一種微環(huán)波導(dǎo)器件的制作方法
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001 ]本發(fā)明屬于集成光學(xué)技術(shù)領(lǐng)域，更具體地，涉及一種微波環(huán)導(dǎo)器件。
【背景技術(shù)】
[0002]在光信號處理、傳感、物理量的精確測量、微波光子濾波器等領(lǐng)域，可在片上集成硅波導(dǎo)中產(chǎn)生低閾值前向布里淵效應(yīng)的器件具有很好的應(yīng)用前景。產(chǎn)生受激布里淵效應(yīng)的關(guān)鍵是實現(xiàn)對聲場和光場的限制以及光力的激發(fā)。
[0003]現(xiàn)有技術(shù)中產(chǎn)生前向布里淵效應(yīng)的器件主要有光子晶體光纖波導(dǎo)和聲光混合波導(dǎo)。光子晶體光纖波導(dǎo)在橫截面上含有不同排列形式的氣孔，這些氣孔貫穿器件的整個長度，通過氣孔結(jié)構(gòu)的設(shè)計對光場和聲場進(jìn)行限制，進(jìn)而實現(xiàn)前向的布里淵效應(yīng)。聲光混合波導(dǎo)器件由娃與氮化娃形成的復(fù)合波導(dǎo)構(gòu)成。娃光波導(dǎo)用來限制光場并產(chǎn)生聲場，氮化娃形成的聲子晶體波導(dǎo)用來束縛聲場。
[0004]其中光子晶體光纖波導(dǎo)器件不能在硅波導(dǎo)器件上集成，而且其波導(dǎo)橫截面尺寸較大，不利于光力的激發(fā)，導(dǎo)致需要的波導(dǎo)長度很長，并且需要高功率的栗浦光注入;而聲光混合波導(dǎo)器件是由兩種材料構(gòu)成，從而導(dǎo)致制作工藝較為復(fù)雜，這極大的限制其在硅波導(dǎo)器件上的集成。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0005]針對現(xiàn)有技術(shù)的以上缺陷或改進(jìn)需求，本發(fā)明提供了一種微波環(huán)導(dǎo)器件，其目的在于在小尺寸的波導(dǎo)結(jié)構(gòu)上實現(xiàn)多階的前向布里淵效應(yīng)，由此解決了片上波導(dǎo)尺寸大，且需要高功率栗浦光注入才能實現(xiàn)布里淵效應(yīng)的技術(shù)問題。
[0006]為實現(xiàn)上述目的，按照本發(fā)明的一個方面，提供了一種微波環(huán)導(dǎo)器件，包括微環(huán)諧振腔、直波導(dǎo)、第一支架、第二支架和襯底；
[0007]其中，第一支架與第二支架均置于襯底上;直波導(dǎo)置于第一支架上，第一支架用于支撐直波導(dǎo)使之相對襯底懸空;微環(huán)諧振腔置于第二支架上，第二支架整體形狀與微環(huán)諧振腔匹配，第二支架橫用于支撐微環(huán)諧振腔使之相對襯底懸空;直波導(dǎo)與微環(huán)諧振腔相互規(guī)A
柄口 O
[0008]優(yōu)選的，上述微環(huán)諧振腔與直波導(dǎo)的橫截面的寬度均為0.4微米?I微米;橫截面的寬度在該范圍內(nèi)，使得波導(dǎo)中的光場只存在基模，有利于微波環(huán)導(dǎo)器件與其它的波導(dǎo)器件集成。
[0009]優(yōu)選的，上述第一支架與第二支架均是橫截面上窄下寬的人字形結(jié)構(gòu)，兩個支架靠近波導(dǎo)一側(cè)的上邊緣寬度均不大于0.03微米;人字形結(jié)構(gòu)的支架有利于減小聲場通過支架泄露到襯底中，從而減小聲場的損耗。
[0010]優(yōu)選的，直波導(dǎo)的橫截面與第一支架的橫截面沿中軸線對齊;微環(huán)諧振腔的橫截面與第二支架的橫截面沿中軸線對齊;如此對齊以利于兩個支架分別對直波導(dǎo)以及微環(huán)諧振腔形成穩(wěn)定支撐。
[0011]優(yōu)選的，微環(huán)諧振腔與直波導(dǎo)側(cè)向耦合，極大程度上簡化了微波環(huán)導(dǎo)器件的制作工藝。
[0012]優(yōu)選的，在微環(huán)諧振腔與直波導(dǎo)之間的最小間距處，其距離為0.1微米?0.5微米，以利于光場更好地從直波導(dǎo)耦合到微環(huán)諧振腔中。
[0013]優(yōu)選的，微環(huán)諧振腔整體呈圓環(huán)狀或跑道型環(huán)狀；由于所述微環(huán)諧振腔采用環(huán)形結(jié)構(gòu)，只有波長滿足微環(huán)諧振條件的光波才能耦合進(jìn)入微環(huán)諧振腔，并在微環(huán)諧振腔內(nèi)循環(huán)往復(fù)的傳播；因此進(jìn)入微環(huán)諧振腔的光功率值與光場的波長值密切相關(guān)，且微環(huán)諧振腔中的光功率值直接影響到波導(dǎo)中光力及熱效應(yīng)的大小，使得微環(huán)諧振腔的形狀發(fā)生改變，進(jìn)而引起微環(huán)諧振腔的布里淵頻移量發(fā)生改變；因此，可以通過調(diào)節(jié)注入栗浦光功率和波長來靈活調(diào)節(jié)微環(huán)諧振腔中的布里淵頻移量。
[0014]優(yōu)選的，上述微環(huán)波導(dǎo)器件，襯底采用硅基片。
[0015]總體而言，通過本發(fā)明所構(gòu)思的以上技術(shù)方案與現(xiàn)有技術(shù)相比，能夠取得下列有益效果:
[0016](I)本發(fā)明提供的微環(huán)波導(dǎo)器件，其直波導(dǎo)與微環(huán)諧振腔互相耦合，外界的栗浦光通過直波導(dǎo)耦合進(jìn)入懸空的微環(huán)諧振腔中；由于微環(huán)諧振腔的橫截面的尺寸在納米量級，在其中產(chǎn)生的輻射壓力與電致伸縮壓力大小相比擬，由此極大的增強微環(huán)諧振腔中的光力，從而更易激發(fā)出微環(huán)諧振腔中的本征聲場，微環(huán)諧振腔的布里淵效應(yīng)隨著聲場的產(chǎn)生而產(chǎn)生；
[0017](2)本發(fā)明提供的微環(huán)波導(dǎo)器件，其微環(huán)諧振腔相對于襯底形成懸空結(jié)構(gòu)，使得微環(huán)諧振腔中產(chǎn)生的聲場能被限制在諧振腔中低損耗的傳播，從而能有效的降低布里淵閾值;并且還能形成多階的前向布里淵效應(yīng);在小尺寸的硅基微環(huán)波導(dǎo)器件上實現(xiàn)了低閾值的多階的布里淵效應(yīng)；
[0018]相對于現(xiàn)有的用于實現(xiàn)布里淵效應(yīng)的波導(dǎo)器件而言，通過懸空微環(huán)結(jié)構(gòu)加強了對聲場與光場的限制，一方面減小了波導(dǎo)器件所產(chǎn)生的前向布里淵的效應(yīng)所需的栗浦光功率的大小、另一方面減小了波導(dǎo)器件的尺寸；
[0019]微環(huán)諧振腔中的布里淵頻移量與諧振腔的結(jié)構(gòu)和材料相關(guān)，還與注入波導(dǎo)中的栗浦光的波長和功率密切相關(guān);采用本發(fā)明所提供的微環(huán)波導(dǎo)器件，由于微環(huán)諧振腔隔熱性和光力的存在，還可以通過調(diào)整注入栗浦光的功率和波長來調(diào)節(jié)該器件產(chǎn)生的布里淵的頻移量。
【附圖說明】
[0020]圖1是本發(fā)明實施例提供的微波環(huán)導(dǎo)器件的結(jié)構(gòu)示意圖；
[0021 ]圖2為本發(fā)明實施例提供的微環(huán)波導(dǎo)器件的橫截面示意圖；
[0022]圖3為本發(fā)明實施例提供的微環(huán)波導(dǎo)器件的光場的模式分布圖；
[0023]圖4為本發(fā)明實施例提供的微環(huán)波導(dǎo)器件中橫向上光力場的分布圖；
[0024]圖5為本發(fā)明實施例提供的微環(huán)波導(dǎo)器件中豎直方向上光力場的分布圖；
[0025]圖6為本發(fā)明實施例提供的微環(huán)波導(dǎo)器件中本征聲場模式的分布圖；
[0026]圖7為本發(fā)明實施例提供的微環(huán)波導(dǎo)器件的透射光譜圖；
[0027]圖8為本發(fā)明實施例提供的微環(huán)波導(dǎo)器件在利用逐點掃描方法測得的不同注入光功率情況下的透射光譜圖；
[0028]圖9為在實施例的微環(huán)波導(dǎo)器件的微環(huán)諧振波長處注入栗浦光后在出射端測得的拍頻電信號；
[0029]圖10為實施例提供微環(huán)波導(dǎo)器件在不同注入栗浦光功率下聲場頻率與注入栗浦光波長的關(guān)系曲線圖；
[0030]在所有附圖中，相同的附圖標(biāo)記用來表示相同的元件或結(jié)構(gòu)，其中:1_微環(huán)諧振腔、2-直波導(dǎo)、3-第一支架、4-襯底、5-第二支架。
【具體實施方式】
[0031]為了使本發(fā)明的目的、技術(shù)方案及優(yōu)點更加清楚明白，以下結(jié)合附圖及實施例，對本發(fā)明進(jìn)行進(jìn)一步詳細(xì)說明。應(yīng)當(dāng)理解，此處所描述的具體實施例僅僅用以解釋本發(fā)明，并不用于限定本發(fā)明。此外，下面所描述的本發(fā)明各個實施方式中所涉及到的技術(shù)特征只要彼此之間未構(gòu)成沖突就可以相互組合。
[0032]本發(fā)明實施例所提供的微波環(huán)導(dǎo)器件，其結(jié)構(gòu)如圖1所示意的