本发明专利技术提供了一种基于相变材料混合Fano共振的调制器，包括：绝缘体上硅层，在所述绝缘体上硅层上形成微环谐振器，其中，所述微环谐振器包括环形波导和直线波导，所述直线波导对应所述环形波导的中心位置开设气孔，所述环形波导上覆盖一层GST相变材料层。本发明专利技术可输出高性能Fano线性，在具有连续传播模式的直线波导中插入气孔，从而产生相位突变，然后与具有离散传播模式的环形波导进行耦合，进而产生Fano共振，通过调制微环谐振器上GST相变材料折射率，利用Fano共振实改变微环谐振器的谐振波长和出射光的光强，从而实现神经元权值功能。能。能。
【技术实现步骤摘要】
一种基于相变材料混合Fano共振的调制器及调制系统
[0001]本专利技术涉及光子芯片
，特别是涉及一种基于相变材料混合Fano共振的调制器及调制系统。
技术介绍
[0002]随着晶体管的尺寸达到纳米量级，量子效应和散热问题变的越来越明显，摩尔定律开始变得不再适用，世界各国对光子芯片的应用研究迅速开展起来。光子芯片利用集成的光学器件具有高带宽、低损耗、小尺寸等优势，其在光计算领域得到了广泛研究和应用。微环Fano共振作为神经元权值池架构，除具有体积小、功耗小、可调谐性等微环谐振器的特点外，还具有许多独特的优点：
[0003]光器件中权重的实现是通过调制微环器件的谐振波长，改变相干光的相位，进而改变入射光的光强，实现神经网络中乘法运算。当入射光经过调制好的微环谐振器时，满足谐振波长的光会被耦合到谐振器，从而引起出射光强的变化。Fano共振能耗小、灵敏度高、具有很快的响应速度，被广泛应用于光子芯片中的光开关，调制器等器件。迄今为止，通过光器件实现神经元权值池的方法有很多，由于Fano共振自身的优点以及微纳加工的发展，基于Fano共振的神经元权值池架构受到广泛青睐。一般而言，光从微环谐振器波导口输入，从直线波导与微环谐振腔(环形波导)的耦合区域耦合入微环谐振腔，在微环谐振腔(环形波导)中谐振后，再通过耦合区域从直线波导右侧输出，其输出光谱是具有尖锐的谐振峰，这种传统结构虽然也具有可调制性，但性能不佳。
技术实现思路
[0004]为了解决现有技术中微环谐振器调制性能不佳的技术问题，本专利技术的一个目的在于提供一种基于相变材料混合Fano共振的调制器，所述调制器包括：
[0005]绝缘体上硅层，在所述绝缘体上硅层上形成微环谐振器，其中，所述微环谐振器包括环形波导和直线波导，
[0006]所述直线波导对应所述环形波导的中心位置开设气孔，所述环形波导上覆盖一层GST相变材料层。
[0007]优选地，所述绝缘体上硅层厚度为220nm。
[0008]优选地，通过对所述绝缘体上硅层蚀刻，形成所述微环谐振器。
[0009]优选地，所述环形波导的半径为30um，所述环形波导的厚度为220nm，所述直线波导的厚度为220nm。
[0010]优选地，所述环形波导的宽度为500nm，所述直线波导的宽度为500nm。
[0011]优选地，所述环形波导和所述直线波导之间的耦合间隙为0.12um，所述直线波导中心位置开设的气孔为直径300nm的圆环。
[0012]优选地，所述GST相变材料层的厚度为20nm。
[0013]本专利技术的另一个目的在于提供一种基于相变材料混合Fano共振的调制系统，所述
调制系统基于相变材料混合Fano共振的包括调制器，以及
[0014]激光器，用于对所述调制器提供光源；
[0015]光电探测器，用于采集所述调制器的光强；
[0016]脉冲光发生器，用于向环形波导提供调制光脉冲。
[0017]本专利技术提供的一种基于相变材料混合Fano共振的调制器及调制系统，可输出高性能Fano线性，在具有连续传播模式的直线波导中插入气孔，从而产生相位突变，然后与具有离散传播模式的环形波导进行耦合，进而产生Fano共振，通过调制微环谐振器上GST相变材料折射率，利用Fano共振实改变微环谐振器的谐振波长和出射光的光强，从而实现神经元权值功能。
附图说明
[0018]为了更清楚地说明本专利技术具体实施方式或现有技术中的技术方案，下面将对具体实施方式或现有技术描述中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图是本专利技术的一些实施方式，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。
[0019]图1示意性示出了本专利技术一种基于相变材料混合Fano共振的调制系统的结构示意图。
[0020]图2示出了本专利技术环形波导的截面示意图。
[0021]图3示出了本专利技术施加四种不同光脉冲时，Fano共振的归一化传输光谱图。
具体实施方式
[0022]为了使本专利技术的上述以及其他特征和优点更加清楚，下面结合附图进一步描述本专利技术。应当理解，本文给出的具体实施例是出于向本领域技术人员解释的目的，仅是示例性的，而非限制性的。
[0023]为了解决现有技术中微环谐振器调制性能不佳的技术问题，如图1所示本专利技术一种基于相变材料混合Fano共振的调制系统的结构示意图，图2所示本专利技术环形波导的截面示意图，根据本专利技术的实施例，一种基于相变材料混合Fano共振的调制系统，包括基于相变材料混合Fano共振的调制器，以及激光器200，用于对调制器提供光源。光电探测器(PD)300，用于采集调制器的光强。脉冲光发生器，用于向环形波导提供调制光脉冲。
[0024]根据本专利技术的实施例，基于相变材料混合Fano共振的调制器包括：
[0025]绝缘体上硅层100，在绝缘体上硅层上形成微环谐振器。微环谐振器包括环形波导102和直线波导101。
[0026]在具体的实施例中，在下层的第一硅层104上覆盖二氧化硅层105，在二氧化硅层105上覆盖绝缘体上硅层100，对绝缘体上硅层100蚀刻至二氧化硅层105。通过对绝缘体上硅层100蚀刻，形成微环谐振器。
[0027]绝缘体上硅层100厚度为220nm，蚀刻形成的微环谐振器中，环形波导102的半径为30um，环形波导102的厚度为220nm，直线波导101的厚度为220nm。环形波导102的宽度为500nm，直线波导101的宽度为500nm。
[0028]根据本专利技术的实施例，直线波导101对应环形波导102的中心位置开设气孔103，环
形波导102上覆盖一层GST相变材料层106。环形波导102和直线波导101之间的耦合间隙为0.12um，直线波导101中心位置开设的气孔103为直径300nm的圆环。GST相变材料层106的厚度为20nm。
[0029]下面对本专利技术的的调制原理进行说明。
[0030](1)Fano共振机理。
[0031]一般采用耦合模理论或传输矩阵法分析硅基光波导器件的Fano共振现象。其中耦合模理论能够分析器件的耦合系数和耦合腔的本征参数对器件性能的影响。复杂器件结构能够拆解成基本硅光元器件，且每个基本元器件都有对应的传输矩阵，传输矩阵表示每部分的光场传输特性，用这些矩阵相乘能够得到整个器件的传输光谱。采用传输矩阵分析微环谐振腔(环形波导)和直线波导之间的耦合。入射光场为E
o
时，直线波导耦合微环谐振腔(环形波导)中的输出光场E
out
表示为：
[0032][0033]式中，t和κ1(κ2)分别是耦合区域的透射系数和耦合系数，κ2＝κ1κ2＝1－t2，n为在微环谐振腔(环形波导)中谐振次数，α为线性损耗系数，E1和E2、E
n
分别表示光在微环谐振腔(环形波导)中谐振一圈、两圈和n圈的电场，E1＝iκ本文档来自技高网...
【技术保护点】
【技术特征摘要】
1.一种基于相变材料混合Fano共振的调制器，其特征在于，所述调制器包括：绝缘体上硅层，在所述绝缘体上硅层上形成微环谐振器，其中，所述微环谐振器包括环形波导和直线波导，所述直线波导对应所述环形波导的中心位置开设气孔，所述环形波导上覆盖一层GST相变材料层。2.根据权利要求1所述的调制器，其特征在于，所述绝缘体上硅层厚度为220nm。3.根据权利要求1所述的调制器，其特征在于，通过对所述绝缘体上硅层蚀刻，形成所述微环谐振器。4.根据权利要求1所述的调制器，其特征在于，所述环形波导的半径为30um，所述环形波导的厚度为220nm，所述直线波导的厚度为220nm。5.根据权利要求...
【专利技术属性】
技术研发人员：李鸿鹏，鹿利单，祝连庆，董明利，张旭，
申请(专利权)人：广州市南沙区北科光子感知技术研究院，
类型：发明
国别省市：
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