[發明專利]用于光學延遲線的環聯分形拓撲結構微環陣列

有效

• 申請號: 201410162184.1
• 申請日: 2014-04-22
• 公開（公告）號: CN103955025A
• 公開（公告）日: 2014-07-30
• 發明（設計）人: 張小貝;顧凡;李迎春
• 申請（專利權）人: 上海大學
• 主分類號: G02B6/26
• 分類號: G02B6/26
• 代理公司: 上海上大專利事務所(普通合伙) 31205
• 代理人: 何文欣

技術領域

???????本發明涉及一種用于光學延遲線的環聯分形拓撲結構微環陣列，屬于光波導器件領域。

技術背景

???????微環諧振器是一種光器件，其結構和概念最早于1969年由美國貝爾實驗室提出，在此基礎上逐漸發展出了常見的串聯型微環(也稱coupled-resonator?optical?waveguide,?CROW)和級聯型微環(也稱side-coupled?integreted?spaced?sequence?of?resonators,?SCISSOR)，以及微環陣列(Microring?Resonator?Array,?MRA)。與單微環相比，串聯型微環CROW能夠產生平坦的通帶和陡峭的邊沿，適合濾波。近年來涌現的一些關于級聯型微環SCISSOR結果表明，級聯型微環通帶平坦，帶邊沿陡峭，具有集成度高、穩定性好以及發射效率高等特點。而微環陣列MRA可以看作串聯型微環和級聯型微環的任意組合，能夠實現陡峭邊帶的濾波特性，實現快光效應和慢光效應。在實際的各個領域應用中，微環諧振器作為高密度、大規模的基本光器件被廣泛使用，常被用作濾波器、延遲線、調制器、緩存器等等。與此同時，隨著全光網絡的產生和全光信號處理研究的熱潮，全光緩存技術的研究也在如火如荼地進行中。全光緩存器是全光數字分組交換網的關鍵，而實現全光緩存的關鍵機理便是慢光效應，指光波在介質中傳播的速度遠小于其在真空中的傳播速度。通常實現慢光效應的方法有兩種，一是通過介質的各種物理效應控制光的吸收、增益，從而改變光學介質色散，如相干布居振蕩等；另一種方法是通過人工結構中光學諧振效應導致的強色散改變光速，實現延遲線型的光緩存效果，如光纖布拉格光柵、微環等。前者存在寬帶窄、工作條件高以及系統龐大等缺點，較難在全光緩存中得以使用，也不便與其他全光信號處理單元集成。而硅基微環諧振器尺寸僅微納米量級，制造工藝與成熟的互補金屬氧化物半導體工藝兼容，適合大規模的單片集成，用來實現光緩存也十分便于與其它微環諧振器的光信號處理單元集成，因而有很好的發展前景。

發明內容

???????本發明的目的在于針對現有的微環陣列模型存在的缺陷，提供一種用于光學延遲線的環聯分形拓撲結構微環陣列，在諧振效應于整體和局部同時得到增強的基礎上，光波將經歷更多的諧振回路來改變延遲效果。

???????為達到上述目的，本發明的構思是：

???????本發明提出的用于光學延遲線的環聯分形拓撲結構微環陣列是M個M的環聯微環拓撲結構陣列環聯而成，叫做M×M環聯分形拓撲結構微環陣列。“分形”是指具有偶中自相似性結構的集合，即部分與整體有相似的體系。理論研究表明，光波在環聯拓撲結構微環陣列中會經歷多個回路振蕩，使其諧振效應得到加強，從而可以改變延遲效果。而將環聯拓撲結構微環陣列再環聯，形成的環聯分形拓撲結構微環陣列，光波在其中將經歷更多、更復雜的諧振回路，使諧振效應于整體和局部同時得到增強，在此基礎上，可使延遲效果得到改變，因而我們提出了一種基于環聯拓撲結構微環陣列的新型結構——環聯分形拓撲結構微環陣列，可使光學延遲線得到更好的效果。

???????本發明所涉及的結構采用全通型微環，單個全通型微環模型為一個微環與波導進行直接耦合，綜合考慮耦合損耗以及光場在微環中的傳輸損耗，輸出端光場強度與輸入光場強度的比值為歸一化響應函數，對其相角求導則得到歸一化延遲，用來作為衡量模型延遲線效果的基本參量。

???????本發明提出的用于光學延遲線的環聯型分形拓撲結構微環陣列具體結構如下所述：

1）??將一環聯拓撲結構微環陣列中的一個微環與一波導直接耦合；

2）??將另一個結構完全相同的環聯拓撲結構微環陣列與該環聯拓撲結構微環陣列直接耦合，依次重復，即第2個至第M個環聯拓撲結構微環陣列均與前一個環聯拓撲結構微環陣列相耦合；

3）??第M個環聯拓撲結構微環陣列除與第M-1個環聯拓撲結構微環陣列相耦合之外，還要將其與第1個環聯拓撲結構微環陣列相耦合。