本发明专利技术提供一种光波导结构、色散控制方法、光波导结构的制备方法以及一种集成光源装置，其中光波导结构包括波导芯区和波导包层，波导芯区包括平面层和至少两个结构部，结构部位于平面层上，且具有预设形状，结构部之间具有缝隙。波导包层设置于波导芯区上，且包覆于结构部外侧。其中波导芯区与波导包层的折射率不同。本发明专利技术的实施例能够形成近似于双马鞍形的色散曲线，具有多个色散零点。应用本发明专利技术的实施例中提供的光波导结构，能够降低对于制备光波导结构的材料限制，扩大选材范围，并且结构简单，能够简化光波导结构的制备过程。本发明专利技术中的色散控制方法通过调节光波导结构的一个或多个参数，能够改变对应的色散曲线，以获取所需的色散效果。取所需的色散效果。取所需的色散效果。
【技术实现步骤摘要】
光波导结构、色散控制方法、制备方法及集成光源装置
[0001]本专利技术大致涉及光学元器件
，尤其是一种光波导结构、色散控制方法、制备方法以及集成光源装置。
技术介绍
[0002]光波导是一种用于定向引导电磁波的结构，常见的光波导结构有平行双导线、同轴线、平行平板波导、矩形波导和光纤等。不同波长的光在介质中传播时速度不同，因此会发生色散现象，例如在光波导的光路下游设置接收端，接收到的不同波长携带的信号会发生畸变。当下，集成光学和微纳米光学领域蓬勃发展，如何对可集成的光波导进行色散控制，从而实现色散补偿、低色散传输、超连续谱及光频率梳的产生等应用成为一项研究热门。色散主要包括材料色散和波导色散，因此实现色散平坦的主要方法是平衡材料色散和波导色散。
[0003]但在可集成的光波导中，由于材料折射率较大的光波导对光场的约束更强，因此波导色散相对于材料色散占据主要地位。为了控制波导色散，在设计光波导时需要选择合适的材料，灵活地设计光波导的结构。公开号为US8483529B2，其公开日为2013年7月9号的专利文献中公开了一种《Waveguide
‑
based dispersion device》，设计了一种slot型光波导与strip型光波导耦合的结构，该结构引入了一种模式转变机制，从而能进行色散控制。公开号为US 9110219 B1,其公开日为2015年8月18号的专利文献中公开了一种《On
‑
chip two
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octave supercontinuum generation enabled by advanced chromatic dispersion tailoring in slotted waveguides》，设计了一种改进型的slot型光波导结构，这会使得色散值随着波长变化的曲线出现四个色散零点，类似于马鞍形，可更加灵活地实现色散控制。但该类光波导对于加工条件的要求高，并且该结构要求高折射率材料与低折射率材料的比值高，可适用于该结构的材料少。申请号为201610149999.5，申请了一种进一步改进型双层光波导结构，通过在不同层之间进行高低折射率的组合，可以进一步降低色散控制所需要的折射率对比度，也可以达到对光波导进行色散调控的效果。这种结构虽然减小了加工工艺步骤，降低了对加工条件的要求，但是只能产生4个色散零点，色散效果不够突出。
[0004]
技术介绍
部分的内容仅仅是专利技术人所知晓的技术，并不当然代表本领域的现有技术。
技术实现思路
[0005]针对现有技术中的一个或多个缺陷，本专利技术提供一种光波导结构，包括：
[0006]波导芯区，所述波导芯区包括：
[0007]平面层；
[0008]至少两个结构部，所述结构部位于平面层上，且具有预设形状，结构部之间具有缝隙；
[0009]波导包层，所述波导包层包覆于所述结构部外侧；
[0010]其中所述波导芯区与所述波导包层的折射率不同。
[0011]根据本专利技术的一个方面，其中所述波导芯区的折射率大于波导包层的折射率；所述波导芯区由相同材料制成，波导芯区的材料包括Si，Ge，SiC、Diamond、Al2O3和SiN中的一种或多种；所述波导包层的材料包括SRN，SiN，TiO2、lithium、Al2O3和SiO2中的一种或多种；所述波导芯区和所述波导包层的材料根据对应光源的波段选择。
[0012]根据本专利技术的一个方面，所述光波导结构还包括基底，所述波导芯区形成于所述基底上，所述基底的材料包括SiO2和/或CaF2，所述基底覆盖波导芯区的全部范围或在所述波导芯区的对应位置处具有避让空间。
[0013]根据本专利技术的一个方面，其中所述结构部的截面为矩形、梯形、不规则四边形、三角形中的一种或多种，所述结构部的预设形状包括结构部的宽度和高度。
[0014]根据本专利技术的一个方面，其中所述结构部的宽度为结构部与所述平面层连接位置处的宽度；所述结构部之间缝隙的宽度为所述结构部与所述平面层连接平面处，相邻结构部之间缝隙的宽度。
[0015]根据本专利技术的一个方面，其中所述平面层的厚度、所述结构部的形状、所述结构部之间缝隙的宽度、所述波导包层的宽度和高度中的一个或多个根据目标色散曲线进行配置。
[0016]根据本专利技术的一个方面，其中所述平面层厚度的取值范围为350
‑
900nm；所述结构部高度的取值范围为600
‑
1700nm，结构部宽度的取值范围为500
‑
1200nm，所述结构部之间缝隙宽度的取值范围为350
‑
600nm，所述结构部的侧壁与所述平面层的角度的取值范围为80
‑
90
°
；所述波导包层宽度的取值范围为3000
‑
4500nm，波导包层高度的取值范围为1700
‑
2600nm。
[0017]根据本专利技术的一个方面，本专利技术还包括一种光波导结构的色散控制方法，利用如前所述的光波导结构，根据目标色散曲线，通过以下操作中的一项或多项调节所述光波导结构的色散曲线：
[0018]调整平面层的厚度；
[0019]调整结构部的形状；
[0020]调整结构部之间缝隙的宽度；
[0021]调整波导包层的宽度；和
[0022]调整波导包层的高度。
[0023]根据本专利技术的一个方面，还包括根据光波导结构的一组预设尺寸，计算获得色散曲线。
[0024]根据本专利技术的一个方面，其中所述光波导结构具有两个截面成矩形或梯形的结构部，所述色散曲线为具有6个色散零点的双马鞍形色散曲线；
[0025]通过增大平面层的厚度，使得双马鞍形色散曲线向色散值增大的方向移动，且第二个色散低谷几乎消失；
[0026]通过增大结构部的高度，使得双马鞍形色散曲线以第二个色散峰为中心逆时针旋转，且第三个色散峰移动幅度相对第一个色散峰更大；
[0027]通过增大结构部的宽度，使得双马鞍形色散曲线向色散值增大的方向移动，且整个色散曲线形状不变；
[0028]通过增大结构部之间缝隙的宽度，使得双马鞍形色散曲线围绕该色散曲线第一个低谷顺时针旋转；
[0029]通过增大波导包层的宽度，使得双马鞍形色散曲线围绕该色散曲线第一个高峰顺时针旋转；
[0030]通过增大波导包层的高度，使得双马鞍形色散曲线围绕该色散曲线第一个高峰顺时针旋转。
[0031]根据本专利技术的一个方面，本专利技术还包括一种光波导结构的制备方法，用于制备如前所述的光波导结构，所述制备方法包括：
[0032]在基底上沉积形成第一沉积层；
[0033]对第一沉积层进行刻蚀，形成具有平面层和结构部的波导芯区；
[0034]在第一沉积层上沉积形成第二沉积层；
[0035]对第二沉积层进行刻蚀，形成波导包层。
[0036]根据本专利技术的一个方面，其中所述第本文档来自技高网...
【技术保护点】
【技术特征摘要】
1.一种光波导结构，包括：波导芯区，所述波导芯区包括：平面层；至少两个结构部，所述结构部位于平面层上，且具有预设形状，结构部之间具有缝隙；波导包层，所述波导包层包覆于所述结构部外侧；其中所述波导芯区与所述波导包层的折射率不同。2.根据权利要求1所述的光波导结构，其中所述波导芯区的折射率大于波导包层的折射率；所述波导芯区由相同材料制成，波导芯区的材料包括Si，Ge，SiC、Diamond、Al2O3和SiN中的一种或多种；所述波导包层的材料包括SRN，SiN，TiO2、lithium、Al2O3和SiO2中的一种或多种；所述波导芯区和所述波导包层的材料根据对应光源的波段选择。3.根据权利要求1所述的光波导结构，还包括基底，所述波导芯区形成于所述基底上，所述基底的材料包括SiO2和/或CaF2，所述基底覆盖波导芯区的全部范围或在所述波导芯区的对应位置处具有避让空间。4.根据权利要求1所述的光波导结构，其中所述结构部的截面为矩形、梯形、不规则四边形、三角形中的一种或多种，所述结构部的预设形状包括结构部的宽度和高度。5.根据权利要求4所述的光波导结构，其中所述结构部的宽度为结构部与所述平面层连接位置处的宽度；所述结构部之间缝隙的宽度为所述结构部与所述平面层连接平面处，相邻结构部之间缝隙的宽度。6.根据权利要求1所述的光波导结构，其中所述平面层的厚度、所述结构部的形状、所述结构部之间缝隙的宽度、所述波导包层的宽度和高度中的一个或多个根据目标色散曲线进行配置。7.根据权利要求1
‑
6中任一项所述的光波导结构，其中所述平面层厚度的取值范围为350
‑
900nm；所述结构部高度的取值范围为600
‑
1700nm，结构部宽度的取值范围为500
‑
1200nm，所述结构部之间缝隙宽度的取值范围为350
‑
600nm，所述结构部的侧壁与所述平面层的角度的取值范围为80
‑
90
°
；所述波导包层宽度的取值范围为3000
‑
4500nm，波导包层高度的取值范围为1700
...
【专利技术属性】
技术研发人员：张林，郭昱铄，
申请(专利权)人：天津大学，
类型：发明
国别省市：
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