專(zhuān)利名稱(chēng)：光波導(dǎo)設(shè)備及其制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及一種光波導(dǎo)設(shè)備及其制作方法。更具體地說(shuō)，本發(fā)明涉及一種使用了至少一個(gè)光學(xué)環(huán)形諧振器(optical ring resonator)、其具有向更高頻率一邊擴(kuò)展的可運(yùn)行或可使用頻率范圍的光波導(dǎo)設(shè)備，以及該設(shè)備的制作方法。
通常，當(dāng)傳輸速率增長(zhǎng)到10Gbit/s或更高時(shí)，光纖的“波長(zhǎng)色散”會(huì)給信號(hào)光(signal light)的傳輸性能帶來(lái)很顯著的不利影響，這經(jīng)常會(huì)限制了采用光纖傳輸時(shí)的可傳輸距離。這是因?yàn)橥ㄟ^(guò)光纖傳輸?shù)男盘?hào)光的速度存在波長(zhǎng)相關(guān)。更明確地說(shuō)，通常，由于光調(diào)制引起的所謂波長(zhǎng)啁啾會(huì)使光譜線在振蕩模式下加寬。如果在傳輸線或通道中存在波長(zhǎng)色散，在該線或通道中傳輸?shù)男盘?hào)光的傳輸速率在加寬的光譜線內(nèi)會(huì)發(fā)生變化。因此，在通過(guò)光纖進(jìn)行長(zhǎng)距離傳輸后，信號(hào)光各組成部分的到達(dá)時(shí)間將會(huì)根據(jù)各自的波長(zhǎng)改變，因而調(diào)制的信號(hào)光的波形將會(huì)降級(jí)(degrade)或者變形(deform)。這種調(diào)制的信號(hào)光的波形的降級(jí)或者變形使得要如期望的那樣再現(xiàn)它的原有波形很困難。
為了解決這一問(wèn)題，各種類(lèi)型的“補(bǔ)償型光纖(compensated opticalfiber)”已經(jīng)被廣泛的應(yīng)用。這些補(bǔ)償型的光纖包括一個(gè)直徑小于普通光纖芯(core)的芯，從而在那里產(chǎn)生一個(gè)負(fù)的波長(zhǎng)色散。由于這個(gè)負(fù)的波長(zhǎng)色散，發(fā)生在被傳輸?shù)男盘?hào)光的有源光纖中的波長(zhǎng)色散被抵消了，結(jié)果傳輸?shù)男盘?hào)光的可能出現(xiàn)的波形降級(jí)得到了防止。
然而，補(bǔ)償型光纖有許多使用上的限制。例如，(i)總長(zhǎng)度至少需要至少約20公里；(ii)信號(hào)光的輸入電平必須足夠低以防止因光的非線性引起的“四光波混合”(four lightewave mixture)現(xiàn)象；及(iii)在實(shí)際裝配光纖的裝配現(xiàn)場(chǎng)或地點(diǎn)波長(zhǎng)色散不能夠被調(diào)節(jié)的。這里，“四光波混合”現(xiàn)象是指一種物質(zhì)由于它的非線性偏振(polarization)而事實(shí)上吸收了兩個(gè)光子，然后發(fā)射出兩個(gè)光子，以這種方式保存能量的現(xiàn)象。另外，這種補(bǔ)償型光纖還存在信號(hào)光的損耗率與普通光纖比較相對(duì)較高的問(wèn)題。
為了解決上述有關(guān)損耗率的問(wèn)題及消除補(bǔ)償型光纖的上述限制，“波導(dǎo)型色散補(bǔ)償器(waveguide-type dispersion compensated)”，特別是那些應(yīng)用了光環(huán)諧振器(optical ring resonator)的波導(dǎo)型色散補(bǔ)償器，已經(jīng)開(kāi)始被研究。
光環(huán)諧振器作為光濾波器的應(yīng)用已經(jīng)被期待和研究了很長(zhǎng)時(shí)間。波導(dǎo)型光環(huán)諧振器包括一個(gè)作為諧振器的環(huán)形或者圓形光波導(dǎo)(下文可能被簡(jiǎn)稱(chēng)為波導(dǎo))，及一個(gè)用于將信號(hào)光輸入諧振器波導(dǎo)和從那里輸出信號(hào)光的輸入/輸出光波導(dǎo)。輸入/輸出波導(dǎo)在耦接部分(couplingsection)與諧振器波導(dǎo)光耦合。在耦接部分形成有一定向光耦合器以將這兩種波導(dǎo)光耦合在一起。通過(guò)改變定向耦合器的折射率(refractiveindex)進(jìn)而改變信號(hào)光的相位，可以控制關(guān)于諧振器波導(dǎo)的信號(hào)光的分支比(branching ratio)。因而，環(huán)形諧振器自身的銳度(finesse)也成為可控的。此外，通過(guò)改變圓形諧振器波導(dǎo)的溫度，諧振波長(zhǎng)也會(huì)發(fā)生改變。因而，環(huán)形諧振器作為一個(gè)波長(zhǎng)可變的光濾波器是可行的。
此外，近年來(lái)，研究已經(jīng)被引導(dǎo)至積極利用環(huán)形諧振器的波長(zhǎng)色散特性，以控制發(fā)生在光纖中的波長(zhǎng)色散。這是指為了消除光纖使用時(shí)因波長(zhǎng)色散特性引起的信號(hào)光脈沖波形的降級(jí)，是通過(guò)產(chǎn)生與光纖波長(zhǎng)色散相反的波長(zhǎng)色散，從而抑制光脈沖波形的降級(jí)。


圖1所示是現(xiàn)有技術(shù)中此類(lèi)光色散補(bǔ)償設(shè)備結(jié)構(gòu)的一個(gè)示例。ECOC 2000，Munich，Post-deadline paper的第一篇論文，由F.Horst，C.Berendsen，R.Beyeler，G.Bona，R.Gernann，H.Salemink，andD.Wiesmann等人撰寫(xiě)的，標(biāo)題“Tunable ring resonator dispersioncompensators realized in high-refractive-index contrast Siontechnology”，公開(kāi)了光色散補(bǔ)償設(shè)備100，其具有用平面光波電路(Planar Lightwave Circuit，PLC)技術(shù)形成的光路。
設(shè)備100包含一個(gè)作為光環(huán)諧振器的環(huán)形諧振器波導(dǎo)101，一個(gè)線形輸入/輸出光波導(dǎo)102，以及一個(gè)用于將波導(dǎo)101、102相互光耦合的定向光耦合器103。構(gòu)成諧振器波導(dǎo)101的光波導(dǎo)的折射率與它周?chē)牧系恼凵渎视写蟮牟顒e。
將多個(gè)圖1所示的色散補(bǔ)償設(shè)備100能夠彼此串聯(lián)在一起，以增大能獲得的波長(zhǎng)色散值。例如，當(dāng)四個(gè)設(shè)備100串聯(lián)連接時(shí)，最大的波長(zhǎng)色散是-3430微微秒每毫微米(ps/nm)，在這種情況下最高的可運(yùn)行頻率為12.5GHz。這意味著，如果是這樣，200公里普通光纖的波長(zhǎng)色散可以被補(bǔ)償。當(dāng)環(huán)形諧振器波導(dǎo)101的總長(zhǎng)度設(shè)為約4mm時(shí)，最高可運(yùn)行頻率顯著地?cái)U(kuò)展為25GHz，其中得到的波長(zhǎng)色散為415ps/nm。
在圖1所示的現(xiàn)有技術(shù)的色散補(bǔ)償設(shè)備100中，另加了一個(gè)在定向耦合器103內(nèi)與環(huán)形諧振器波導(dǎo)101和直線形的輸入/輸出波導(dǎo)102重疊的加熱器104。通過(guò)向加熱器104提供電能來(lái)改變波導(dǎo)101和102相應(yīng)部分的溫度，可以控制諧振器波導(dǎo)101(即環(huán)形諧振器)的銳度(finesse)。如果銳度提高，波長(zhǎng)色散也會(huì)隨之增加。反之，銳度降低，波長(zhǎng)色散也會(huì)隨之減少。
加熱器104，設(shè)置為與定向耦合器103的波導(dǎo)臂重疊，通過(guò)給它供應(yīng)電能可用來(lái)控制或調(diào)節(jié)在諧振器波導(dǎo)101內(nèi)傳輸?shù)男盘?hào)光的波長(zhǎng)。另一方面，另一個(gè)加熱器105設(shè)置為與環(huán)形波導(dǎo)101而不是耦合器103的剩余部分重疊。通過(guò)給它供應(yīng)電能，加熱器105可用來(lái)控制或調(diào)節(jié)在諧振器波導(dǎo)101內(nèi)傳輸?shù)男盘?hào)光的相位，進(jìn)而調(diào)節(jié)銳度和波長(zhǎng)色散。
圖2所示是現(xiàn)有技術(shù)中色散補(bǔ)償設(shè)備結(jié)構(gòu)的另一示例。OFC2001，Anaheim，California，Post-deadline paper的第二篇論文，PD9，由C.K.Madson et al.等人撰寫(xiě)，標(biāo)題“Compact Integrated TunableChromatic Dispersion Compensator with a 4000 ps/nm Tuning Range”，其對(duì)應(yīng)于2001年9月11日公布的美國(guó)專(zhuān)利No.6,289,151公開(kāi)了帶有用PLC技術(shù)形成的光路的色散補(bǔ)償設(shè)備120。
與圖1所示的設(shè)備100不同，圖2所示的設(shè)備包括一個(gè)引入光環(huán)諧振器121的Mach-Zehnder光干涉儀122。干涉儀122有兩個(gè)光波導(dǎo)臂121A和121B，彼此長(zhǎng)度相等。于是，干涉儀122相對(duì)中心線具有對(duì)稱(chēng)的結(jié)構(gòu)。臂121A和121B通過(guò)光定向耦合器123A和123B彼此光耦合。耦合器123A和123B中的任何一個(gè)組成了一個(gè)2×2(即兩輸入兩輸出)的光耦合器。該臂121A和121B彼此交叉，分別通過(guò)定向耦合器123A和123B與兩個(gè)輸入/輸出光波導(dǎo)124A和124B連接。
利用圖2所示的現(xiàn)有技術(shù)的色散補(bǔ)償設(shè)備120，通過(guò)輸入/輸出波導(dǎo)124A和124B其中之一傳輸?shù)男盘?hào)光經(jīng)耦合器123A或123B以預(yù)定的分支比流入環(huán)形諧振器121，再?gòu)闹C振器121流出經(jīng)耦合器123B或123A以預(yù)定的分支比到達(dá)輸入/輸出波導(dǎo)124A和124B中的另一個(gè)。
加熱器126，設(shè)置為與環(huán)形諧振器121重疊，用于波長(zhǎng)調(diào)節(jié)。加熱器127，設(shè)置為在干涉儀122內(nèi)與波導(dǎo)臂121B重疊，用于相位調(diào)節(jié)。
環(huán)形諧振器121的銳度是利用臂121A和121B之間折射率的差別，以及/或者加熱器127的使用來(lái)控制的，可以得到±1980ps/nm的波長(zhǎng)色散。最高的可運(yùn)行頻率為13.4GHz。在第二篇文件中，運(yùn)用圖2中的色散補(bǔ)償設(shè)備和不歸零信號(hào)進(jìn)行了10Gb/s的信號(hào)傳輸實(shí)驗(yàn)，結(jié)果證實(shí)了期望的色散補(bǔ)償特性和傳輸特性是可實(shí)現(xiàn)的。
由以上說(shuō)明可知，可以理解用于補(bǔ)償光纖波長(zhǎng)色散的光電路可以通過(guò)PLC技術(shù)制作的光環(huán)諧振器來(lái)實(shí)現(xiàn)。然而，到目前為止報(bào)道的使用光環(huán)諧振器的常規(guī)色散補(bǔ)償設(shè)備(包括上述現(xiàn)有技術(shù)的色散補(bǔ)償設(shè)備100和120)，其最高的可運(yùn)行頻率還是較低，約為25GHz。為了將最高可運(yùn)行頻率向更短波長(zhǎng)(即更高的頻率)一邊移動(dòng)，光環(huán)諧振器自身的總長(zhǎng)度需要盡可能的短。
然而，圖1和圖2所示的上述現(xiàn)有技術(shù)的色散補(bǔ)償設(shè)備100和120中，提供了如定向耦合器103或者M(jìn)ach-Zehnder干涉儀122這樣的光耦合器。由于上述光耦合器必須要有相對(duì)很大的尺寸，所以限制了環(huán)形諧振器101或121的總的波導(dǎo)長(zhǎng)度的縮小。這一限制條件將設(shè)備100和120的最高可運(yùn)行頻率限制在約25GHz的水平。
本發(fā)明的另一目的是提供一種光波導(dǎo)設(shè)備以及制作該設(shè)備的方法，它能夠減小自身的尺寸和降低制作成本。
本發(fā)明還有一個(gè)目的是提供一種光波導(dǎo)設(shè)備以及該制作設(shè)備的方法，其能夠適用于更高速的光通訊。
通過(guò)下面的說(shuō)明，那些熟知本技術(shù)的人將清楚地了解上述目的以及其它沒(méi)有詳述的目的。
依照本發(fā)明的第一個(gè)方面，提供了一種光波導(dǎo)設(shè)備，其包括一個(gè)用作為光環(huán)諧振器的單模光諧振器波導(dǎo)；一個(gè)具有第一端和第二端的單模光輸入/輸出波導(dǎo)；輸入信號(hào)光輸入到輸入/輸出波導(dǎo)的第一端，輸出信號(hào)光從輸入/輸出波導(dǎo)的第二端輸出；輸入/輸出波導(dǎo)在一區(qū)域內(nèi)靠近諧振器波導(dǎo)設(shè)置；一個(gè)Mach-Zehnder干涉儀，其以如下方式形成包含位于所述區(qū)域內(nèi)的，作為其第一光波導(dǎo)臂的諧振器波導(dǎo)的一部分和作為其第二光波導(dǎo)臂的輸入/輸出波導(dǎo)的一部分；所述干涉儀具有第一光耦合器，用于利用多模光干涉將第一波導(dǎo)臂和第二波導(dǎo)臂與輸入/輸出波導(dǎo)的輸入側(cè)部分和諧振器波導(dǎo)的剩余部分光耦合；以及具有第二光耦合器，用于利用多模光干涉將第一波導(dǎo)臂和第二波導(dǎo)臂與輸入/輸出波導(dǎo)的輸出側(cè)部分和諧振器波導(dǎo)的剩余部分光耦合。
依照本發(fā)明第一個(gè)方面的光波導(dǎo)設(shè)備中，提供了一個(gè)用作為光環(huán)諧振器的單模光諧振器波導(dǎo)和一個(gè)單模輸入/輸出光波導(dǎo)。將輸入信號(hào)光輸入到輸入/輸出波導(dǎo)的第一端，輸出信號(hào)光從輸入/輸出波導(dǎo)的第二端輸出。輸入/輸出波導(dǎo)設(shè)置在靠近諧振器波導(dǎo)的區(qū)域內(nèi)。
此外，一個(gè)Mach-Zehnder干涉儀，其以如下方式形成包含位于所述區(qū)域內(nèi)的，作為其第一光波導(dǎo)臂的諧振器波導(dǎo)的一部分和作為其第二光波導(dǎo)臂的輸入/輸出波導(dǎo)的一部分。所述干涉儀具有第一光耦合器，用于由于多模光干涉將第一波導(dǎo)臂和第二波導(dǎo)臂與輸入/輸出波導(dǎo)的輸入側(cè)部分和諧振器波導(dǎo)的剩余部分光耦合；以及一個(gè)第二光耦合器，用于利用多模光干涉將第一波導(dǎo)臂和第二波導(dǎo)臂與輸入/輸出波導(dǎo)的輸出側(cè)部分和諧振器波導(dǎo)的剩余部分光耦合。
這樣，依照本發(fā)明第一個(gè)方面的光波導(dǎo)設(shè)備包括一個(gè)具有第一和第二多模干涉光耦合器以將諧振器波導(dǎo)和輸入/輸出波導(dǎo)彼此光耦合的Mach-Zehnder干涉儀。這意味著將諧振器波導(dǎo)和輸入/輸出波導(dǎo)光耦合的光耦合部分可以很容易被縮小。因此，與圖1所示的上述現(xiàn)有技術(shù)的設(shè)備100相比，諧振器波導(dǎo)上除第一波導(dǎo)臂、第一和第二耦合器外的部分可以相對(duì)做得較長(zhǎng)；作為光環(huán)諧振器的諧振器波導(dǎo)的總長(zhǎng)度也可以減小。結(jié)果，可運(yùn)行或可使用的頻率范圍擴(kuò)展到了更高頻率一邊，例如，擴(kuò)展到大約60GHz或更高。這導(dǎo)致了比以前更高速的光通訊。
此外，因?yàn)橹C振器波導(dǎo)的總長(zhǎng)度可以減小，設(shè)備本身也可以縮小，同時(shí)降低了設(shè)備自身的制作成本。
依照本發(fā)明的第二個(gè)方面，提供了另一種光波導(dǎo)設(shè)備，包括一個(gè)用作為光環(huán)諧振器的光諧振器波導(dǎo)；一個(gè)具有第一端和第二端的輸入/輸出光波導(dǎo)；輸入信號(hào)光輸入到輸入/輸出波導(dǎo)的第一端，輸出信號(hào)光從輸入/輸出波導(dǎo)的第二端輸出；輸入/輸出波導(dǎo)定位在一區(qū)域內(nèi)靠近諧振器波導(dǎo)的位置；一個(gè)Mach-Zehnder干涉儀，以如下方式形成，以包含位于所述區(qū)域內(nèi)的，作為其第一光波導(dǎo)臂的諧振器波導(dǎo)的一部分和作為其第二光波導(dǎo)臂的輸入/輸出波導(dǎo)的一部分；干涉儀具有一個(gè)第一光耦合器，包含區(qū)域內(nèi)發(fā)生多模光干涉的第一多模光波導(dǎo)區(qū)；以及一個(gè)第二光耦合器，包含區(qū)域內(nèi)發(fā)生多模光干涉的第二多模光波導(dǎo)區(qū)；其中第一波導(dǎo)臂的一端和第二波導(dǎo)臂的一端在第一多模波導(dǎo)區(qū)的第一連接側(cè)與其光連接，而第一波導(dǎo)臂的另一端和第二波導(dǎo)臂的另一端在第二多模波導(dǎo)區(qū)的第一連接側(cè)與其光連接；以及其中輸入/輸出波導(dǎo)的輸入側(cè)部分和諧振器波導(dǎo)的剩余部分在第一多模波導(dǎo)區(qū)的第二連接側(cè)與其光連接，而輸入/輸出波導(dǎo)的輸出側(cè)部分和諧振器波導(dǎo)的剩余部分在第二多模波導(dǎo)區(qū)的第二連接側(cè)與其光連接。
依照本發(fā)明第二個(gè)方面的光波導(dǎo)設(shè)備中，提供了一個(gè)具有第一和第二多模干涉光耦合器的Mach-Zehnder干涉儀，以將諧振器波導(dǎo)和輸入輸出波導(dǎo)彼此光耦合。這意味著將諧振器波導(dǎo)和輸入/輸出波導(dǎo)光耦合的光耦合部分可以很容易被縮小。因此，與圖1所示的上述現(xiàn)有技術(shù)的設(shè)備100相比，諧振器波導(dǎo)上除第一波導(dǎo)臂、第一和第二耦合器外的部分可以相對(duì)做得較長(zhǎng)，諧振器波導(dǎo)的總長(zhǎng)度也可以減小。結(jié)果，可運(yùn)行或可使用的頻率范圍擴(kuò)展到了更高頻率一邊，例如，擴(kuò)展到大約60GHz或更高。這導(dǎo)致了比以前更高速的光通訊。
此外，因?yàn)橹C振器波導(dǎo)的總長(zhǎng)度可以減小，設(shè)備本身也可以縮小，同時(shí)降低了設(shè)備自身的制作成本。
依照本發(fā)明的第三個(gè)方面，還提供了另一種光波導(dǎo)設(shè)備，包括一個(gè)Mach-Zehnder干涉儀，其包含一個(gè)第一光耦合器，一個(gè)第二光耦合器，一個(gè)將第一光耦合器和第二光耦合器連接的第一光波導(dǎo)臂，以及一個(gè)以與第一波導(dǎo)臂交叉的方式將第一耦合器和第二耦合器連接起來(lái)的第二光波導(dǎo)臂；第一耦合器具有在其區(qū)域內(nèi)發(fā)生多模光干涉的第一多模光波導(dǎo)區(qū)；第二耦合器具有在其區(qū)域內(nèi)發(fā)生多模光干涉的第二多模光波導(dǎo)區(qū)；一個(gè)光諧振器波導(dǎo)，用作為光環(huán)諧振器，以如下方式連接，該諧振器波導(dǎo)的一端連接至第一耦合器，它的另一端連接至第二耦合器；
一個(gè)光輸入波導(dǎo)，其以如下方式連接，該輸入波導(dǎo)的一端連接至第一耦合器；以及一個(gè)光輸出波導(dǎo)，其以如下方式連接，該輸出波導(dǎo)的一端連接至第二耦合器；其中第一波導(dǎo)臂的一端和第二波導(dǎo)臂的一端在第一多模波導(dǎo)區(qū)的第一連接側(cè)與其光連接，而第一波導(dǎo)臂的另一端和第二波導(dǎo)臂的另一端在第二多模波導(dǎo)區(qū)的第一連接側(cè)與其光連接；以及其中輸入波導(dǎo)的一端在第一多模波導(dǎo)區(qū)的第二連接側(cè)與其光連接，而輸出波導(dǎo)的一端在第二多模波導(dǎo)區(qū)的第二連接側(cè)與其光連接。
依照本發(fā)明第三個(gè)方面的光波導(dǎo)設(shè)備中，提供了一個(gè)具有第一和第二多模干涉光耦合器的Mach-Zehnder干涉儀，以將諧振器波導(dǎo)和輸入輸出波導(dǎo)彼此光耦合。這意味著將諧振器波導(dǎo)和輸入/輸出波導(dǎo)光耦合的光耦合部分可以很容易被縮小。因此，與圖2所示的上述現(xiàn)有技術(shù)的設(shè)備120相比，諧振器波導(dǎo)和第一、第二光波導(dǎo)臂可以相對(duì)做得較長(zhǎng)。諧振器波導(dǎo)和第一和第二波導(dǎo)臂的總長(zhǎng)度也可以減小。結(jié)果，可運(yùn)行或可使用的頻率范圍擴(kuò)展到了更高頻率一邊，例如，擴(kuò)展到大約60GHz或更高。這導(dǎo)致了比以前更高速的光通訊。
此外，因?yàn)橹C振器波導(dǎo)、第一和第二波導(dǎo)臂的總長(zhǎng)度可以減小，設(shè)備本身也可以縮小，同時(shí)降低了設(shè)備自身的制作成本。
在依照本發(fā)明第一個(gè)到第三個(gè)方面的設(shè)備的一個(gè)較佳實(shí)施例中，另外提供了一個(gè)溫度控制器，用于控制干涉儀的第一和第二波導(dǎo)臂中至少一個(gè)波導(dǎo)臂的溫度，進(jìn)而控制在干涉儀內(nèi)傳輸?shù)男盘?hào)光的相位。溫度控制器與第一和第二波導(dǎo)臂中至少一個(gè)波導(dǎo)臂重疊。這個(gè)實(shí)施例有一個(gè)附加的效果，即可以通過(guò)控制在干擾儀內(nèi)傳輸?shù)男盘?hào)光的相位來(lái)控制精確度和得到的波長(zhǎng)色散。
在依照本發(fā)明第一個(gè)到第三個(gè)方面的設(shè)備的另一較佳實(shí)施例中，另外提供了一個(gè)溫度控制器，用于控制諧振器波導(dǎo)的溫度，進(jìn)而控制在諧振器內(nèi)傳輸?shù)男盘?hào)光的波長(zhǎng)。溫度控制器與諧振器波導(dǎo)重疊。這個(gè)實(shí)施例有一個(gè)附加的效果，即可以通過(guò)控制在諧振器波導(dǎo)內(nèi)傳輸?shù)男盘?hào)光的波長(zhǎng)來(lái)調(diào)節(jié)諧振頻率。
在依照本發(fā)明第一個(gè)到第三個(gè)方面的設(shè)備的又一較佳實(shí)施例中，諧振器波導(dǎo)是由折射率比諧振器波導(dǎo)周?chē)牧系恼凵渎蚀蟀俜种幕蚋叩牟牧现瞥?。這個(gè)實(shí)施例有一個(gè)附加的效果，即形成的諧振器波導(dǎo)可以具有較小的曲率半徑。
在依照本發(fā)明第一個(gè)到第三個(gè)方面的設(shè)備的又一優(yōu)選實(shí)施例中，諧振器波導(dǎo)的總長(zhǎng)度以滿足可運(yùn)行頻率為25GHz或更大這個(gè)條件來(lái)確定。這個(gè)實(shí)施例有一個(gè)附加的效果，即可以實(shí)現(xiàn)25GHz或更高的可運(yùn)行頻率。
在依照本發(fā)明第一個(gè)到第三個(gè)方面的設(shè)備的又一優(yōu)選實(shí)施例中，諧振器波導(dǎo)、輸入/輸出波導(dǎo)、以及干涉儀組成了第一光諧振區(qū)。至少還有一個(gè)具有與第一光諧振區(qū)結(jié)構(gòu)相同的另加的光諧振區(qū)以與第一光諧振區(qū)串聯(lián)連接的方式被提供。這個(gè)實(shí)施例有一個(gè)附加的效果，即增強(qiáng)了本發(fā)明取得的各個(gè)技術(shù)效果。
依照本發(fā)明的第四個(gè)方面，又一種光波導(dǎo)設(shè)備，其包括一個(gè)Mach-Zehnder干涉儀，包含一個(gè)第一光耦合器，一個(gè)第二光耦合器，一個(gè)位于第一光耦合器和第二光耦合器之間的第三光耦合器，一個(gè)連接第一耦合器和第三耦合器的第一光波導(dǎo)臂，一個(gè)以不與第一波導(dǎo)臂交叉的方式連接第一耦合器和第三耦合器的第二光波導(dǎo)臂，一個(gè)連接第二耦合器和第三耦合器的第三光波導(dǎo)臂，一個(gè)以不與第三波導(dǎo)臂交叉的方式連接第二耦合器和第三耦合器的第四光波導(dǎo)臂；
第一耦合器具有在其區(qū)域內(nèi)發(fā)生多模光干涉的第一多模光波導(dǎo)區(qū)；第二耦合器具有在其區(qū)域內(nèi)發(fā)生多模光干涉的第二多模光波導(dǎo)區(qū)；第三耦合器具有在其區(qū)域內(nèi)發(fā)生多模光干涉的第三多模光波導(dǎo)區(qū)；一個(gè)作為光環(huán)諧振器的光諧振器波導(dǎo)，以如下方式連接，第一波導(dǎo)的一端連接至第一耦合器，它的另一端連接至第二耦合器；一個(gè)光輸入波導(dǎo)，以如下方式連接，該輸入波導(dǎo)的一端連接至第一耦合器；以及一個(gè)光輸出波導(dǎo)，以如下方式連接，該輸出波導(dǎo)的一端連接至第二耦合器；其中第一波導(dǎo)臂的一端和第二波導(dǎo)臂的一端在第一多模波導(dǎo)區(qū)的第一連接側(cè)與其光連接，而第一波導(dǎo)臂的另一端和第二波導(dǎo)臂的另一端在第三多模波導(dǎo)區(qū)的第一連接側(cè)與其光連接；其中第三波導(dǎo)臂的一端和第四波導(dǎo)臂的一端在第二多模波導(dǎo)區(qū)的第一連接側(cè)與其光連接，而第三波導(dǎo)臂的另一端和第四波導(dǎo)臂的另一端在第三多模波導(dǎo)區(qū)的第二連接側(cè)與其光連接；其中輸入波導(dǎo)的一端在第一多模波導(dǎo)區(qū)的第二連接側(cè)與其光連接，而輸出波導(dǎo)的一端在第二多模波導(dǎo)區(qū)的第二連接側(cè)與其光連接。
在依照本發(fā)明第四個(gè)方面的光波導(dǎo)設(shè)備中，提供了一個(gè)包括第一到第三多模干涉光耦合器的Mach-Zehnder干涉儀，以將諧振器波導(dǎo)和輸入、輸出波導(dǎo)光耦合。這意味著將諧振器波導(dǎo)和輸入、輸出波導(dǎo)光耦合的光耦合部分可以很容易被縮小。因此，與圖1和圖2所示的上述現(xiàn)有技術(shù)的設(shè)備100和120相比，諧振器波導(dǎo)和第一、第二光波導(dǎo)臂可以相對(duì)做得較長(zhǎng)；諧振器波導(dǎo)和第一到第四波導(dǎo)臂的總長(zhǎng)度也可以減小。結(jié)果，可運(yùn)行或可使用的頻率范圍擴(kuò)展到了更高頻率一邊，例如，擴(kuò)展到大約60GHz或更高。這導(dǎo)致了比以前更高速的光通訊。
此外，因?yàn)橹C振器波導(dǎo)和第一到第四波導(dǎo)臂的總長(zhǎng)度可以減小，設(shè)備本身也可以縮小，同時(shí)降低了設(shè)備自身的制作成本。
在依照本發(fā)明第四個(gè)方面的設(shè)備的一個(gè)優(yōu)選實(shí)施例中，另外提供了一個(gè)溫度控制器，用于控制干涉儀的第一到第四波導(dǎo)臂中至少一個(gè)波導(dǎo)臂的溫度，進(jìn)而控制在干涉儀內(nèi)傳輸?shù)男盘?hào)光的相位。溫度控制器與第一到第四波導(dǎo)臂中至少一個(gè)波導(dǎo)臂重疊。這個(gè)實(shí)施例有一個(gè)附加的效果，即可以通過(guò)控制在干擾儀內(nèi)傳輸?shù)男盘?hào)光的相位來(lái)控制精確度和得到的波長(zhǎng)色散。
在依照本發(fā)明第四個(gè)方面的設(shè)備的另一優(yōu)選實(shí)施例中，另外提供了一個(gè)溫度控制器，用于控制諧振器波導(dǎo)剩余部分的溫度，進(jìn)而控制在諧振器內(nèi)傳輸?shù)男盘?hào)光的波長(zhǎng)。溫度控制器與諧振器波導(dǎo)剩余部分重疊。這個(gè)實(shí)施例有一個(gè)附加的效果，即可以通過(guò)控制在諧振器波導(dǎo)內(nèi)傳輸?shù)男盘?hào)光的波長(zhǎng)來(lái)調(diào)節(jié)諧振頻率。
在依照本發(fā)明第四個(gè)方面的設(shè)備的又一優(yōu)選實(shí)施例中，諧振器波導(dǎo)是由折射率比諧振器波導(dǎo)周?chē)牧系恼凵渎蚀蟀俜种幕蚋叩牟牧现瞥伞＿@個(gè)實(shí)施例有一個(gè)附加的效果，即形成的諧振器波導(dǎo)可以具有較小的曲率半徑。
在依照本發(fā)明第四個(gè)方面的設(shè)備的又一優(yōu)選實(shí)施例中，諧振器波導(dǎo)的總長(zhǎng)度以滿足可運(yùn)行頻率為25GHz或更大這個(gè)條件來(lái)確定。這個(gè)實(shí)施例有一個(gè)附加的效果，即可以實(shí)現(xiàn)25GHz或更高的可運(yùn)行頻率。
在依照本發(fā)明第四個(gè)方面的設(shè)備的又一優(yōu)選實(shí)施例中，諧振器波導(dǎo)、輸入/輸出波導(dǎo)、以及干涉儀組成了第一光諧振區(qū)。至少還有一個(gè)具有與第一光諧振區(qū)結(jié)構(gòu)相同的另加的光諧振區(qū)以與第一光諧振區(qū)串聯(lián)連接的方式被提供。這個(gè)實(shí)施例中有一個(gè)附加的效果，即增強(qiáng)了本發(fā)明取得的各個(gè)技術(shù)效果。
依照本發(fā)明的第五個(gè)方面，提供了一種制作光波導(dǎo)設(shè)備的方法，包括以下步驟在襯底上用第一材料形成一個(gè)下覆層；用折射率大于第一材料的第二材料在下覆層上形成一個(gè)核心層；以及以如下方式將核心層構(gòu)圖，形成一個(gè)作為光環(huán)諧振器的單模光諧振器波導(dǎo)、一個(gè)具有第一端和第二端的單模光輸入/輸出波導(dǎo)，以及一個(gè)Mach-Zehnder干涉儀；其中將輸入信號(hào)光輸入到輸入/輸出波導(dǎo)的第一端，輸出信號(hào)光從輸入/輸出波導(dǎo)的第二端輸出；其中輸入/輸出波導(dǎo)在一區(qū)域內(nèi)靠近諧振器波導(dǎo)設(shè)置；以及其中干涉儀以如下方式形成，其包含位于所述區(qū)域內(nèi)的，作為其第一光波導(dǎo)臂的諧振器波導(dǎo)的一部分和作為其第二光波導(dǎo)臂的輸入/輸出波導(dǎo)的一部分；其中干涉儀具有一個(gè)第一光耦合器，用于由于多模光干涉，將第一波導(dǎo)臂和第二波導(dǎo)臂與輸入/輸出波導(dǎo)的輸入側(cè)部分和諧振器波導(dǎo)的剩余部分光耦合；以及一個(gè)第二光耦合器，用于由于多模光干涉將第一波導(dǎo)臂和第二波導(dǎo)臂與輸入/輸出波導(dǎo)的輸出側(cè)部分和諧振器波導(dǎo)的剩余部分光耦合。
在依照本發(fā)明第五個(gè)方面的方法中，可以清楚看出上述依照本發(fā)明第一個(gè)方面的光波導(dǎo)設(shè)備可以用平面光波電路(PLC)技術(shù)制成。
依照本發(fā)明的第六個(gè)方面，提供了另一種制作光波導(dǎo)設(shè)備的方法，包括以下步驟在襯底上用第一材料形成一個(gè)下覆層；用折射率大于第一材料的第二材料在下覆層上形成一個(gè)核心層；以及以如下方式將核心層構(gòu)圖，以形成一個(gè)作為光環(huán)諧振器的光諧振器波導(dǎo)、一個(gè)具有第一端和第二端的輸入/輸出光波導(dǎo)，以及一個(gè)Maeh-Zehnder干涉儀；其中將輸入信號(hào)光輸入到輸入/輸出波導(dǎo)的第一端，輸出信號(hào)光從輸入/輸出波導(dǎo)的第二端輸出；其中輸入/輸出波導(dǎo)在一區(qū)域內(nèi)靠近諧振器波導(dǎo)設(shè)置；其中Mach-Zehnder干涉儀以如下方式形成，以包含位于所述區(qū)域內(nèi)的，作為其第一光波導(dǎo)臂的諧振器波導(dǎo)的一部分和作為其第二光波導(dǎo)臂的輸入/輸出波導(dǎo)的一部分；其中干涉儀具有一個(gè)第一光耦合器，包含區(qū)域內(nèi)發(fā)生多模光干涉的第一多模光波導(dǎo)區(qū)；以及一個(gè)第二光耦合器，包含區(qū)域內(nèi)發(fā)生多模光干涉的第二多模光波導(dǎo)區(qū)；其中第一波導(dǎo)臂的一端和第二波導(dǎo)臂的一端在第一多模波導(dǎo)區(qū)的第一連接側(cè)與其光連接，而第一波導(dǎo)臂的另一端和第二波導(dǎo)臂的另一端在第二多模波導(dǎo)區(qū)的第一連接側(cè)與其光連接；其中輸入/輸出波導(dǎo)的輸入側(cè)部分和諧振器波導(dǎo)的剩余部分在第一多模波導(dǎo)區(qū)的第二連接側(cè)與其光連接，而輸入/輸出波導(dǎo)的輸出側(cè)部分和諧振器波導(dǎo)的剩余部分在第二多模波導(dǎo)區(qū)的第二連接側(cè)與其光連接。
在依照本發(fā)明第六個(gè)方面的方法中，可以清楚看出依照本發(fā)明第二個(gè)方面的光波導(dǎo)設(shè)備可以用平面光波電路(PLC)技術(shù)制成。
依照本發(fā)明的第七個(gè)方面，提供了又一種制作光波導(dǎo)設(shè)備的方法，包括以下步驟在襯底上用第一材料形成一個(gè)下覆層；用折射率大于第一材料的第二材料在下覆層上形成一個(gè)核心層；以及以如下方式將核心層構(gòu)圖，以形成一個(gè)Mach-Zehnder干涉儀，一個(gè)作為光環(huán)諧振器的光諧振器波導(dǎo)，一個(gè)光輸入波導(dǎo)，以及一個(gè)光輸出波導(dǎo)；
其中干涉儀包含一個(gè)第一光耦合器，一個(gè)第二光耦合器，一個(gè)將第一光耦合器和第二光耦合器連接的第一光波導(dǎo)臂，以及一個(gè)以與第一波導(dǎo)臂交叉的方式將第一耦合器和第二耦合器連接起來(lái)的第二光波導(dǎo)臂；其中第一耦合器具有在其區(qū)域內(nèi)發(fā)生多模光干涉的第一多模光波導(dǎo)區(qū)；其中第二耦合器具有在其區(qū)域內(nèi)發(fā)生多模光干涉的第二多模光波導(dǎo)區(qū)；其中光諧振器波導(dǎo)以如下方式連接，該諧振器波導(dǎo)的一端連接至第一耦合器，它的另一端連接至第二耦合器；其中輸入波導(dǎo)以如下方式連接，該輸入波導(dǎo)的一端連接至第一耦合器；其中輸出波導(dǎo)以如下方式連接，該輸出波導(dǎo)的一端連接至第二耦合器；其中第一波導(dǎo)臂的一端和第二波導(dǎo)臂的一端在第一多模波導(dǎo)區(qū)的第一連接側(cè)與其光連接，而第一波導(dǎo)臂的另一端和第二波導(dǎo)臂的另一端在第二多模波導(dǎo)區(qū)的第一連接側(cè)與其光連接；其中輸入波導(dǎo)的一端在第一多模波導(dǎo)區(qū)的第二連接側(cè)與其光連接，而輸出波導(dǎo)的一端在第二多模波導(dǎo)區(qū)的第二連接側(cè)與其光連接。
在依照本發(fā)明第七個(gè)方面的方法中，可以清楚看出上述依照本發(fā)明第三個(gè)方面的光波導(dǎo)設(shè)備可以用平面光波電路(PLC)技術(shù)制成。
在依照本發(fā)明第五個(gè)到第七個(gè)方面的方法的一個(gè)優(yōu)選實(shí)施例中，包括一個(gè)形成一個(gè)上覆層以覆蓋構(gòu)圖核心層的步驟，一個(gè)在上覆層上形成一個(gè)加熱層的步驟，以及一個(gè)將加熱層構(gòu)圖以形成一個(gè)與干涉儀的第一和第二波導(dǎo)臂中至少一個(gè)波導(dǎo)臂重疊的溫度控制器的步驟。溫度控制器用于控制第一和第二波導(dǎo)臂中至少一個(gè)波導(dǎo)臂的溫度，進(jìn)而控制在干涉儀內(nèi)傳輸?shù)男盘?hào)光的相位。
溫度控制器可以全部或者部分覆蓋在第一和第二波導(dǎo)臂中至少一個(gè)波導(dǎo)臂上。
在依照本發(fā)明第五個(gè)到第七個(gè)方面的方法的另一優(yōu)選實(shí)施例中，包括一個(gè)形成一個(gè)上覆層以覆蓋構(gòu)圖核心層的步驟，一個(gè)在上覆層上形成一個(gè)加熱層的步驟，以及一個(gè)將加熱層構(gòu)圖以形成一個(gè)與諧振器波導(dǎo)重疊的溫度控制器的步驟。溫度控制器用于控制諧振器波導(dǎo)的溫度，進(jìn)而控制在諧振器波導(dǎo)內(nèi)傳輸?shù)男盘?hào)光的波長(zhǎng)。
溫度控制器可以全部或者部分覆蓋在諧振器波導(dǎo)剩余部分上。
依照本發(fā)明的第八個(gè)方面，提供了又一種制作光波導(dǎo)設(shè)備的方法，包括以下步驟在襯底上用第一材料形成一個(gè)下覆層；用折射率大于第一材料的第二材料在下覆層上形成一個(gè)核心層；以及以如下方式將核心層構(gòu)圖，以形成一個(gè)Mach-Zehnder干涉儀，一個(gè)作為光環(huán)諧振器的光諧振器波導(dǎo)，一個(gè)光輸入波導(dǎo)，以及一個(gè)光輸出波導(dǎo)；其中干涉儀包含一個(gè)第一光耦合器，一個(gè)第二光耦合器，一個(gè)位于第一光耦合器和第二光耦合器之間的第三光耦合器，一個(gè)連接第一耦合器和第三耦合器的第一光波導(dǎo)臂，一個(gè)以不與第一波導(dǎo)臂交叉的方式連接第一耦合器和第三耦合器的第二光波導(dǎo)臂，一個(gè)連接第二耦合器和第三耦合器的第三光波導(dǎo)臂，一個(gè)以不與第三波導(dǎo)臂交叉的方式連接第二耦合器和第三耦合器的第四光波導(dǎo)臂；其中第一耦合器具有在其區(qū)域內(nèi)發(fā)生多模光干涉的第一多模光波導(dǎo)區(qū)；其中第二耦合器具有在其區(qū)域內(nèi)發(fā)生多模光干涉的第二多模光波導(dǎo)區(qū)；其中第三耦合器具有在其區(qū)域內(nèi)發(fā)生多模光干涉的第三多模光波導(dǎo)區(qū)；其中諧振器波導(dǎo)以如下方式連接，第一波導(dǎo)的一端連接至第一耦合器，它的另一端連接至第二耦合器；其中輸入波導(dǎo)以如下方式連接，該輸入波導(dǎo)的一端連接至第一耦合器；其中輸出波導(dǎo)以如下方式連接，該輸出波導(dǎo)的一端連接至第二耦合器；其中第一波導(dǎo)臂的一端和第二波導(dǎo)臂的一端在第一多模波導(dǎo)區(qū)的第一連接側(cè)與其光連接，而第一波導(dǎo)臂的另一端和第二波導(dǎo)臂的另一端在第三多模波導(dǎo)區(qū)的第一連接側(cè)與其光連接；其中第三波導(dǎo)臂的一端和第四波導(dǎo)臂的一端在第二多模波導(dǎo)區(qū)的第一連接側(cè)與其光連接，而第三波導(dǎo)臂的另一端和第四波導(dǎo)臂的另一端在第三多模波導(dǎo)區(qū)的第二連接側(cè)與其光連接；其中輸入波導(dǎo)的一端在第一多模波導(dǎo)區(qū)的第二連接側(cè)與其光連接，而輸出波導(dǎo)的一端在第二多模波導(dǎo)區(qū)的第二連接側(cè)與其光連接。
在依照本發(fā)明第八個(gè)方面的方法中，可以清楚看出上述依照本發(fā)明第四個(gè)方面的光波導(dǎo)設(shè)備可以用平面光波電路(PLC)技術(shù)制成。
在依照本發(fā)明第八個(gè)方面的方法的一個(gè)優(yōu)選實(shí)施例中，包括一個(gè)形成一個(gè)上覆層以覆蓋構(gòu)圖核心層的步驟，一個(gè)在上覆層上形成一個(gè)加熱層的步驟，以及一個(gè)將加熱層構(gòu)圖以形成一個(gè)與干涉儀的第一到第四波導(dǎo)臂中至少一個(gè)波導(dǎo)臂重疊的溫度控制器的步驟。溫度控制器用于控制第一到第四波導(dǎo)臂中至少一個(gè)波導(dǎo)臂的溫度，進(jìn)而控制在干涉儀內(nèi)傳輸?shù)男盘?hào)光的相位。
溫度控制器可以全部或者部分覆蓋在第一到第四波導(dǎo)臂中至少一個(gè)波導(dǎo)臂上。
在依照本發(fā)明第八個(gè)方面的方法的另一優(yōu)選實(shí)施例中，包括一個(gè)形成一個(gè)上覆層以覆蓋構(gòu)圖核心層的步驟，一個(gè)在上覆層上形成一個(gè)加熱層的步驟，以及一個(gè)將加熱層構(gòu)圖以形成一個(gè)與諧振器波導(dǎo)重疊的溫度控制器的步驟。溫度控制器用于控制諧振器波導(dǎo)的溫度，進(jìn)而控制在諧振器波導(dǎo)內(nèi)傳輸?shù)男盘?hào)光的波長(zhǎng)。
溫度控制器可以全部或者部分覆蓋在諧振器波導(dǎo)上。
圖1是顯示一種現(xiàn)有技術(shù)的光色散補(bǔ)償設(shè)備結(jié)構(gòu)的平面示意圖。
圖2是顯示另一種現(xiàn)有技術(shù)的光色散補(bǔ)償設(shè)備結(jié)構(gòu)的平面示意圖。
圖3是顯示依照本發(fā)明第一實(shí)施例的光波導(dǎo)設(shè)備結(jié)構(gòu)的平面示意圖，其中該設(shè)備被配置為一種光色散補(bǔ)償設(shè)備。
圖4A和圖4B是平面示意圖，分別顯示了依照?qǐng)D3所示第一實(shí)施例的光波導(dǎo)設(shè)備中，Mach-Zehnder干涉儀的第一和第二多模干涉光耦合器與光輸入/輸出波導(dǎo)和光諧振器波導(dǎo)相互連接的結(jié)構(gòu)。
圖5A到5D是分別根據(jù)圖3所示第一實(shí)施例的光波導(dǎo)設(shè)備制作步驟的剖面示意圖。
圖6是顯示圖3所示第一實(shí)施例的光波導(dǎo)設(shè)備中，群延時(shí)時(shí)間和環(huán)形諧振器波長(zhǎng)之間的關(guān)系的曲線圖。
圖7是顯示依照本發(fā)明第二實(shí)施例的光波導(dǎo)設(shè)備結(jié)構(gòu)的平面示意圖，其中該設(shè)備被配置為一種光色散補(bǔ)償設(shè)備。
圖8是顯示依照本發(fā)明第三實(shí)施例的光波導(dǎo)設(shè)備結(jié)構(gòu)的平面示意圖，其中該設(shè)備被配置為一種光色散補(bǔ)償設(shè)備。
圖9是顯示依照本發(fā)明第四實(shí)施例的光波導(dǎo)設(shè)備結(jié)構(gòu)的平面示意圖，該設(shè)備由多個(gè)圖7所示第二實(shí)施例的設(shè)備串聯(lián)連接而成，以配置為一種光色散補(bǔ)償設(shè)備。
圖10是顯示依照本發(fā)明第五實(shí)施例的光波導(dǎo)設(shè)備結(jié)構(gòu)的平面示意圖，其中該設(shè)備由多個(gè)圖8所示第三實(shí)施例的設(shè)備串聯(lián)連接而成，以配置為一種光色散補(bǔ)償設(shè)備。
圖11是顯示依照本發(fā)明第六實(shí)施例的光波導(dǎo)設(shè)備結(jié)構(gòu)的平面示意圖，其中該設(shè)備由多個(gè)圖3所示第一實(shí)施例的設(shè)備串聯(lián)連接而成，以配置為一種光色散補(bǔ)償設(shè)備。
Mach-Zehnder干涉儀204由第一和第二多模干涉(multi-modeinterference，MMI)光耦合器2051和2052以及第一和第二光波導(dǎo)臂2021和2031組成。第一波導(dǎo)臂2021是線形波導(dǎo)(即輸入/輸出波導(dǎo))202的一部分。第二波導(dǎo)臂2031是圓型波導(dǎo)(即諧振器波導(dǎo))203的一部分。
用于相位調(diào)節(jié)或控制的加熱器208在干涉儀204中與第一波導(dǎo)臂2031重疊。用于波長(zhǎng)調(diào)節(jié)或控制的加熱器209與諧振器波導(dǎo)203的其余部分2032重疊，它位于干涉儀204的外部。
輸入/輸出波導(dǎo)202的輸入側(cè)部分2022(它位于圖3的左側(cè))作為輸入波導(dǎo)。輸入/輸出波導(dǎo)202剩余的輸出側(cè)部分2023(它位于在圖3的右側(cè))作為輸出波導(dǎo)。
圖4A顯示了光波導(dǎo)設(shè)備200中第一多模干涉光耦合器2051與輸入/輸出波導(dǎo)202和諧振器波導(dǎo)203相互連接的結(jié)構(gòu)。圖4B顯示了光波導(dǎo)設(shè)備200中第二多模干涉耦合器2052與輸入/輸出波導(dǎo)202和諧振器波導(dǎo)203相互連接的結(jié)構(gòu)。
從圖4A和圖4B中可以看出，第一和第二多模干涉光耦合器2051和2052分別具有多模干涉光波導(dǎo)區(qū)2061和2062，波導(dǎo)區(qū)2061和2062中的任何一個(gè)均具有四個(gè)端口和大的寬度，光多模干涉就發(fā)生在波導(dǎo)區(qū)2061和2062中。
如圖4A所示，在第一多模干涉耦合器2051的多模干涉光波導(dǎo)區(qū)2061的一側(cè)(即圖4A的左側(cè))，輸入/輸出波導(dǎo)202的輸入側(cè)部分2022的末端和諧振器波導(dǎo)203剩余部分2032的末端分別與波導(dǎo)區(qū)2061的相應(yīng)端口連接。在第一多模干涉耦合器2051的光波導(dǎo)區(qū)2061的另一側(cè)(即圖4A的右側(cè))，由部分輸入/輸出波導(dǎo)202形成的第一波導(dǎo)臂2021的一端和由部分諧振器波導(dǎo)203形成的第二波導(dǎo)臂2031的一端分別與波導(dǎo)區(qū)2061的相應(yīng)端口連接。
第一多模干涉耦合器2051的波導(dǎo)區(qū)2061的寬度大于輸入/輸出波導(dǎo)202輸入側(cè)部分2022與諧振器波導(dǎo)203剩余部分2032的寬度之和，第一多模干涉耦合器2051的波導(dǎo)區(qū)2061的寬度大于第一和第二波導(dǎo)臂2021、2031的寬度之和。
類(lèi)似的，如圖4B所示，在第二多模干涉耦合器2052的多模干涉光波導(dǎo)區(qū)2062的一側(cè)(即圖4B的右側(cè))，輸入/輸出波導(dǎo)202輸出側(cè)部分2023的末端和諧振器波導(dǎo)203剩余部分2032的末端分別與波導(dǎo)區(qū)2062的相應(yīng)端口連接。在第二多模干涉耦合器2052的多模干涉光波導(dǎo)區(qū)2062的另一側(cè)(即圖4B的左側(cè))，第一波導(dǎo)臂2021的另一端和第二波導(dǎo)臂2031的另一端分別與波導(dǎo)區(qū)2062的相應(yīng)端口連接。
第二多模干涉耦合器2052的多模干涉光波導(dǎo)區(qū)2062的寬度大于輸入/輸出波導(dǎo)202輸出側(cè)部分2023與諧振器波導(dǎo)203剩余部分2032的寬度之和，第二多模干涉耦合器2052的多模干涉光波導(dǎo)區(qū)2062的寬度大于第一和第二波導(dǎo)臂2021、2031的寬度之和。
依照?qǐng)D3所示第一實(shí)施例的光波導(dǎo)設(shè)備200的工作過(guò)程與圖1和圖2所示現(xiàn)有技術(shù)的色散補(bǔ)償設(shè)備100和120大致相同。具體地說(shuō)，輸入信號(hào)光SIN被施加到輸入/輸出波導(dǎo)202的輸入端。輸入信號(hào)光SIN通過(guò)該波導(dǎo)202傳輸?shù)讲▽?dǎo)202的輸出端。然后，輸入信號(hào)光SIN通過(guò)波導(dǎo)202的輸入側(cè)端口2022(即輸入波導(dǎo))經(jīng)第一多模干涉光耦合器2051以預(yù)定的分支比流入環(huán)形諧振器波導(dǎo)203，從而產(chǎn)生兩個(gè)分支光輸入信號(hào)SIN1和SIN2。如此產(chǎn)生的這兩個(gè)分支輸入信號(hào)SIN1和SIN2分別通過(guò)第一和第二波導(dǎo)臂2021、2031傳輸，如圖4A所示。此后，分支信號(hào)光SIN2在環(huán)形諧振器波導(dǎo)203中沿相同路徑反復(fù)循環(huán)流動(dòng)，引起光諧振。在諧振器波導(dǎo)203中循環(huán)的分支信號(hào)光SIN2的一部分會(huì)從諧振器波導(dǎo)203流出經(jīng)第二多模干涉耦合器2052以預(yù)定的分支比流至輸入/輸出波導(dǎo)202的輸出側(cè)部分2023，如圖4B所示。這樣，分支輸入信號(hào)光SIN1和SIN2又重新結(jié)合在一起，在那兒產(chǎn)生輸出信號(hào)光Sout。因此產(chǎn)生的輸出信號(hào)光通過(guò)輸入/輸出波導(dǎo)202輸出側(cè)端口(即輸出波導(dǎo))2023傳輸，可從波導(dǎo)202的輸出端得到。
環(huán)形諧振器波導(dǎo)203的總長(zhǎng)或者全長(zhǎng)比輸入信號(hào)光SIN的脈沖的波長(zhǎng)要短的多。因此，已進(jìn)入諧振器波導(dǎo)203的輸入信號(hào)光SIN在波導(dǎo)203中循環(huán)流動(dòng)時(shí)會(huì)引起光干涉。結(jié)果，輸入信號(hào)光SIN的延時(shí)時(shí)間會(huì)依照它的波長(zhǎng)做周期性的變化。利用延時(shí)時(shí)間周期性變化引起的負(fù)的色散特性，可以補(bǔ)償通過(guò)輸入/輸出波導(dǎo)202輸入側(cè)端口2022傳輸?shù)墓廨斎胄盘?hào)SIN的色散。
在依照?qǐng)D3所示第一實(shí)施例所述的光波導(dǎo)設(shè)備200中，Mach-Zehnder干涉儀204由第一和第二多模干涉耦合器2051、2052，及第一和第二波導(dǎo)臂2021、2031組成。與前述現(xiàn)有技術(shù)設(shè)備100和120中使用的光定向耦合器103，123A，和123B相比，多模干涉耦合器2051和2052的尺寸可以做得更小。因此，環(huán)形諧振器波導(dǎo)203的總長(zhǎng)度減小了，從而可以實(shí)現(xiàn)本發(fā)明的目的，這將在稍后說(shuō)明。
圖5A至5D分別顯示了依照?qǐng)D3所示本發(fā)明第一實(shí)施例的光波導(dǎo)設(shè)備200制作方法的工藝步驟。
首先，如圖5A所示，厚度為15μm的下覆層222形成于單晶硅(Si)襯底221的表面上，然后厚度為4μm的核心層223形成于已形成的下覆層222的表面上。層221和222中的每一層都是通過(guò)常壓化學(xué)汽相淀積(APCVD)過(guò)程形成的。下覆層222是由摻有鍺和磷的硅石(silica)或石英玻璃(quartz glass)制成，即摻雜鍺磷的石英玻璃(GPSG)。核心層223由氧氮化硅(SiON)制成。層222和層223之間折射率的差別Δ設(shè)置為約4％。這一階段的狀態(tài)如圖5A所示。
隨后，鉻(Cr)層225通過(guò)一個(gè)蒸發(fā)過(guò)程形成于核心層223上。在用于將構(gòu)圖鉻層225的抗蝕層(未顯示)通過(guò)涂覆形成于層225上之后，利用光刻技術(shù)對(duì)抗蝕層進(jìn)行構(gòu)圖以得到所期望的平面形狀。利用以這種方式構(gòu)圖的抗蝕層作為掩模，通過(guò)干蝕刻過(guò)程將鉻層225有選擇性的加以蝕刻以具有想得到的波導(dǎo)所對(duì)應(yīng)的圖案。這一階段的狀態(tài)如圖5B所示，圖中構(gòu)圖的鉻層225位于核心層223之上。
然后，使用構(gòu)圖的鉻層225作為掩模，通過(guò)反應(yīng)離子蝕刻過(guò)程(Reactive Ion Etching，RIE)將核心層223有選擇性的加以蝕刻，直到下覆層222的表面顯露出來(lái)(即直到核心層223被穿透)。這樣，核心層只有在鉻層225下面的部分被保留下來(lái)。換句話說(shuō)，核心層被有選擇性的去除以具有想得到的波導(dǎo)所對(duì)應(yīng)的平面形狀。這個(gè)階段的狀態(tài)如圖5C所示。
然后在具有上述結(jié)構(gòu)的襯底221上，利用化學(xué)汽相淀積(CVD)過(guò)程形成覆蓋于襯底221整個(gè)表面的厚度為10μm的上覆層226，如圖5D所示。上覆層226由摻雜鍺磷的石英玻璃GPSG制成，且覆蓋著下覆層222裸露的表面、下覆層225剩余部分的側(cè)面、以及核心層223的表面和側(cè)面；在將上覆層226的表面平整(planarized)后，加熱層227通過(guò)蒸發(fā)過(guò)程形成于整個(gè)襯底221上的上覆層226表面。如此形成的加熱層227由鉑和金的合金(即鉑金，PtAu)制成。加熱層227用于形成加熱器208和209及用于使上覆層226的折射率部分可變。之后，加熱層227通過(guò)光刻技術(shù)和蝕刻過(guò)程被有選擇性的蝕刻，以有選擇性的除去227層不需要的部分。這樣，依照?qǐng)D3所示第一實(shí)施例的光波導(dǎo)設(shè)備200被制成，如圖5D所示。
構(gòu)圖的核心層223形成了輸入/輸出波導(dǎo)202、諧振器波導(dǎo)203以及第一和第二多模干涉耦合器2051、2052的核心。構(gòu)圖的加熱層227形成了用于相位調(diào)節(jié)的加熱器208以及用于波長(zhǎng)調(diào)節(jié)的加熱器209。
在此實(shí)施例中，輸入/輸出波導(dǎo)202、諧振器波導(dǎo)203以及第一和第二多模干涉耦合器2051、2052的核心是在同一過(guò)程與構(gòu)圖的核心層223同時(shí)形成的。然而，本發(fā)明并不僅僅局限于此。這些核心還可以通過(guò)單獨(dú)的過(guò)程形成。
在這樣制作的依照第一實(shí)施例的光波導(dǎo)設(shè)備200中，環(huán)形諧振器波導(dǎo)203的總長(zhǎng)或全長(zhǎng)為2mm，可獲得的自由光譜范圍(Free SpectralRange，F(xiàn)SR)為100GHz。在這里，“FSR”是指光諧振器的光諧振光譜中各個(gè)諧振頻率峰值之間的間隔。當(dāng)環(huán)形諧振器波導(dǎo)203的總長(zhǎng)度、波導(dǎo)203的折射率、以及光速分別定義為L(zhǎng)，n，和c時(shí)，作為光環(huán)諧振器的波導(dǎo)203的FSR表達(dá)為下面的等式(1)。
FSR＝(c/n)*L (1)如干涉儀204內(nèi)的第一和第二多模干涉耦合器2051、2052的多模干涉光波導(dǎo)具有相同的寬度10μm和相同的長(zhǎng)度40μm。位于耦合器2051和2052之間的波導(dǎo)臂2021和2031具有相同的長(zhǎng)度500μm。通過(guò)用于相位調(diào)節(jié)的加熱器208改變波導(dǎo)臂2031的溫度，波導(dǎo)臂2031的折射率也隨之改變。因而，干涉儀204的分支比是可變的，同時(shí)，諧振器波導(dǎo)203的銳度也是可控制的。通過(guò)對(duì)銳度的控制或者調(diào)節(jié)，就可以調(diào)節(jié)諧振器波導(dǎo)203波長(zhǎng)色散的數(shù)值。此外，通過(guò)用于波長(zhǎng)調(diào)節(jié)的加熱器209來(lái)改變諧振器波導(dǎo)203剩余部分2032的溫度，可以控制諧振器波導(dǎo)203的諧振頻率從而將諧振波長(zhǎng)調(diào)諧以得到所期望的波長(zhǎng)。
發(fā)明人實(shí)際制作了依照?qǐng)D3所示第一實(shí)施例的光波導(dǎo)設(shè)備200，將這樣制成的八個(gè)設(shè)備200串聯(lián)起來(lái)，并且測(cè)量它的延遲特性。結(jié)果，他獲得了范圍為±500ps/nm的波長(zhǎng)色散。然后，他通過(guò)加熱器208和209分別改變波導(dǎo)臂2031和諧振器波導(dǎo)203端口2032的溫度。隨后，他證實(shí)了波長(zhǎng)色散值在全部±500ps/nm的范圍內(nèi)是可以控制或者調(diào)節(jié)的。而且，當(dāng)分別向加熱器208和209提供的電流達(dá)到最優(yōu)化時(shí)，他在100GHz自由光譜范圍(FSR)中的60GHz有效帶寬內(nèi)得到了延時(shí)時(shí)間隨著波長(zhǎng)改變而發(fā)生線性變化的區(qū)域，從而證實(shí)了一個(gè)擴(kuò)展的可運(yùn)行頻率范圍是可以實(shí)現(xiàn)的。此外，他證實(shí)了包括光纖耦合損耗在內(nèi)的插入損耗為3dB那樣低，結(jié)果達(dá)到了所期望的特性。這些結(jié)果將在下面詳細(xì)解釋。
在依照?qǐng)D3所示第一實(shí)施例的光波導(dǎo)設(shè)備200中，輸入/輸出波導(dǎo)202和諧振器波導(dǎo)203通過(guò)第一和第二多模干涉耦合器2051、2052相互光耦合的。波導(dǎo)202和203的耦合部分組成了Mach-Zehnder干涉儀204。通過(guò)控制與波導(dǎo)臂2031重疊、用于相位調(diào)節(jié)的加熱器208的電流，可以控制光環(huán)諧振器的銳度。如上面所解釋的，第一和第二多模干涉耦合器2051、2052分別具有依照多模干涉原理實(shí)現(xiàn)2×2(即兩個(gè)輸入和兩個(gè)輸出)運(yùn)行方式而設(shè)計(jì)的多模干涉波導(dǎo)區(qū)域2061和2062。
如人所知，多模干涉原理主要是用于設(shè)計(jì)使信號(hào)光分開(kāi)或耦合的1×N或N×N無(wú)源光波導(dǎo)(passive optical waveguide)。例如，在LucasB.Soldano所著的名稱(chēng)為“Journal of Lightwave Technology”的論文中(Vol.13，No.4，1995，pp.615-627)對(duì)該原理作了說(shuō)明。將依照多模干涉原理得到的多模干涉長(zhǎng)度定義為L(zhǎng)π，，多模干涉長(zhǎng)度Lπ通常由下面的等式(2)和(3)得出。
We＝W1+(λ0/π)(Nc/Nr)2σ(Nr2-Nc2)-(1/2) (2)Lπ＝4Nr*We*(2/3λ0) (3)在等式(2)和(3)中，W1是多模干涉區(qū)域的寬度，Nr是光波導(dǎo)(即核心)的折射率，Nc是波導(dǎo)的覆層的折射率，λ0為入射光的波長(zhǎng)，以及σ是一個(gè)參數(shù)，當(dāng)入射光為T(mén)E(橫電場(chǎng))模式時(shí)其值為0(即σ＝0)，當(dāng)入射光為軸向模式時(shí)其值為1(即σ＝1)。
根據(jù)多模干涉原理，滿足下面的等式(4)時(shí)，多模干涉區(qū)域是作為1×N(即1個(gè)輸入和N個(gè)輸出)光波導(dǎo)，這里的N為正整數(shù)，并且LM為多模干涉區(qū)域的長(zhǎng)度。
LM＝(3/4)NLπ(4)此外，當(dāng)滿足下面的等式(5)時(shí)，多模干涉區(qū)域是作為N×N(即N個(gè)輸入和N個(gè)輸出)光波導(dǎo)。
LM＝(3/N)Lπ(5)
在依照?qǐng)D3所示第一實(shí)施例的設(shè)備200中，N被設(shè)為2。因此，第一和第二光耦合器2051和2052的多模干涉波導(dǎo)區(qū)域2061和2062各自作為2×2(即兩輸入兩輸出)的光耦合器2051和2052。
接下來(lái)，將對(duì)作為光環(huán)諧振器的環(huán)形諧振器波導(dǎo)203的工作過(guò)程進(jìn)行說(shuō)明。
光環(huán)諧振器的頻率特性是用它特有諧振頻率所形成頻譜的峰值來(lái)表征的。這意味具有與某一諧振頻率相同的頻率的輸入信號(hào)光被從諧振器波導(dǎo)203輸出到輸入/輸出波導(dǎo)202，因而諧振器波導(dǎo)203具有光頻率或者波長(zhǎng)濾波器的功能。諧振頻率以一定的間隔出現(xiàn)即為由上述等式(1)定義的所謂“自由諧振區(qū)(FSR)”。為了用硅酸鹽玻璃(折射率n約為1.5)制成的光波導(dǎo)來(lái)實(shí)現(xiàn)50GHz的自由諧振區(qū)，諧振器波導(dǎo)203的總長(zhǎng)度L需要設(shè)置為4mm(即L＝4mm)。
利用與諧振器波導(dǎo)203重疊的、用于波長(zhǎng)調(diào)節(jié)的加熱器209，將相位變化應(yīng)用在諧振器203的有效光通路長(zhǎng)度(effective optical pathlength，n*L)上，以最大限度地接近于輸入信號(hào)光的某一波長(zhǎng)，則諧振頻率fr的位置會(huì)在FSR的寬度內(nèi)變化。這意味諧振頻率fr可以通過(guò)使用加熱器209來(lái)調(diào)節(jié)。此外，利用與波導(dǎo)臂2031交迭的加熱器208來(lái)控制Mach-Zehnder干涉儀204內(nèi)波導(dǎo)臂2031的溫度，可以改變環(huán)形諧振器的銳度。這意味著波長(zhǎng)色散的數(shù)值是可調(diào)的。
作為光濾波器函數(shù)的環(huán)形諧振器(即諧振器波導(dǎo)203)的轉(zhuǎn)移函數(shù)F(transfer function)由下面的等式(6)給出，其中A為光輸出，A0為光輸入，k為模耦合(mode-coupling)系數(shù)，1為耦合長(zhǎng)度，ρ為諧振器波導(dǎo)203的傳輸損耗，β為一個(gè)傳輸常量，以及L為波導(dǎo)203的長(zhǎng)度。F=AA0=cos(κ1)-exp(-ρ2L-jβL)1-cos(κ1)exp(-ρ2L-jβL)---(6)]]>轉(zhuǎn)移函數(shù)F的相位Φ由下面的等式(7)給出，它是通過(guò)計(jì)算Φ的虛部與實(shí)部的比值得到的。Φ=tan-1(Im(F)Re(F))---(7)]]>此外，群時(shí)延τg由下面的等式(8)給出，它是通過(guò)求相位Φ關(guān)于波長(zhǎng)λ的微分得出的，這里的c為光速。τg=λ2κC-dΦ2λ---(8)]]>如圖6顯示了環(huán)形諧振器(即諧振器波導(dǎo)203)群時(shí)延τg與波長(zhǎng)關(guān)系曲線的計(jì)算結(jié)果。這個(gè)結(jié)果是在四個(gè)環(huán)形諧振器串聯(lián)在一起的情況下由發(fā)明人計(jì)算出來(lái)的，其中每個(gè)諧振器203的長(zhǎng)度L被設(shè)為4mm，供給用于相位調(diào)節(jié)的加熱器208的電流以滿足在寬的波長(zhǎng)范圍內(nèi)獲得負(fù)的波長(zhǎng)色散值的條件加以最優(yōu)化。由圖6所示結(jié)果可以看出，得到了關(guān)于每個(gè)環(huán)形諧振器的特有波長(zhǎng)的周期性延遲特性。例如，當(dāng)輸入到諧振器的輸入光波長(zhǎng)約為1.552μm時(shí)，得到一個(gè)負(fù)的波長(zhǎng)色散，因此在光纖傳輸中發(fā)生的正的波長(zhǎng)色散可以被抵消。
在依照本發(fā)明第一實(shí)施例的光波導(dǎo)設(shè)備200中，不象圖1和圖2所示的現(xiàn)有技術(shù)設(shè)備100和120中那樣用定向耦合器103，123A和123B進(jìn)行光耦合，而是在Mach-Zehnder干涉儀204中用第一和第二多模干涉耦合器2051、2052把環(huán)形諧振器波導(dǎo)203和輸入/輸出波導(dǎo)202光耦合在一起。這意味著光耦合部分(即干涉儀204)的尺寸很容易縮小。因此，與現(xiàn)有技術(shù)的設(shè)備100和120相比較，諧振器波導(dǎo)203上除光耦合器2051和2052外的部分2031和2032可以相對(duì)做得較長(zhǎng)，因此在不減小諧振器波導(dǎo)203曲率半徑的情況下可以減小它的總長(zhǎng)度。結(jié)果，可運(yùn)行或可使用的頻率范圍擴(kuò)展到了更高頻率一邊，例如，大約60GHz或更高(這也導(dǎo)致了更高速的光通訊)，同時(shí)，設(shè)備200本身的尺寸也減小了。
因?yàn)樵O(shè)備200本身的尺寸減小了，單個(gè)晶片或襯底上就可以制作更多數(shù)量的設(shè)備200。于是，設(shè)備200的制作成本因?yàn)楫a(chǎn)量的提高而降低了。
另一方面，由于現(xiàn)有技術(shù)的設(shè)備100和120使用定向耦合器103，123A和123B，定向耦合器本身的總長(zhǎng)度就有約1mm那么大，因此，在曲率半徑不減小的情況下想要減少作為環(huán)形諧振器的光波導(dǎo)的總長(zhǎng)度是很困難的。因此說(shuō)，可獲得的FSR被限制在最高50GHz，想要進(jìn)一步擴(kuò)展FSR是非常困難的。第二實(shí)施例圖7顯示了依照本發(fā)明第二實(shí)施例的光波導(dǎo)設(shè)備300的結(jié)構(gòu)，其中每一與圖3所示第一實(shí)施例所用參考標(biāo)記(reference symbols)相同的標(biāo)記后都加上了后綴“A”。與第一實(shí)施例相同，設(shè)備300被配置為一種色散補(bǔ)償設(shè)備。
具體地說(shuō)，依照第二實(shí)施例的光波導(dǎo)設(shè)備300包括具有一個(gè)交叉點(diǎn)或重疊處3016的彎曲的光波導(dǎo)301，Mach-Zehnder干涉儀204A，第一和第二多模干涉光耦合器205A1和205A2，用于相位調(diào)節(jié)的加熱器208A，以及用于波長(zhǎng)調(diào)節(jié)的加熱器209A。與依照?qǐng)D3所示第一實(shí)施例的設(shè)備200不同的是，輸入/輸出光波導(dǎo)和環(huán)形諧振器波導(dǎo)不是彼此分離開(kāi)的。輸入/輸出光波導(dǎo)和環(huán)形諧振器波導(dǎo)是由單個(gè)光波導(dǎo)301形成的。
波導(dǎo)301，干涉儀204A，第一和第二多模干涉耦合器205A1和205A2，以及加熱器208A和209A均形成在襯底201上。
波導(dǎo)301具有第一和第二彎曲的波導(dǎo)臂3011和3012，它們位于第一耦合器205A1的一側(cè)(即圖7中向上的一側(cè))和第二耦合器205A2的一側(cè)(即圖7中向上的一側(cè))之間。第一和第二波導(dǎo)臂3011和3012彼此長(zhǎng)度相等并且重疊于交叉點(diǎn)3016，同第一和第二耦合器205A1、205A2共同組成了Mach-Zehnder干涉儀204A.
波導(dǎo)301的位于第一耦合器205A1另一側(cè)(即圖7中向下的一側(cè))和第二耦合器205A2另一側(cè)(圖7中向下的一側(cè))之間的彎曲部分3013形成了光諧振器波導(dǎo)203A的一部分。將彎曲部分3013、第一臂3011的位于交叉點(diǎn)3016和第二耦合器205A2之間的部分301’1、以及第二臂3012的位于交叉點(diǎn)3016和第一耦合器205A1之間的部分301’2、和第一耦合器205A1結(jié)合起來(lái)近似形成了一個(gè)圓，產(chǎn)生作為光環(huán)諧振器的環(huán)形諧振器波導(dǎo)203A。
波導(dǎo)301具有一個(gè)從第一耦合器205A1另一側(cè)(圖7中向下的一側(cè))伸出的彎曲部分3014，以及一個(gè)從第二耦合器205A2另一側(cè)(圖7中向下的一側(cè))伸出的彎曲部分3015。這兩部分3014和3015分別作為輸入/輸出光波導(dǎo)。
環(huán)形諧振器203A的銳度是通過(guò)向用于相位調(diào)節(jié)的加熱器208A提供電流來(lái)調(diào)節(jié)的，加熱器208A與干涉儀204A內(nèi)的第二臂3012重疊。因而可以得到期望的波長(zhǎng)色散值。另一方面，波長(zhǎng)的控制是通過(guò)向用于波長(zhǎng)調(diào)節(jié)的加熱器209A提供電流來(lái)實(shí)現(xiàn)的，加熱器209A與波導(dǎo)301位于干涉儀204A外的部分3013重疊。因而所期望的波長(zhǎng)色散特性也可以象依照?qǐng)D3所示第一實(shí)施例的設(shè)備200那樣獲得。
除了掩模(即圖5B所示的構(gòu)圖鉻層225)的圖案不同外，依照第二實(shí)施例的光波導(dǎo)設(shè)備300可以用與圖5A到5D所示的第一實(shí)施例設(shè)備200相同的制作步驟制成。因此，關(guān)于設(shè)備300制作方法的說(shuō)明在這里就省略了。
采用第二實(shí)施例的設(shè)備300，同樣可以獲得第一實(shí)施例的設(shè)備200所具有的有益效果，因?yàn)樵O(shè)備300和設(shè)備200的結(jié)構(gòu)實(shí)質(zhì)上是相同的。第三實(shí)施例圖8顯示了依照本發(fā)明第三實(shí)施的光波導(dǎo)設(shè)備400的結(jié)構(gòu)，其中每一與圖3所示第一實(shí)施例所用參考標(biāo)記相同的標(biāo)記后都加上了后綴“B”。與第一實(shí)施例相同，設(shè)備400被配置為一種色散補(bǔ)償設(shè)備。
如圖8所示，依照第三實(shí)施例的光波導(dǎo)設(shè)備400包括一個(gè)彎曲的光輸入/輸出波導(dǎo)202B，一個(gè)作為光環(huán)諧振器的環(huán)形光諧振器波導(dǎo)203B，一個(gè)Mach-Zehnder干涉儀204B，一個(gè)用于相位調(diào)節(jié)的加熱器208B，以及一個(gè)用于波長(zhǎng)調(diào)節(jié)的加熱器209B。波導(dǎo)202B和203B，干涉儀204B，第一和第二多模干涉耦合器205A1、205A2，以及加熱器208B和209B都形成于襯底201上。與圖7所示第二實(shí)施例的設(shè)備300不同在于波導(dǎo)202B和203B之間沒(méi)有交叉點(diǎn)。
干涉儀204B具有第一，第二，和第三多模干涉耦合器205B1，205B2，、205B3。第一和第二多模干涉耦合器205B1和205B2所處的位置分別與第二實(shí)施例的設(shè)備300中第一和第二多模干涉耦合器205A1、205A2的位置大致相同。將第三多模干涉耦合器205B3定位于大致相當(dāng)于第二實(shí)施例的設(shè)備300中形成的交叉點(diǎn)3016所在的位置。由于提供了第三多模干涉耦合器205B3，在沒(méi)有第二實(shí)施例的交叉點(diǎn)3016的情況下也可以在干涉儀204B內(nèi)實(shí)現(xiàn)波導(dǎo)202B和203B之間的光耦合，同時(shí)，干涉儀204B內(nèi)相鄰的兩個(gè)波導(dǎo)臂202B1和202B2，和相鄰的兩個(gè)波導(dǎo)臂203B1和203B2都可以和第二實(shí)施例一樣做成等長(zhǎng)的。
波導(dǎo)臂202B1將第一和第三耦合器205B1、205B3彼此光連接。波導(dǎo)臂202B2的長(zhǎng)度與臂202B1相等，將第二和第三耦合器205B2和205B3彼此光連接。波導(dǎo)臂203B1沿著波導(dǎo)臂202B1將第一和第三耦合器205B1和205B3彼此光連接。波導(dǎo)臂203B2的長(zhǎng)度與臂203B1相等，沿著波導(dǎo)臂202B2將第二和第三耦合器205B2、205B3彼此光連接。
用于相位調(diào)節(jié)的加熱器208B定位于干涉儀204B內(nèi)且與第二和第三耦合器205B2、205B3之間的波導(dǎo)臂202B2重疊。用于波長(zhǎng)調(diào)節(jié)的加熱器209B定位于干涉儀204B外且與第一和第二耦合器205B1和205B2之間的波導(dǎo)臂203B3重疊。
環(huán)形諧振器203B的銳度是通過(guò)給用于相位調(diào)節(jié)的加熱器208B提供電流來(lái)調(diào)節(jié)的。因而可以得到所期望的波長(zhǎng)色散值。另一方面，波長(zhǎng)的控制是通過(guò)向用于波長(zhǎng)調(diào)節(jié)的加熱器209B提供電流來(lái)實(shí)現(xiàn)的。因而期望的波長(zhǎng)色散特性也可以象圖3所示第一實(shí)施例的設(shè)備200那樣獲得。
除了依照波導(dǎo)圖案和多模干涉耦合器數(shù)量的不同而采用不同的掩模(即圖5B所示的鉻層225)圖案外，依照?qǐng)D8所示第三實(shí)施例的光波導(dǎo)設(shè)備300可以用與圖5A至5D所示的第一實(shí)施例設(shè)備200相同的制作步驟制成。因此，關(guān)于設(shè)備400制作方法的說(shuō)明在這里就省略了。
第三實(shí)施例的設(shè)備400同樣可以獲得第一實(shí)施例的設(shè)備200所具有的有益效果，因?yàn)樵O(shè)備400和設(shè)備200的結(jié)構(gòu)實(shí)質(zhì)上是相同的。第四實(shí)施例圖9顯示了本發(fā)明第四實(shí)施例的光波導(dǎo)設(shè)備500的結(jié)構(gòu)，圖中將圖7所示第二實(shí)施例的特定個(gè)數(shù)的光波導(dǎo)設(shè)備300相互串聯(lián)連接。圖9顯示的是四個(gè)設(shè)備300的連接。
當(dāng)特定個(gè)數(shù)的諧振器波導(dǎo)203A通過(guò)將相鄰設(shè)備300間波導(dǎo)301的末端相互連接而串聯(lián)起來(lái)時(shí)，有一個(gè)趨勢(shì)是得到的波長(zhǎng)色散值的增長(zhǎng)與諧振器波導(dǎo)203A的總數(shù)大致是成比例的。因此，第四實(shí)施例的設(shè)備500和第二實(shí)施例的設(shè)備300相比所取得的技術(shù)效果就增加了。
雖然在圖9中設(shè)備300的連接個(gè)數(shù)是四個(gè)，但本發(fā)明并不僅限于此。設(shè)備300的連接個(gè)數(shù)可以是大于等于2的任一其他數(shù)。第五實(shí)施例圖10顯示了本發(fā)明第五實(shí)施例的光波導(dǎo)設(shè)備600的結(jié)構(gòu)，圖中將特定個(gè)數(shù)的圖8所示第三實(shí)施例的光波導(dǎo)設(shè)備400串聯(lián)連接。圖10顯示的是兩個(gè)設(shè)備400的連接。
第五實(shí)施例的設(shè)備600與第三實(shí)施例的設(shè)備400相比所取得的技術(shù)效果增強(qiáng)了。
雖然圖10中設(shè)備400的連接個(gè)數(shù)是兩個(gè)，但本發(fā)明并不僅限于此。設(shè)備400的連接個(gè)數(shù)可以是大于等于2的任一其他數(shù)。第六實(shí)施例圖11顯示了本發(fā)明第六實(shí)施例的光波導(dǎo)設(shè)備700的結(jié)構(gòu)，其中將特定個(gè)數(shù)的圖3所示第一實(shí)施例的光波導(dǎo)設(shè)備200串聯(lián)連接。圖10顯示的是三個(gè)設(shè)備200的連接。
第六實(shí)施例的設(shè)備700與第一實(shí)施例的設(shè)備200相比所取得的技術(shù)效果增強(qiáng)了。
雖然圖11中設(shè)備200的連接個(gè)數(shù)是三個(gè)，但本發(fā)明并不僅限于此。設(shè)備200的連接個(gè)數(shù)可以是大于等于2的任一其他數(shù)。其他實(shí)施例顯然本發(fā)明并不僅限于上述的第一到第六實(shí)施例。各個(gè)實(shí)施例都有可能進(jìn)行任何修改。例如，雖然氧氮化硅(SiON)在第一到第六實(shí)施例中被用作核心層223的材料，但其他材料，例如，摻雜鍺、磷和/或硼的硅石或石英玻璃，也可以用于相同目的。此外，襯底的材料也不僅限于硅。它可以用石英，硅石，銦化磷(InP)，砷化鎵(GaAs)，或其他材料制成。
上述實(shí)施例中，使用四乙基原硅酸鹽(Tetra Ethyl Ortho Silicate，TEOS)和臭氧(ozone)的常壓化學(xué)氣相沉積過(guò)程被用于形成各個(gè)層。然而，其他的過(guò)程，例如等離子增強(qiáng)化學(xué)汽相淀積(PECVD)和減壓化學(xué)汽相淀積(RPCVD)方法也可用于相同目的。
本發(fā)明的優(yōu)選方式已經(jīng)描述過(guò)了，可以理解，對(duì)于那些熟知本技術(shù)的人來(lái)說(shuō)，在不背離本發(fā)明精神的情況下所作的修改將是顯而易見(jiàn)的。因此，本發(fā)明的保護(hù)范圍應(yīng)以下面的權(quán)力要求書(shū)為準(zhǔn)。
權(quán)利要求
1.一種光波導(dǎo)設(shè)備，包括一個(gè)用作為光環(huán)諧振器的單模光諧振器波導(dǎo)；一個(gè)具有第一端和第二端的單模光輸入/輸出波導(dǎo)；輸入信號(hào)光輸入到輸入/輸出波導(dǎo)的第一端，輸出信號(hào)光從輸入/輸出波導(dǎo)的第二端輸出；輸入/輸出波導(dǎo)在一區(qū)域內(nèi)靠近諧振器波導(dǎo)設(shè)置；一個(gè)Mach-Zehnder干涉儀，其以如下方式形成包含位于所述區(qū)域內(nèi)的，作為其第一光波導(dǎo)臂的諧振器波導(dǎo)的一部分和作為其第二光波導(dǎo)臂的輸入/輸出波導(dǎo)的一部分；所述干涉儀具有第一光耦合器，用于利用多模光干涉將第一波導(dǎo)臂和第二波導(dǎo)臂與輸入/輸出波導(dǎo)的輸入側(cè)部分和諧振器波導(dǎo)的剩余部分光耦合；以及具有第二光耦合器，用于利用多模光干涉將第一波導(dǎo)臂和第二波導(dǎo)臂與輸入/輸出波導(dǎo)的輸出側(cè)部分和諧振器波導(dǎo)的剩余部分光耦合。
2.如權(quán)利要求1所述的設(shè)備，還包括一個(gè)溫度控制器，用于控制干涉儀的第一和第二波導(dǎo)臂中至少一個(gè)波導(dǎo)臂的溫度，進(jìn)而控制在干涉儀內(nèi)傳輸?shù)男盘?hào)光的相位；其中所述溫度控制器與第一和第二波導(dǎo)臂中至少一個(gè)波導(dǎo)臂重疊。
3.如權(quán)利要求1所述的設(shè)備，還包括一個(gè)溫度控制器，用于控制諧振器波導(dǎo)的溫度，進(jìn)而控制在諧振器波導(dǎo)內(nèi)傳輸?shù)男盘?hào)光的波長(zhǎng)；其中溫度控制器被形成為與諧振器波導(dǎo)重疊。
4.如權(quán)利要求1所述的設(shè)備，其中諧振器波導(dǎo)是由折射率比諧振器波導(dǎo)波導(dǎo)周?chē)牧系恼凵渎蚀蟀俜种幕蚋叩牟牧现瞥傻摹?br> 5.如權(quán)利要求1所述的設(shè)備，其中諧振器波導(dǎo)的總長(zhǎng)度以滿足能運(yùn)行頻率為25GHz或更大這個(gè)條件來(lái)確定。
6.如權(quán)利要求1所述的設(shè)備，其中諧振器波導(dǎo)，輸入/輸出波導(dǎo)，以及干涉儀組成了第一光諧振區(qū)；以及其中至少還有一個(gè)具有與第一光諧振區(qū)相同結(jié)構(gòu)的附加的光諧振區(qū)以與第一光諧振區(qū)串聯(lián)連接的方式被另外提供。
7.一種光波導(dǎo)設(shè)備，包括一個(gè)用作為光環(huán)諧振器的光諧振器波導(dǎo)；一個(gè)具有第一端和第二端的輸入/輸出光波導(dǎo)；輸入信號(hào)光輸入到輸入/輸出波導(dǎo)的第一端，輸出信號(hào)光從輸入/輸出波導(dǎo)的第二端輸出；所述輸入/輸出波導(dǎo)定位在靠近諧振器波導(dǎo)的區(qū)域內(nèi)；Mach-Zehnder干涉儀，其以如下方式形成包含位于所述區(qū)域內(nèi)的，作為其第一光波導(dǎo)臂的諧振器波導(dǎo)的一部分和作為其第二光波導(dǎo)臂的輸入/輸出波導(dǎo)的一部分；干涉儀，其具有一個(gè)第一光耦合器，它包含區(qū)域內(nèi)發(fā)生多模光干涉的第一多模光波導(dǎo)區(qū)；以及一個(gè)第二光耦合器，它包含區(qū)域內(nèi)發(fā)生多模光干涉的第二多模光波導(dǎo)區(qū)；其中所述第一波導(dǎo)臂的一端和第二波導(dǎo)臂的一端在第一多模波導(dǎo)區(qū)的第一連接側(cè)與其光連接，而第一波導(dǎo)臂的另一端和第二波導(dǎo)臂的另一端在其第二多模波導(dǎo)區(qū)的第一連接側(cè)與其光連接；以及其中輸入/輸出波導(dǎo)的輸入側(cè)部分和諧振器波導(dǎo)的剩余部分在第一多模波導(dǎo)區(qū)的第二連接側(cè)與其光連接，而輸入/輸出波導(dǎo)的輸出側(cè)部分和諧振器波導(dǎo)的剩余部分在第二多模波導(dǎo)區(qū)的第二連接側(cè)與其光連接。
8.如權(quán)利要求7所述的設(shè)備，還包括一個(gè)溫度控制器，用于控制干涉儀的第一和第二波導(dǎo)臂中至少一個(gè)波導(dǎo)臂的溫度，進(jìn)而控制在干涉儀內(nèi)傳輸?shù)男盘?hào)光的相位；其中所述溫度控制器與第一和第二波導(dǎo)臂中至少一個(gè)波導(dǎo)臂重疊。
9.如權(quán)利要求7所述的設(shè)備，還包括一個(gè)溫度控制器，用于控制諧振器波導(dǎo)的溫度，進(jìn)而控制在諧振器波導(dǎo)內(nèi)傳輸?shù)男盘?hào)光的波長(zhǎng)；其中所述溫度控制器與諧振器波導(dǎo)重疊。
10.如權(quán)利要求7所述的設(shè)備，其中所述諧振器波導(dǎo)由折射率比諧振器波導(dǎo)周?chē)牧系恼凵渎蚀蟀俜种幕蚋叩牟牧现瞥伞?br> 11.如權(quán)利要求7所述的設(shè)備，其中諧振器波導(dǎo)的總長(zhǎng)度是以滿足能運(yùn)行頻率為25GHz或更大這個(gè)條件來(lái)確定。
12.如權(quán)利要求7所述的設(shè)備，其中諧振器波導(dǎo)，輸入/輸出波導(dǎo)，以及干涉儀組成了第一光諧振區(qū)；以及另外提供至少一個(gè)具有與第一光諧振區(qū)結(jié)構(gòu)相同的光諧振區(qū)以與第一光諧振區(qū)串聯(lián)的方式連接。
13.一種光波導(dǎo)設(shè)備，包括一個(gè)Mach-Zehnder干涉儀，它包含第一光耦合器，第二光耦合器，將第一光耦合器和第二光耦合器連接的第一光波導(dǎo)臂，以及一個(gè)以與第一波導(dǎo)臂交叉的方式將第一耦合器和第二耦合器連接起來(lái)的第二光波導(dǎo)臂；所述第一耦合器具有一個(gè)區(qū)域內(nèi)發(fā)生多模光干涉的第一多模光波導(dǎo)區(qū)；所述第二耦合器具有一個(gè)區(qū)域內(nèi)發(fā)生多模光干涉的第二多模光波導(dǎo)區(qū)；光諧振器波導(dǎo)，其用作為光環(huán)諧振器，以如下方式連接，該諧振器波導(dǎo)的一端連接至第一耦合器，它的另一端連接至第二耦合器；光輸入波導(dǎo)，其以如下方式連接，該輸入波導(dǎo)的一端連接至第一耦合器；以及光輸出波導(dǎo)，其以如下方式連接，該輸出波導(dǎo)的一端連接至第二耦合器；其中將第一波導(dǎo)臂的一端和第二波導(dǎo)臂的一端在第一多模波導(dǎo)區(qū)的第一連接側(cè)與其光連接，而第一波導(dǎo)臂的另一端和第二波導(dǎo)臂的另一端在第二多模波導(dǎo)區(qū)的第一連接側(cè)與其光連接；其中將輸入波導(dǎo)的一端在第一多模波導(dǎo)區(qū)的第二連接側(cè)與其光連接，而輸出波導(dǎo)的一端在第二多模波導(dǎo)區(qū)的第二連接側(cè)與其光連接。
14.如權(quán)利要求13所述的設(shè)備，還包括一個(gè)溫度控制器，用于控制干涉儀的第一和第二波導(dǎo)臂中至少一個(gè)波導(dǎo)臂的溫度，進(jìn)而控制在干涉儀內(nèi)傳輸?shù)男盘?hào)光的相位；其中溫度控制器與第一和第二波導(dǎo)臂中至少一個(gè)波導(dǎo)臂重疊。
15.如權(quán)利要求13所述的設(shè)備，還包括一個(gè)溫度控制器，用于控制諧振器波導(dǎo)的溫度，進(jìn)而控制在諧振器波導(dǎo)內(nèi)傳輸?shù)男盘?hào)光的波長(zhǎng)；其中溫度控制器與諧振器波導(dǎo)重疊。
16.如權(quán)利要求13所述的設(shè)備，其中諧振器波導(dǎo)由折射率比諧振器波導(dǎo)周?chē)牧系恼凵渎蚀蟀俜种幕蚋叩牟牧现瞥伞?br> 17.如權(quán)利要求13所述的設(shè)備，其中諧振器波導(dǎo)的總長(zhǎng)度是以滿足能運(yùn)行頻率為25GHz或更大這個(gè)條件來(lái)確定。
18.如權(quán)利要求13所述的設(shè)備，其中諧振器波導(dǎo)，輸入/輸出波導(dǎo)，以及干涉儀組成了第一光諧振區(qū)；其中至少還有一個(gè)具有與第一光諧振區(qū)結(jié)構(gòu)相同的附加的光諧振區(qū)以與第一光諧振區(qū)串聯(lián)連接的方式被提供。
19.一種光波導(dǎo)設(shè)備，包括一個(gè)Mach-Zehnder干涉儀，它包含第一光耦合器，第二光耦合器，位于第一光耦合器和第二光耦合器之間的第三光耦合器，連接第一耦合器和第三耦合器的第一光波導(dǎo)臂，一個(gè)以不與第一波導(dǎo)臂交叉的方式連接第一耦合器和第三耦合器的第二光波導(dǎo)臂，一個(gè)連接第二耦合器和第三耦合器的第三光波導(dǎo)臂，一個(gè)以不與第三波導(dǎo)臂交叉的方式連接第二耦合器和第三耦合器的第四光波導(dǎo)臂；所述第一耦合器具有一個(gè)區(qū)域內(nèi)發(fā)生多模光干涉的第一多模光波導(dǎo)區(qū)；所述第二耦合器具有一個(gè)區(qū)域內(nèi)發(fā)生多模光干涉的第二多模光波導(dǎo)區(qū)；所述第三耦合器具有一個(gè)區(qū)域內(nèi)發(fā)生多模光干涉的第三多模光波導(dǎo)區(qū)；一個(gè)作為光環(huán)諧振器的光諧振器波導(dǎo)，它以如下方式連接，第一波導(dǎo)的一端連接至第一耦合器，它的另一端連接至第二耦合器；光輸入波導(dǎo)，它以如下方式連接，該輸入波導(dǎo)的一端連接至第一耦合器；以及光輸出波導(dǎo)，它以如下方式連接，該輸出波導(dǎo)的一端連接至第二耦合器；其中第一波導(dǎo)臂的一端和第二波導(dǎo)臂的一端在第一多模波導(dǎo)區(qū)的第一連接側(cè)與其光連接，而第一波導(dǎo)臂的另一端和第二波導(dǎo)臂的另一端在第三多模波導(dǎo)區(qū)的第一連接側(cè)與其光連接；其中第三波導(dǎo)臂的一端和第四波導(dǎo)臂的一端在第二多模波導(dǎo)區(qū)的第一連接側(cè)與其光連接，而第三波導(dǎo)臂的另一端和第四波導(dǎo)臂的另一端在第三多模波導(dǎo)區(qū)的第二連接側(cè)與其光連接；其中輸入波導(dǎo)的一端在第一多模波導(dǎo)區(qū)的第二連接側(cè)與其光連接，而輸出波導(dǎo)的一端在第二多模波導(dǎo)區(qū)的第二連接側(cè)與其光連接。
20.如權(quán)利要求19所述的設(shè)備，還包括一個(gè)溫度控制器，用于控制干涉儀的第一到第四波導(dǎo)臂中至少一個(gè)波導(dǎo)臂的溫度，進(jìn)而控制在干涉儀內(nèi)傳輸?shù)男盘?hào)光的相位；其中溫度控制器與第一到第四波導(dǎo)臂中至少一個(gè)波導(dǎo)臂重疊。
21.如權(quán)利要求19所述的設(shè)備，還包括一個(gè)溫度控制器，用于控制諧振器波導(dǎo)剩余部分的溫度，進(jìn)而控制在諧振器波導(dǎo)內(nèi)傳輸?shù)男盘?hào)光的波長(zhǎng)；其中溫度控制器與諧振器波導(dǎo)的剩余部分重疊。
22.如權(quán)利要求19所述的設(shè)備，其中所述諧振器波導(dǎo)由折射率比諧振器波導(dǎo)周?chē)牧系恼凵渎蚀蟀俜种幕蚋叩牟牧现瞥伞?br> 23.如權(quán)利要求19所述的設(shè)備，其中諧振器波導(dǎo)的總長(zhǎng)度是以滿足能運(yùn)行頻率為25GHz或更大這個(gè)條件來(lái)確定。
24.如權(quán)利要求19所述的設(shè)備，其中所述諧振器波導(dǎo)，輸入/輸出波導(dǎo)，以及干涉儀組成了第一光諧振區(qū)；以及其中至少還有一個(gè)具有與第一光諧振區(qū)結(jié)構(gòu)相同的附加的光諧振區(qū)以與第一光諧振區(qū)串聯(lián)連接的方式被提供。
25.一種制作光波導(dǎo)設(shè)備的方法，包括下述步驟在襯底上用第一材料形成一個(gè)下覆層；用折射率大于第一材料的第二材料在下覆層上形成一個(gè)核心層；以及以如下方式將核心層構(gòu)圖，以形成一個(gè)作為光環(huán)諧振器的單模光諧振器波導(dǎo)、一個(gè)具有第一端和第二端的單模光輸入/輸出波導(dǎo)，以及一個(gè)Mach-Zehnder干涉儀；其中將輸入信號(hào)光輸入到輸入/輸出波導(dǎo)的第一端，并將輸出信號(hào)光從輸入/輸出波導(dǎo)的第二端輸出；以及其中輸入/輸出波導(dǎo)定位在一區(qū)域內(nèi)靠近諧振器波導(dǎo)；以及其中干涉儀以如下方式形成，它包含位于所述區(qū)域內(nèi)的，作為其第一光波導(dǎo)臂的諧振器波導(dǎo)的一部分和作為其第二光波導(dǎo)臂的輸入/輸出波導(dǎo)的一部分；以及其中干涉儀具有一個(gè)第一光耦合器，用于利用多模光干涉將第一波導(dǎo)臂和第二波導(dǎo)臂與輸入/輸出波導(dǎo)的輸入側(cè)部分和諧振器波導(dǎo)的剩余部分光耦合；以及一個(gè)第二光耦合器，用于由于多模光干涉，將第一波導(dǎo)臂和第二波導(dǎo)臂與輸入/輸出波導(dǎo)的輸出側(cè)部分和諧振器波導(dǎo)的剩余部分光耦合。
26.如權(quán)利要求25所述的方法，進(jìn)一步包括形成一個(gè)上覆層以覆蓋構(gòu)圖的核心層的步驟；在上覆層上形成加熱層的步驟；以及附加地提供將加熱層構(gòu)圖以形成一個(gè)與干涉儀的第一和第二波導(dǎo)臂中至少一個(gè)波導(dǎo)臂重疊的溫度控制器的步驟；其中所述溫度控制器用于控制第一和第二波導(dǎo)臂中至少一個(gè)波導(dǎo)臂的溫度，進(jìn)而控制在干涉儀內(nèi)傳輸?shù)男盘?hào)光的相位。
27.如權(quán)利要求25所述的方法，進(jìn)一步包括形成一個(gè)上覆層以覆蓋構(gòu)圖的核心層的步驟；在上覆層上形成一個(gè)加熱層的步驟；以及附加地提供將加熱層構(gòu)圖以形成一個(gè)與諧振器波導(dǎo)重疊的溫度控制器的步驟；其中所述溫度控制器用于控制諧振器波導(dǎo)的溫度，進(jìn)而控制在諧振器波導(dǎo)內(nèi)傳輸?shù)男盘?hào)光的波長(zhǎng)。
28.一種制作光波導(dǎo)設(shè)備的方法，包括下述步驟在襯底上用第一材料形成一個(gè)下覆層；用折射率大于第一材料的第二材料在下覆層上形成一個(gè)核心層；以及以如下方式構(gòu)圖核心層，以形成一個(gè)作為光環(huán)諧振器的光諧振器波導(dǎo)、一個(gè)具有第一端和第二端的輸入/輸出光波導(dǎo)，以及一個(gè)Mach-Zehnder干涉儀；其中將輸入信號(hào)光輸入到輸入/輸出波導(dǎo)的第一端，將輸出信號(hào)光從輸入/輸出波導(dǎo)的第二端輸出；以及其中將輸入/輸出波導(dǎo)定位在一區(qū)域內(nèi)靠近諧振器波導(dǎo)的位置；以及其中Mach-Zehnder干涉儀以如下方式形成，它包含位于所述區(qū)域內(nèi)的，作為其第一光波導(dǎo)臂的諧振器波導(dǎo)的一部分和作為其第二光波導(dǎo)臂的輸入/輸出波導(dǎo)的一部分；以及其中干涉儀具有一個(gè)第一光耦合器，包含區(qū)域內(nèi)發(fā)生多模光干涉的第一多模光波導(dǎo)區(qū)；以及一個(gè)第二光耦合器，包含區(qū)域內(nèi)發(fā)生多模光干涉的第二多模光波導(dǎo)區(qū)；其中第一波導(dǎo)臂的一端和第二波導(dǎo)臂的一端在第一多模波導(dǎo)區(qū)的第一連接側(cè)與其光連接，而第一波導(dǎo)臂的另一端和第二波導(dǎo)臂的另一端在第二多模波導(dǎo)區(qū)的第一連接側(cè)與其光連接；以及其中輸入/輸出波導(dǎo)的輸入側(cè)部分和諧振器波導(dǎo)的剩余部分在第一多模波導(dǎo)區(qū)的第二連接側(cè)與其光連接，而輸入/輸出波導(dǎo)的輸出側(cè)部分和諧振器波導(dǎo)的剩余部分在第二多模波導(dǎo)區(qū)的第二連接側(cè)與其光連接。
29.如權(quán)利要求28所述的方法，進(jìn)一步包括形成一個(gè)上覆層以覆蓋構(gòu)圖核心層的步驟；在上覆層上形成一個(gè)加熱層的步驟；以及將加熱層構(gòu)圖以形成一個(gè)與干涉儀的第一和第二波導(dǎo)臂中至少一個(gè)波導(dǎo)臂重疊的溫度控制器的步驟；其中，溫度控制器用于控制第一和第二波導(dǎo)臂中至少一個(gè)波導(dǎo)臂的溫度，進(jìn)而控制在干涉儀內(nèi)傳輸?shù)男盘?hào)光的相位。
30.如權(quán)利要求28所述的方法，進(jìn)一步包括形成一個(gè)上覆層以覆蓋構(gòu)圖核心層的步驟；在上覆層上形成一個(gè)加熱層的步驟；以及將加熱層構(gòu)圖以形成一個(gè)與諧振器波導(dǎo)重疊的溫度控制器的步驟；其中，溫度控制器用于控制諧振器波導(dǎo)的溫度，進(jìn)而控制在諧振器波導(dǎo)內(nèi)傳輸?shù)男盘?hào)光的波長(zhǎng)。
31.一種制作光波導(dǎo)設(shè)備的方法，包括下述步驟在襯底上用第一材料形成一個(gè)下覆層；用折射率大于第一材料的第二材料在下覆層上形成一個(gè)核心層；以及以這種方式將核心層構(gòu)圖，以形成Mach-Zehnder干涉儀，一個(gè)作為光環(huán)諧振器的光諧振器波導(dǎo)，以及光輸入波導(dǎo)和光輸出波導(dǎo)；其中干涉儀包含第一光耦合器，第二光耦合器，將第一光耦合器和第二光耦合器連接的第一光波導(dǎo)臂，以及一個(gè)以與第一波導(dǎo)臂交叉的方式將第一耦合器和第二耦合器連接起來(lái)的第二光波導(dǎo)臂；其中第一耦合器具有在其區(qū)域內(nèi)發(fā)生多模光干涉的第一多模光波導(dǎo)區(qū)；以及其中第二耦合器具有在其區(qū)域內(nèi)發(fā)生多模光干涉的第二多模光波導(dǎo)區(qū)；以及其中光諧振器波導(dǎo)以如下方式連接，該諧振器波導(dǎo)的一端連接至第一耦合器，它的另一端連接至第二耦合器；以及其中輸入波導(dǎo)以如下方式連接，該輸入波導(dǎo)的一端連接至第一耦合器；以及其中輸出波導(dǎo)以如下方式連接，該輸出波導(dǎo)的一端連接至第二耦合器；以及其中第一波導(dǎo)臂的一端和第二波導(dǎo)臂的一端在第一多模波導(dǎo)區(qū)的第一連接側(cè)與其光連接，而第一波導(dǎo)臂的另一端和第二波導(dǎo)臂的另一端在第二多模波導(dǎo)區(qū)的第一連接側(cè)與其光連接；以及其中輸入波導(dǎo)的一端在第一多模波導(dǎo)區(qū)的第二連接側(cè)與其光連接，而輸出波導(dǎo)的一端在第二多模波導(dǎo)區(qū)的第二連接側(cè)與其光連接。
32.如權(quán)利要求31所述的方法，進(jìn)一步包括形成一個(gè)上覆層以覆蓋構(gòu)圖的核心層的步驟；在上覆層形成一個(gè)加熱層的步驟；以及附加地提供一個(gè)將加熱層構(gòu)圖以形成一個(gè)與干涉儀的第一和第二波導(dǎo)臂中至少一個(gè)波導(dǎo)臂重疊的溫度控制器的步驟；其中所述溫度控制器用于控制第一和第二波導(dǎo)臂中至少一個(gè)波導(dǎo)臂的溫度，進(jìn)而控制在干涉儀內(nèi)傳輸?shù)男盘?hào)光的相位。
33.如權(quán)利要求31所述的方法，進(jìn)一步包括形成一個(gè)上覆層以覆蓋構(gòu)圖的核心層的步驟；在上覆層上形成一個(gè)加熱層的步驟；以及附加地提供一個(gè)將加熱層構(gòu)圖以形成一個(gè)與諧振器波導(dǎo)重疊的溫度控制器的步驟；其中所述溫度控制器用于控制諧振器波導(dǎo)的溫度，進(jìn)而控制在諧振器波導(dǎo)內(nèi)傳輸?shù)男盘?hào)光的波長(zhǎng)。
34.一種制作光波導(dǎo)設(shè)備的方法，包括以下步驟在襯底上用第一材料形成一個(gè)下覆層；用折射率大于第一材料的第二材料在下覆層上形成一個(gè)核心層；以及以如下方式將核心層構(gòu)圖，以形成Mach-Zehnder干涉儀，一個(gè)作為光環(huán)諧振器的光諧振器波導(dǎo)，光輸入波導(dǎo)，以及光輸出波導(dǎo)；其中所述干涉儀包含第一光耦合器，第二光耦合器，位于第一光耦合器和第二光耦合器之間的第三光耦合器，連接第一耦合器和第三耦合器的第一光波導(dǎo)臂，一個(gè)以不與第一波導(dǎo)臂交叉的方式連接第一耦合器和第三耦合器的第二光波導(dǎo)臂，連接第二耦合器和第三耦合器的第三光波導(dǎo)臂，一個(gè)以不與第三波導(dǎo)臂交叉的方式連接第二耦合器和第三耦合器的第四光波導(dǎo)臂；以及其中第一耦合器具有在其區(qū)域內(nèi)發(fā)生多模光干涉的第一多模光波導(dǎo)區(qū)；以及其中第二耦合器具有在其區(qū)域內(nèi)發(fā)生多模光干涉的第二多模光波導(dǎo)區(qū)；以及其中第三耦合器具有在其區(qū)域內(nèi)發(fā)生多模光干涉的第三多模光波導(dǎo)區(qū)；以及其中諧振器波導(dǎo)以如下方式連接，將第一波導(dǎo)的一端連接至第一耦合器，和將它的另一端連接至第二耦合器；以及其中輸入波導(dǎo)以如下方式連接，將該輸入波導(dǎo)的一端連接至第一耦合器；以及其中輸出波導(dǎo)以如下方式連接，將該輸出波導(dǎo)的一端連接至第二耦合器；以及其中第一波導(dǎo)臂的一端和第二波導(dǎo)臂的一端在第一多模波導(dǎo)區(qū)的第一連接側(cè)與其光連接，而第一波導(dǎo)臂的另一端和第二波導(dǎo)臂的另一端在第三多模波導(dǎo)區(qū)的第一連接側(cè)與其光連接；以及其中第三波導(dǎo)臂的一端和第四波導(dǎo)臂的一端在第二多模波導(dǎo)區(qū)的第一連接側(cè)與其光連接，而第三波導(dǎo)臂的另一端和第四波導(dǎo)臂的另一端在第三多模波導(dǎo)區(qū)的第二連接側(cè)與其光連接；以及其中輸入波導(dǎo)的一端在第一多模波導(dǎo)區(qū)的第二連接側(cè)與其光連接，而輸出波導(dǎo)的一端在第二多模波導(dǎo)區(qū)的第二連接側(cè)與其光連接。
35.如權(quán)利要求34所述的方法，進(jìn)一步包括形成一個(gè)上覆層以覆蓋構(gòu)圖核心層的步驟；在上覆層上形成一個(gè)加熱層的步驟；以及將加熱層以這種方式構(gòu)圖，以形成一個(gè)與干涉儀的第一、第二、第三和第四波導(dǎo)臂中至少一個(gè)波導(dǎo)臂重疊的溫度控制器的步驟；其中所述溫度控制器用于控制第一、第二、第三和第四波導(dǎo)臂中至少一個(gè)波導(dǎo)臂的溫度，進(jìn)而控制在干涉儀內(nèi)傳輸?shù)男盘?hào)光的相位。
36.如權(quán)利要求34所述的方法，進(jìn)一步包括形成一個(gè)上覆層以覆蓋構(gòu)圖核心層的步驟；在上覆層上形成一個(gè)加熱層的步驟；以及附加地提供將加熱層以這種方式構(gòu)圖，以形成一個(gè)與諧振器波導(dǎo)重疊的溫度控制器的步驟；其中所述溫度控制器用于控制諧振器波導(dǎo)的溫度，進(jìn)而控制在諧振器波導(dǎo)內(nèi)傳輸?shù)男盘?hào)光的波長(zhǎng)。
37.一種光波導(dǎo)設(shè)備，包括一個(gè)環(huán)型光波導(dǎo)；一個(gè)線性光波導(dǎo)，其以一定間隔定位于接近環(huán)型光波導(dǎo)；第一多模干涉光耦合器，其定位于接近環(huán)型光波導(dǎo)的線性波導(dǎo)的一部分；第二多模干涉光耦合器，其定位于接近環(huán)型光波導(dǎo)的線性波導(dǎo)的一部分；其中所述第一多模干涉光耦合器和第二多模干涉光耦合器形成Mach-Zehnder光干涉儀。
38.如權(quán)利要求37所述的設(shè)備，進(jìn)一步包括溫度控制器，用于控制在光干涉儀中傳播的信號(hào)光的相位；其中所述溫度控制器與光干涉儀內(nèi)的環(huán)型光波導(dǎo)重疊。
39.如權(quán)利要求37所述的設(shè)備，進(jìn)一步包括溫度控制器，用于控制在光干涉儀中傳播的信號(hào)光的波長(zhǎng)；其中所述溫度控制器與光干涉儀外的環(huán)型光波導(dǎo)重疊。
全文摘要
一種可將運(yùn)行頻率擴(kuò)展到更高頻率一邊的光波導(dǎo)設(shè)備。該設(shè)備包括一個(gè)作為光環(huán)諧振器的單模光諧振器波導(dǎo)，一個(gè)在一區(qū)域內(nèi)靠近諧振器波導(dǎo)設(shè)置的單模光輸入/輸出波導(dǎo)，以及一個(gè)Mach－Zehnder干涉儀，該干涉儀以如下方式形成它包括在所述區(qū)域內(nèi)，作為其第一光波導(dǎo)臂的諧振器波導(dǎo)的一部分，以及作為其第二光波導(dǎo)臂的輸入/輸出波導(dǎo)的一部分。干涉儀具有第一光耦合器，用于由于多模光干涉，將第一波導(dǎo)臂和第二波導(dǎo)臂與輸入/輸出波導(dǎo)的輸入側(cè)部分和諧振器波導(dǎo)的剩余部分光耦合；以及一個(gè)第二光耦合器，用于由于多模光干涉，將第一波導(dǎo)臂和第二波導(dǎo)臂與輸入/輸出波導(dǎo)的輸出側(cè)部分和諧振器波導(dǎo)的剩余部分光耦合。
文檔編號(hào)G02F1/01GK1460869SQ0312374
公開(kāi)日2003年12月10日 申請(qǐng)日期2003年5月19日 優(yōu)先權(quán)日2002年5月17日
發(fā)明者山崎裕幸 申請(qǐng)人:日本電氣株式會(huì)社