[發明專利]多重嵌入式微型諧振腔濾波器

有效

• 申請號: 201010237716.5
• 申請日: 2010-07-27
• 公開（公告）號: CN101915963A
• 公開（公告）日: 2010-12-15
• 發明（設計）人: 孫小菡;洪瑋;蔣衛峰
• 申請（專利權）人: 東南大學
• 主分類號: G02B6/293
• 分類號: G02B6/293
• 代理公司: 南京蘇高專利商標事務所(普通合伙) 32204
• 代理人: 柏尚春

技術領域

本發明涉及一種用于濾波的具有高品質因子的多重嵌入式微型諧振腔濾波器，屬于集成光學技術領域。

背景技術

光濾波器，是用來進行波長選擇的儀器，它可以從眾多波長中挑選出所需的波長，而除此波長外的光將不受影響。它可以用于波長選擇、光放大器的噪聲濾除、增益均衡、光復用/解復用。光濾波器有熔錐光纖濾波器、Fabry-Perot濾波器、多層介質膜濾波器、體光柵濾波器、光纖光柵濾波器、馬赫-曾德干涉濾波器(MZI)、陣列波導光柵濾波器(AWG)和環形諧振腔濾波器。前五種濾波器體積大、線寬大，不能實現大規模生產。后三種是波導濾波器，但MZI和AWG也存在體積大的缺點。環形諧振腔濾波器是多波長選擇型濾波器，它具有線寬窄、尺寸小、自由譜域寬、品質因子(Q)高、管腳少，能夠實現高效低成本的波長選擇和大規模生產。

品質因子(Q)是衡量環形濾波器性能的重要指標。品質因子越高，則濾波器選擇波長的能力越強。如何提高環形諧振腔的品質因子也就成為其設計的方向。

發明內容

技術問題：本發明的目的是提出了一種用于濾波的具有高品質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盤/環形諧振腔的諧振效應，采用一個內嵌多個諧振腔的環形諧振腔，提高了環形諧振腔的品質因子。

技術方案：根據環形/盤形諧振腔諧振原理，諧振波長和環/盤的半徑成正比。多個諧振腔串聯，其濾波譜為各個諧振腔濾波譜之積。因此其自由譜域為所有諧振腔自由譜域的最小公倍數。本發明提出的結構正是基于這一原理，改變傳統多個環/盤形諧振腔需要在腔的外部串聯，而改在一個大的環形諧振腔內部耦合多個小環/盤形諧振腔，從而在更緊湊的結構中實現寬自由譜域、高Q值的特點。本發明提出具有大譜域和高Q值的緊湊型內嵌型諧振腔濾波器，該濾波器在結構上設有一個大環形諧振腔，在大環形諧振腔內設有小環形諧振腔、第一輸入輸出波導、第二輸入輸出波導分別設在大環形諧振腔外的兩旁，小環形諧振腔有一個或多個，小環形諧振腔有多個時，均布在大環形諧振腔內的圓周上。所述的諧振腔是環形、盤形或是正多邊形的諧振腔結構。

該濾波器在結構上分別設有一個同圓心的大環形諧振腔和中心圓環，在大環形諧振腔與中心圓環之間設有小環形諧振腔、第一輸入輸出波導、第二輸入輸出波導分別設在大環形諧振腔外的兩旁，小環形諧振腔有一個或多個，小環形諧振腔有多個時，均布在大環形諧振腔與中心圓環之間。

本發明提出的組成濾波器的環/盤形諧振腔和輸入/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：本發明的有益效果是，由微米/納米集成光電子技術制作而成，具有體積小、重量輕、成本低等優點，適用于大規模生產，采用本發明所提題結構的光濾波器具有更高的Q值。

附圖說明

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

圖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形諧振腔仿真結果，大環半徑3.6μm，內嵌環和中心環半徑都是0.9μm，環與環、環與波導之間間隔0.3μm。(a)多重嵌入式微型諧振腔濾波器頻譜，波長范圍1.35～1.75μm，(b)普通環形諧振腔頻譜，波長范圍1.35～1.75μm

圖中1.環形諧振腔，2.多個相同的內嵌環形諧振腔，3.輸入/輸出波導，4中心環/盤。

具體實施方式

本發明的多重嵌入式微型諧振腔濾波器在結構上設有一個大環形諧振腔1，在大環形諧振腔1內設有小環形諧振腔2、第一輸入輸出波導301、第二輸入輸出波導302分別設在大環形諧振腔1外的兩旁，小環形諧振腔2有一個或多個，小環形諧振腔2有多個時，均布在大環形諧振腔1內的圓周上。

所述的諧振腔是環形、盤形或是正多邊形的諧振腔結構。該濾波器在結構上分別設有一個同圓心的大環形諧振腔1和中心圓環4，在大環形諧振腔1與中心圓環4之間設有小環形諧振腔2、第一輸入輸出波導301、第二輸入輸出波導302分別設在大環形諧振腔1外的兩旁，小環形諧振腔2有一個或多個，小環形諧振腔2有多個時，均布在大環形諧振腔1與中心圓環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，以該結構實現濾波器可以在更緊湊的結構中實現寬自由譜域、高Q值。滿足諧振條件的波長通過輸入波導輸入，經過環形諧振腔和各個內嵌環/盤，甚至于中心環/盤，由輸出波導輸出。輸入輸出波導寬0.3微米，環形諧振腔寬0.3微米，外半徑為6微米，內嵌環寬0.3微米，外半徑為0.6微米，中心環寬0.3微米，外半徑為0.3微米，波導與微環以及微環與微環之間的間距為0.3微米。