專(zhuān)利名稱(chēng)：多重嵌入式微型諧振腔濾波器的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及一種用于濾波的具有高品質(zhì)因子的多重嵌入式微型諧振腔濾波器，屬 于集成光學(xué)技術(shù)領(lǐng)域。
背景技術(shù)：
光濾波器，是用來(lái)進(jìn)行波長(zhǎng)選擇的儀器，它可以從眾多波長(zhǎng)中挑選出所需的波長(zhǎng)， 而除此波長(zhǎng)外的光將不受影響。它可以用于波長(zhǎng)選擇、光放大器的噪聲濾除、增益均衡、光 復(fù)用/解復(fù)用。光濾波器有熔錐光纖濾波器、Fabry-Perot濾波器、多層介質(zhì)膜濾波器、體 光柵濾波器、光纖光柵濾波器、馬赫-曾德干涉濾波器(MZI)、陣列波導(dǎo)光柵濾波器(AWG)和 環(huán)形諧振腔濾波器。前五種濾波器體積大、線(xiàn)寬大，不能實(shí)現(xiàn)大規(guī)模生產(chǎn)。后三種是波導(dǎo)濾 波器，但MZI和AWG也存在體積大的缺點(diǎn)。環(huán)形諧振腔濾波器是多波長(zhǎng)選擇型濾波器，它具 有線(xiàn)寬窄、尺寸小、自由譜域?qū)挕⑵焚|(zhì)因子(Q)高、管腳少，能夠?qū)崿F(xiàn)高效低成本的波長(zhǎng)選擇 和大規(guī)模生產(chǎn)。品質(zhì)因子(Q)是衡量環(huán)形濾波器性能的重要指標(biāo)。品質(zhì)因子越高，則濾波器選擇 波長(zhǎng)的能力越強(qiáng)。如何提高環(huán)形諧振腔的品質(zhì)因子也就成為其設(shè)計(jì)的方向。

發(fā)明內(nèi)容
技術(shù)問(wèn)題本發(fā)明的目的是提出了一種用于濾波的具有高品質(zhì)因子的多重嵌入式 微型諧振腔濾波器。該光濾波器利用波導(dǎo)盤(pán)/環(huán)形諧振腔的諧振效應(yīng)，采用一個(gè)內(nèi)嵌多個(gè) 諧振腔的環(huán)形諧振腔，提高了環(huán)形諧振腔的品質(zhì)因子。技術(shù)方案根據(jù)環(huán)形/盤(pán)形諧振腔諧振原理，諧振波長(zhǎng)和環(huán)/盤(pán)的半徑成正比。多 個(gè)諧振腔串聯(lián)，其濾波譜為各個(gè)諧振腔濾波譜之積。因此其自由譜域?yàn)樗兄C振腔自由譜 域的最小公倍數(shù)。本發(fā)明提出的結(jié)構(gòu)正是基于這一原理，改變傳統(tǒng)多個(gè)環(huán)/盤(pán)形諧振腔需 要在腔的外部串聯(lián)，而改在一個(gè)大的環(huán)形諧振腔內(nèi)部耦合多個(gè)小環(huán)/盤(pán)形諧振腔，從而在 更緊湊的結(jié)構(gòu)中實(shí)現(xiàn)寬自由譜域、高Q值的特點(diǎn)。本發(fā)明提出具有大譜域和高Q值的緊湊 型內(nèi)嵌型諧振腔濾波器，該濾波器在結(jié)構(gòu)上設(shè)有一個(gè)大環(huán)形諧振腔，在大環(huán)形諧振腔內(nèi)設(shè) 有小環(huán)形諧振腔、第一輸入輸出波導(dǎo)、第二輸入輸出波導(dǎo)分別設(shè)在大環(huán)形諧振腔外的兩旁， 小環(huán)形諧振腔有一個(gè)或多個(gè)，小環(huán)形諧振腔有多個(gè)時(shí)，均布在大環(huán)形諧振腔內(nèi)的圓周上。所 述的諧振腔是環(huán)形、盤(pán)形或是正多邊形的諧振腔結(jié)構(gòu)。該濾波器在結(jié)構(gòu)上分別設(shè)有一個(gè)同圓心的大環(huán)形諧振腔和中心圓環(huán)，在大環(huán)形諧 振腔與中心圓環(huán)之間設(shè)有小環(huán)形諧振腔、第一輸入輸出波導(dǎo)、第二輸入輸出波導(dǎo)分別設(shè)在 大環(huán)形諧振腔外的兩旁，小環(huán)形諧振腔有一個(gè)或多個(gè)，小環(huán)形諧振腔有多個(gè)時(shí)，均布在大環(huán) 形諧振腔與中心圓環(huán)之間。本發(fā)明提出的組成濾波器的環(huán)/盤(pán)形諧振腔和輸入/輸出通道，所用之材料可以 是硅或硅化物、磷酸鋰、III-V族化合物、聚合物等。有益效果本發(fā)明的有益效果是，由微米/納米集成光電子技術(shù)制作而成，具有體積小、重量輕、成本低等優(yōu)點(diǎn)，適用于大規(guī)模生產(chǎn)，采用本發(fā)明所提題結(jié)構(gòu)的光濾波器具有 更高的Q值。


圖1是具有高Q值的多重嵌入式微型諧振腔濾波器示意2是具有高Q值的多重嵌入式微型諧振腔濾波器及普通環(huán)形諧振腔仿真結(jié)果， 大環(huán)半徑3. 6 μ m，內(nèi)嵌環(huán)和中心環(huán)半徑都是0.9 μ m，環(huán)與環(huán)、環(huán)與波導(dǎo)之間間隔0. 3 μ m。 (a)多重嵌入式微型諧振腔濾波器頻譜，波長(zhǎng)范圍1. 35 1. 75 μ m, (b)普通環(huán)形諧振腔頻 譜，波長(zhǎng)范圍1. 35 1. 75 μ m圖中1.環(huán)形諧振腔，2.多個(gè)相同的內(nèi)嵌環(huán)形諧振腔，3.輸入/輸出波導(dǎo)，4中心環(huán)
/ 盤(pán)
具體實(shí)施例方式本發(fā)明的多重嵌入式微型諧振腔濾波器在結(jié)構(gòu)上設(shè)有一個(gè)大環(huán)形諧振腔1，在大 環(huán)形諧振腔1內(nèi)設(shè)有小環(huán)形諧振腔2、第一輸入輸出波導(dǎo)301、第二輸入輸出波導(dǎo)302分別 設(shè)在大環(huán)形諧振腔1外的兩旁，小環(huán)形諧振腔2有一個(gè)或多個(gè)，小環(huán)形諧振腔2有多個(gè)時(shí)， 均布在大環(huán)形諧振腔1內(nèi)的圓周上。所述的諧振腔是環(huán)形、盤(pán)形或是正多邊形的諧振腔結(jié)構(gòu)。該濾波器在結(jié)構(gòu)上分別 設(shè)有一個(gè)同圓心的大環(huán)形諧振腔1和中心圓環(huán)4，在大環(huán)形諧振腔1與中心圓環(huán)4之間設(shè)有 小環(huán)形諧振腔2、第一輸入輸出波導(dǎo)301、第二輸入輸出波導(dǎo)302分別設(shè)在大環(huán)形諧振腔1 外的兩旁，小環(huán)形諧振腔2有一個(gè)或多個(gè)，小環(huán)形諧振腔2有多個(gè)時(shí)，均布在大環(huán)形諧振腔 1與中心圓環(huán)4之間。圖1是具有高Q值的多重嵌入式微型諧振腔濾波器示意圖，以該結(jié)構(gòu)實(shí)現(xiàn)濾波器 可以在更緊湊的結(jié)構(gòu)中實(shí)現(xiàn)寬自由譜域、高Q值。滿(mǎn)足諧振條件的波長(zhǎng)通過(guò)輸入波導(dǎo)輸入， 經(jīng)過(guò)環(huán)形諧振腔和各個(gè)內(nèi)嵌環(huán)/盤(pán)，甚至于中心環(huán)/盤(pán)，由輸出波導(dǎo)輸出。輸入輸出波導(dǎo)寬 0. 3微米，環(huán)形諧振腔寬0. 3微米，外半徑為6微米，內(nèi)嵌環(huán)寬0. 3微米，外半徑為0. 6微米， 中心環(huán)寬0. 3微米，外半徑為0. 3微米，波導(dǎo)與微環(huán)以及微環(huán)與微環(huán)之間的間距為0. 3微 米。
權(quán)利要求
一種多重嵌入式微型諧振腔濾波器，其特征在于該濾波器在結(jié)構(gòu)上設(shè)有一個(gè)大環(huán)形諧振腔(1)，在大環(huán)形諧振腔(1)內(nèi)設(shè)有小環(huán)形諧振腔(2)、第一輸入輸出波導(dǎo)(301)、第二輸入輸出波導(dǎo)(302)分別設(shè)在大環(huán)形諧振腔(1)外的兩旁，小環(huán)形諧振腔(2)有一個(gè)或多個(gè)，小環(huán)形諧振腔(2)有多個(gè)時(shí)，均布在大環(huán)形諧振腔(1)內(nèi)的圓周上。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的多重嵌入式微型諧振腔濾波器，其特征在于所述的諧振腔是 環(huán)形、盤(pán)形或是正多邊形的諧振腔結(jié)構(gòu)。
3.根據(jù)權(quán)利要求1或2所述的多重嵌入式微型諧振腔濾波器，其特征在于該濾波器在 結(jié)構(gòu)上分別設(shè)有一個(gè)同圓心的大環(huán)形諧振腔(1)和中心圓環(huán)(4)，在大環(huán)形諧振腔(1)與中 心圓環(huán)(4)之間設(shè)有小環(huán)形諧振腔(2)、第一輸入輸出波導(dǎo)(301)、第二輸入輸出波導(dǎo)(302) 分別設(shè)在大環(huán)形諧振腔(1)外的兩旁，小環(huán)形諧振腔(2)有一個(gè)或多個(gè)，小環(huán)形諧振腔(2) 有多個(gè)時(shí)，均布在大環(huán)形諧振腔(1)與中心圓環(huán)(4)之間。
全文摘要
一種多重嵌入式微型諧振腔濾波器在結(jié)構(gòu)上設(shè)有一個(gè)大環(huán)形諧振腔(1)，在大環(huán)形諧振腔(1)內(nèi)設(shè)有小環(huán)形諧振腔(2)、第一輸入輸出波導(dǎo)(301)、第二輸入輸出波導(dǎo)(302)分別設(shè)在大環(huán)形諧振腔(1)外的兩旁，小環(huán)形諧振腔(2)有一個(gè)或多個(gè)，小環(huán)形諧振腔(2)有多個(gè)時(shí)，均布在大環(huán)形諧振腔(1)內(nèi)的圓周上。該濾波器利用波導(dǎo)環(huán)形諧振腔的濾波效應(yīng)，采用內(nèi)嵌盤(pán)/環(huán)的環(huán)形諧振腔，減小了整個(gè)器件的尺寸，增大了濾波器的自由譜域，提高了濾波器的Q值。由微米/納米集成光電子技術(shù)制作而成，具有體積小、重量輕、成本低等優(yōu)點(diǎn)，適用于大規(guī)模生產(chǎn)。
文檔編號(hào)G02B6/293GK101915963SQ20101023771
公開(kāi)日2010年12月15日 申請(qǐng)日期2010年7月27日 優(yōu)先權(quán)日2010年7月27日
發(fā)明者孫小菡, 洪瑋, 蔣衛(wèi)峰 申請(qǐng)人:東南大學(xué)