一种基于液晶的芯片化滤波器制造技术

本实用新型专利技术公开一种基于液晶的芯片化滤波器，该芯片化滤波器包括：芯片衬底层，芯片衬底层为分布有液晶分子的液晶层；芯片导芯层，设置于芯片衬底层表面，芯片导芯层为分布有液晶分子的液晶层，芯片导芯层包括：双直波导部分以及与双直波导部分透射耦合的谐振腔部分，双直波导部分用于实现白光或者多光谱光源的输入以及任意波长光的输出；驱动电极，用于驱动芯片衬底层、双直波导部分、谐振腔部分内液晶分子的排布变化，改变其对应部分的折射率。本实用新型专利技术采用液晶的调制实现可调谐的滤波功能，低电压驱动下主要工作波段可以覆盖近紫外至近红外波段和主要通讯波段，且体积小、易于集成。于集成。于集成。

【技术实现步骤摘要】
一种基于液晶的芯片化滤波器


[0001]本技术涉及一种滤波器，具体涉及一种基于液晶的芯片化滤波器。

技术介绍

[0002]基于近年来的技术需要，迫切需要一类性能优异的窄带滤波器。这种窄带滤波器应该具有：插入损耗小、锐度高、自由光谱范围宽等优点。这种滤波器不仅在DWDM系统、全光交换系统等光通信领域中具有极为广泛的应用前景，而且在多光谱成像、高精度光谱分析以及各类传感系统中，也具有广泛应用的潜力。
[0003]由于可调谐光滤波器的带宽及高成本等局限使得其没有被大规模投入使用，光通道性能监测模块中广泛采用衍射光栅作为光滤波器，有几个衍射波长就需要几个探测器，然而对于通道数目较多的系统，用可调谐光滤波器代替衍射光栅可以大大减小探测器的数目从而减小光通道性能监测模块的体积；另外，固定滤波器对带外干扰具有“遮蔽”性，可调谐光滤波器在波长调谐过程中可以发现带外干扰，以便做出及时修正。
[0004]高性能的可调谐光滤波器是近年来的关注话题，已有介质膜，F
‑
P腔、微环谐振腔、光子晶体、光纤光栅等技术，但这些可调谐方式在技术上各自还存在一些问题：
[0005]现有的可见光滤波器存在以下问题：
[0006]对于F
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P腔滤波器，各类F
‑
P腔可调谐光滤波器精细度和自由光谱区难以同时满足光通道性能监测模块对选频和调谐范围的要求。
[0007]对于介质膜TFF滤波器，介质膜TFF滤波器需要利用多个F
‑
P腔的级联提高器件隔离度，会影响输出光功率的稳定性。
[0008]对于光纤光栅型滤波器，光纤光栅型滤波器应用于多通道分波时，采用级联结构需大量的FBG；采用加环形器反射部分会有多余损耗。
[0009]对于光子晶体滤波器，光子晶体滤波器利用外加磁场、电场和热能实现可调有着共同的局限性：随着这些能量的增加，透射峰波长不是线性的移动，这样调谐不具有很好的可控性，且透射峰不够窄，调谐范围也不够宽，滤波器结构更加的复杂，实际制备相当困难。
[0010]微环谐振腔滤波器的研究在向多环级联发展，需解决环间谐振调谐与藕合系数精确控制问题。光子晶体滤波器利用外加磁场、电场和热能实现可调有着共同的局限性：随着这些能量的增加，透射峰波长不是线性的移动，这样调谐不具有很好的可控性，且透射峰不够窄，调谐范围也不够宽，滤波器结构更加的复杂，实际制备相当困难。可调谐光滤波器作为核心的光学器件还被广泛应用在滤波器、传感器和光成像系统中，除了高性能，可调谐光滤波器的尺寸也需要不断微小化。在其中各种方案中，微环谐振滤波器越来越受到技术人员的广泛关注和研究，在感检测、快慢光、码型转换、波长转换、光纤承载无线电波、滤波器、滤波器等领域中具有越来越重要的作用。

技术实现思路

[0011]为了解决上述技术问题，本技术提出了一种基于液晶的芯片化滤波器。
[0012]为了达到上述目的，本技术的技术方案如下：
[0013]一种基于液晶的芯片化滤波器包括：
[0014]芯片衬底层，芯片衬底层为分布有液晶分子的液晶层；
[0015]芯片导芯层，设置于芯片衬底层表面，芯片导芯层为分布有液晶分子的液晶层，芯片导芯层包括：双直波导部分以及与双直波导部分透射耦合的谐振腔部分，双直波导部分用于实现白光或者多光谱光源的输入以及任意波长光的输出；
[0016]驱动电极，用于驱动芯片衬底层、双直波导部分、谐振腔部分内液晶分子的排布变化，改变其对应部分的折射率。
[0017]本技术一种基于液晶的芯片化滤波器，采用液晶的调制实现可调谐的滤波功能，低电压驱动下主要工作波段可以覆盖近紫外至近红外波段和主要通讯波段，且体积小、易于集成。
[0018]在上述技术方案的基础上，还可做如下改进：
[0019]作为优选的方案，双直波导部分为对称结构。
[0020]采用上述优选的方案，易于制备。
[0021]作为优选的方案，谐振腔部分包括：至少两个互相级联的谐振微环。
[0022]采用上述优选的方案，滤波效果佳。
[0023]作为优选的方案，谐振微环的半径在4um以上；
[0024]双直波导部分的直径在2um以上；
[0025]芯片化滤波器的整体结构在20um以上。
[0026]采用上述优选的方案，输出波长涵盖380nm至780nm波段的光，实现可见光波段的输出光可调谐。
[0027]作为优选的方案，谐振微环为对称结构。
[0028]采用上述优选的方案，易于制备。
[0029]作为优选的方案，谐振腔部分包括：
[0030]第一谐振微环，第一谐振微环与双直波导部分中的输入直波导透射耦合；
[0031]第二谐振微环，第二谐振微环与第一谐振微环级联，且与双直波导部分中的输出直波导透射耦合。
[0032]采用上述优选的方案，结构简单，且滤波效果好。
[0033]作为优选的方案，第一谐振微环的半径大于第二谐振微环的半径。
[0034]采用上述优选的方，滤波效果好.
[0035]作为优选的方案，芯片衬底层和芯片导芯层液晶折射率范围在1.55～1.70之间。
[0036]采用上述优选的方案，液晶分子在整个芯片的取向由光取向技术形成图案化排列，利用液晶的双折射性质和电压驱动实现芯片导芯层和芯片衬底层折射率随液晶分子的取向方式的变化而变化，折射率变化区间为1.55至1.7。
[0037]作为优选的方案，芯片导芯层内液晶分子与芯片衬底层内液晶分子之间存在角度在0至π之间的夹角，且芯片导芯层的液晶折射率大于芯片衬底层的液晶折射率。
[0038]采用上述优选的方案，实现光在波导介质中的全反射传播。
[0039]作为优选的方案，驱动电极包括：多个用于分别驱动芯片衬底层、双直波导部分、谐振腔部分内的液晶分子排布变化的驱动单元。
[0040]采用上述优选的方案，驱动电极采用多个独立的控制模组，保证控制的精确性和控制系统的稳定。
附图说明
[0041]为了更清楚地说明本技术实施例的技术方案，下面将对实施例中所需要使用的附图作简单地介绍，应当理解，以下附图仅示出了本技术的某些实施例，因此不应被看作是对范围的限定，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相关的附图。
[0042]图1为本技术实施例提供的芯片化滤波器的结构示意图之一。
[0043]图2为本技术实施例提供的微环原理图。
[0044]图3为本技术实施例提供的共振模式原理图。
[0045]图4为本技术实施例提供的芯片化滤波器的结构示意图之二。
[0046]图5为本技术实施例提供的第一谐振微环部分的液晶分子排布及图案化电极。
[0047]图6为本技术实施例提供的第一直波导部分的液晶分子排布及图案化电极。...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种基于液晶的芯片化滤波器，其特征在于，包括：芯片衬底层，所述芯片衬底层为分布有液晶分子的液晶层；芯片导芯层，设置于所述芯片衬底层表面，所述芯片导芯层为分布有液晶分子的液晶层，所述芯片导芯层包括：双直波导部分以及与所述双直波导部分透射耦合的谐振腔部分，所述双直波导部分用于实现白光或者多光谱光源的输入以及任意波长光的输出；驱动电极，用于驱动所述芯片衬底层、双直波导部分、谐振腔部分内液晶分子的排布变化，改变其对应部分的折射率。2.根据权利要求1所述的芯片化滤波器，其特征在于，所述双直波导部分为对称结构。3.根据权利要求1所述的芯片化滤波器，其特征在于，所述谐振腔部分包括：至少两个互相级联的谐振微环。4.根据权利要求3所述的芯片化滤波器，其特征在于，所述谐振微环的半径在4um以上；所述双直波导部分的直径在2um以上；所述芯片化滤波器的整体结构在20um以上。5.根据权利要求3所述的芯片化滤波器，其特征在于，所述谐振微环为对称结构。6.根据权利要求3所述的芯片化滤波器，其特征在...

【专利技术属性】
技术研发人员：吴佳辰，黄文彬，张新君，
申请(专利权)人：苏州大学，
类型：新型
国别省市：