以及阴极电极通过第二连接板连接。本发明专利技术提供的微环移相器的器件尺寸较小，移相效率较高，工作功耗较低，适用于光子集成系统。

【技术实现步骤摘要】
一种带内包围式微加热器的微环移相器
本专利技术涉及光子集成
，特别涉及一种带内包围式微加热器的微环移相器。
技术介绍
随着后摩尔时代的到来，芯片尺寸的缩小和功耗的控制不再同步，电子芯片的发展受限放缓，基于光子的计算系统逐渐受到越来越多的关注。以光子在计算系统中的超高速度和超低能耗展现出极大的优势，通过光器件搭建具有计算能力的拓扑结构成为了热点。例如，用光分束、合束器和光移相器，基于相干光干涉实现的矩阵运算，将是未来全光智能计算系统中极为重要的组成部分。利用微环谐振腔构建光学移相器，相比于直接用长直波导实现移相，有较为明显的优势，包括器件体积小、移相效率高、功耗低等，可提高光子集成芯片集成度，同时降低其功耗，对需要集成大量光器件的光学计算芯片十分有益。目前，利用硅材料的热光效应改变波导折射率，来实现移相功能的方法，凭借其结构简单，制造方便，容易实现及稳定性强等特点，成为构建光学移相器的主流方法。公开号为CN101529312A的专利申请，提出了一种热光移相器，利用在玻璃材料中掺杂得到的材料构建牺牲层，使得移相器具有耐高温退火性；授权公告号为CN100392476C的专利技术专利，提出了一种热光移相器，利用聚合物材料构建光波导，降低了热光移相器的电功耗。然而，目前现有技术中已提出的光学移相器，存在移相效率较低，工作功耗较大，尺寸较大的问题，阻碍了光子集成芯片不断紧凑化、小型化趋势，对未来光子集成芯片结构功能复杂化，集成度不断提高十分不益。
技术实现思路
本专利技术提供了一种带内包围式微加热器的微环移相器，以解决传统光学移相器，尺寸较大，移相效率较低，工作功耗较高的技术问题。为解决上述技术问题，本专利技术提供了如下技术方案：一种带内包围式微加热器的微环移相器，所述带内包围式微加热器的微环移相器包括：第一微环谐振腔、第二微环谐振腔、直波导、第一加热环、第二加热环、第一连接板、阳极电极、第二连接板以及阴极电极；其中，所述第一微环谐振腔与所述第二微环谐振腔平行设置，所述直波导与所述第一微环谐振腔及所述第二微环谐振腔耦合；所述第一加热环设置在所述第一微环谐振腔内侧，所述第二加热环设置在所述第二微环谐振腔内侧；所述第一加热环、第二加热环以及阳极电极通过所述第一连接板连接，所述第一加热环、第二加热环以及阴极电极通过所述第二连接板连接。所述第一加热环的外周缘设置有第一沟槽，所述第一加热环通过所述第一沟槽，从所述第一微环谐振腔的圆心沿半径向外的方向内包围所述第一微环谐振腔。所述第二加热环的外周缘设置有第二沟槽，所述第二加热环通过所述第二沟槽，从所述第二微环谐振腔的圆心沿半径向外的方向内包围所述第二微环谐振腔。可选地，所述第一沟槽和第二沟槽的沟槽高度为1.1um至2.3um，沟槽深度为0.8um至1.4um。可选地，所述第一微环谐振腔和第二微环谐振腔的半径为4.9um至5.3um；所述第一微环谐振腔、第二微环谐振腔以及直波导的横截面宽度为0.4um至1um，高度为0.3um。可选地，所述第一微环谐振腔和第二微环谐振腔与所述直波导间的间距最小值为0.1um至0.2um。可选地，所述第一加热环和第二加热环的内外边缘半径差为2um至2.4um，总高度为2.5um至3.3um。可选地，所述第一加热环与所述第一微环谐振腔的所有边缘的间距最小值为0.6um至1um，所述第二加热环与所述第二微环谐振腔的所有边缘的间距最小值为0.6um至1um。可选地，所述第一加热环、第二加热环、第一连接板、阳极电极、第二连接板以及阴极电极分别由导电材料制成。可选地，所述第一微环谐振腔、第二微环谐振腔以及直波导分别由硅材料制成。本专利技术提供的技术方案带来的有益效果至少包括：本专利技术提供的带内包围式微加热器的微环移相器，能够通过内包围式微加热器诱发热光效应，使硅波导折射率发生变化，实现较高效率的光学移相功能(不高于0.36V的偏置电压实现6π大小的移相，不高于0.08V的偏置电压实现2π大小的移相)，并且移相值的大小可以通过改变偏置电压任意调节。而且，内包围式微加热器的加热效率较高，能够降低移相器的功耗，在片上大量集成的情况下能显著降低光子集成芯片的功耗并减轻其散热压力。此外，本专利技术尺寸较小，适于集成光子学片上集成，对下一代高速、高复杂度集成光子学计算系统十分有益。附图说明为了更清楚地说明本专利技术实施例中的技术方案，下面将对实施例描述中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本专利技术的一些实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。图1是本专利技术实施例提供的带内包围式微加热器的微环移相器的结构示意图；图2是本专利技术实施例提供的带内包围式微加热器的微环移相器的侧视图；图3是本专利技术实施例提供的器件在常温下关于输入光频率的相位变化图；图4是本专利技术实施例提供的器件在偏置电压控制下工作时的模式有效折射率变化图；图5是本专利技术实施例提供的器件在偏置电压控制下工作时的相位变化图。附图标记说明：1、第一微环谐振腔；2、第二微环谐振腔；3、直波导；4、第一加热环；5、第二加热环；6、第一连接板；7、阳极电极；8、第二连接板；9、阴极电极。具体实施方式为使本专利技术的目的、技术方案和优点更加清楚，下面将结合附图对本专利技术实施方式作进一步地详细描述。第一实施例本实施例提供了一种带内包围式微加热器的微环移相器，如图1和图2所示，该带内包围式微加热器的微环移相器包括：第一微环谐振腔1、第二微环谐振腔2、直波导3、第一加热环4、第二加热环5、第一连接板6、阳极电极7、第二连接板8以及阴极电极9；其中，第一微环谐振腔1与第二微环谐振腔2二者平行设置，并与直波导3耦合，组成级联双微环双端口结构；第一加热环4设置在第一微环谐振腔1内侧，第二加热环5设置在第二微环谐振腔2内侧；第一加热环4、第二加热环5以及阳极电极7通过第一连接板6连接，第一加热环4、第二加热环5以及阴极电极9通过第二连接板8连接。进一步地，上述第一加热环4的外周缘设置有第一沟槽，第一加热环4通过第一沟槽，从第一微环谐振腔1的圆心沿半径向外的方向内包围第一微环谐振腔1。相应地，第二加热环5的外周缘设置有第二沟槽，第二加热环5通过第二沟槽，从第二微环谐振腔2的圆心沿半径向外的方向内包围第二微环谐振腔2。具体地，上述第一微环谐振腔1和第二微环谐振腔2的半径为4.9um至5.3um；第一微环谐振腔1、第二微环谐振腔2以及直波导3的横截面宽度为0.4um至1um，高度为0.3um；第一微环谐振腔1和第二微环谐振腔2与直波导3之间的间距的最小值为0.1um至0.2um，以保证光耦合效率；第一加热环4和第二加热环5的内外边缘半径差为2um至2.4um，总高度为2.5um至3.3um本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种带内包围式微加热器的微环移相器，其特征在于，所述带内包围式微加热器的微环移相器包括：第一微环谐振腔、第二微环谐振腔、直波导、第一加热环、第二加热环、第一连接板、阳极电极、第二连接板以及阴极电极；其中，/n所述第一微环谐振腔与所述第二微环谐振腔平行设置，所述直波导与所述第一微环谐振腔及所述第二微环谐振腔耦合；所述第一加热环设置在所述第一微环谐振腔内侧，所述第二加热环设置在所述第二微环谐振腔内侧；/n所述第一加热环、第二加热环以及阳极电极通过所述第一连接板连接，所述第一加热环、第二加热环以及阴极电极通过所述第二连接板连接。/n

【技术特征摘要】
1.一种带内包围式微加热器的微环移相器，其特征在于，所述带内包围式微加热器的微环移相器包括：第一微环谐振腔、第二微环谐振腔、直波导、第一加热环、第二加热环、第一连接板、阳极电极、第二连接板以及阴极电极；其中，
所述第一微环谐振腔与所述第二微环谐振腔平行设置，所述直波导与所述第一微环谐振腔及所述第二微环谐振腔耦合；所述第一加热环设置在所述第一微环谐振腔内侧，所述第二加热环设置在所述第二微环谐振腔内侧；
所述第一加热环、第二加热环以及阳极电极通过所述第一连接板连接，所述第一加热环、第二加热环以及阴极电极通过所述第二连接板连接。


2.如权利要求1所述的带内包围式微加热器的微环移相器，其特征在于，所述第一加热环的外周缘设置有第一沟槽，所述第一加热环通过所述第一沟槽，从所述第一微环谐振腔的圆心沿半径向外的方向内包围所述第一微环谐振腔。


3.如权利要求2所述的带内包围式微加热器的微环移相器，其特征在于，所述第二加热环的外周缘设置有第二沟槽，所述第二加热环通过所述第二沟槽，从所述第二微环谐振腔的圆心沿半径向外的方向内包围所述第二微环谐振腔。


4.如权利要求3所述的带内包围式微加热器的微环移相器，其特征在于，所述第一沟槽和第二沟槽的沟槽高度为1.1um至2.3um，沟槽深度为0.8um至1.4um。

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【专利技术属性】
技术研发人员：陈宏尧，李子正，王建萍，
申请(专利权)人：北京科技大学，
类型：发明
国别省市：北京;11