[發(fā)明專利]一種內(nèi)外雙微環(huán)諧振器結(jié)構(gòu)

在審

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• 申請日: 2017-03-02
• 公開（公告）號: CN106950646A
• 公開（公告）日: 2017-07-14
• 發(fā)明（設(shè)計）人: 馮松;薛斌;李連碧;雷倩倩;楊延飛;宋立勛;翟學(xué)軍;朱長軍
• 申請（專利權(quán)）人: 西安工程大學(xué)
• 主分類號: G02B6/12
• 分類號: G02B6/12;G02B6/122
• 代理公司: 西安弘理專利事務(wù)所61214
• 代理人: 楊璐

技術(shù)領(lǐng)域

本發(fā)明屬于光電子器件技術(shù)領(lǐng)域，具體涉及一種內(nèi)外雙微環(huán)諧振器結(jié)構(gòu)。

背景技術(shù)

微環(huán)諧振器是一種光波在微環(huán)波導(dǎo)和直波導(dǎo)中來回偶合，從而提供光能反饋的器件，可用以實現(xiàn)通信與信號處理中的濾波、調(diào)制、開關(guān)及延時等功能，是一種非常重要的諧振器。

隨著光通信技術(shù)和信息產(chǎn)業(yè)化的迅速發(fā)展，不僅對光通信系統(tǒng)提出了更高的要求，對光通信器件也提出了微型化、集成化的要求。微環(huán)諧振器具有Q值高、速度高、損耗低、結(jié)構(gòu)簡單及尺寸小等優(yōu)點，并且與集成電路制作工藝相兼容，因此微環(huán)諧振器逐漸成為了硅基光電子器件的核心元件。

微環(huán)諧振器通過在光波導(dǎo)上刻蝕，形成半徑為幾十微米到幾百微米的環(huán)形波導(dǎo)，以及與環(huán)形波導(dǎo)相偶合的直波導(dǎo)，它既可以是只有一個環(huán)的簡單結(jié)構(gòu)，也可以由多個環(huán)通過串聯(lián)、并聯(lián)等方式構(gòu)成陣列。當(dāng)耦合進(jìn)微環(huán)的光滿足環(huán)形諧振條件時，光在微環(huán)里因為相位相同而形成正反饋，發(fā)生諧振，從另一條光波導(dǎo)耦合出去。反之，不滿足諧振條件的光則從原波導(dǎo)直接輸出，從而實現(xiàn)了一個上下路濾波的作用。

單微環(huán)諧振器由于其光譜響應(yīng)不平坦，呈上凸形的洛倫茲分布，當(dāng)器件因工藝誤差或因溫度變化而引起光譜漂移時，器件不能正常工作。為了克服單微環(huán)諧振器這個缺點，可把多個微環(huán)并聯(lián)或串聯(lián)起來形成微環(huán)諧振器陣列，適當(dāng)選擇結(jié)構(gòu)參量，可獲得十分平坦的“箱形”光譜響應(yīng)。這種串聯(lián)或并聯(lián)方式的多環(huán)微環(huán)諧振器固然能克服單微環(huán)諧振器的缺點，但隨著環(huán)數(shù)的增加，器件整體尺寸也會逐漸增加，如何在不增加器件尺寸的情況下克服單微環(huán)諧振器的缺點，是值得研究的問題。

發(fā)明內(nèi)容

本發(fā)明的目的在于提供一種內(nèi)外雙微環(huán)諧振器結(jié)構(gòu)，該結(jié)構(gòu)是在常規(guī)單微環(huán)諧振器的基礎(chǔ)上，在單個微環(huán)的內(nèi)部增加一個微環(huán)，形成內(nèi)外雙環(huán)的微環(huán)諧振器結(jié)構(gòu)，具有諧振峰平坦和自由光譜范圍大的優(yōu)點。

本發(fā)明所采用的技術(shù)方案是，一種內(nèi)外雙微環(huán)諧振器結(jié)構(gòu)，包括有N-Sub型襯底，N-Sub型襯底的頂部設(shè)置有SiO₂埋層，SiO₂埋層頂部的兩側(cè)分別設(shè)置有上側(cè)直波導(dǎo)和下側(cè)直波導(dǎo)，SiO₂埋層頂部的中間分別設(shè)置有外環(huán)形波導(dǎo)和內(nèi)環(huán)形波導(dǎo)。

本發(fā)明的特點還在于：

N-Sub型襯底的摻雜濃度為1×10¹⁴cm^-3～1×10¹⁵cm^-3，摻雜劑為P離子；N-Sub型襯底的高度為100μm～300μm，寬度為2.1μm～2.6μm。

SiO₂埋層的高度為1μm～2μm，寬度為2.1μm～2.6μm。

上側(cè)直波導(dǎo)的摻雜濃度為1×10¹⁴cm^-3～1×10¹⁵cm^-3，摻雜劑為P離子；上側(cè)直波導(dǎo)的高度為180nm～220nm，寬度為400nm～600nm。

下側(cè)直波導(dǎo)的摻雜濃度為1×10¹⁴cm^-3～1×10¹⁵cm^-3，摻雜劑為P離子；下側(cè)直波導(dǎo)的高度為180nm～220nm，寬度為400nm～600nm。

外環(huán)形波導(dǎo)的摻雜濃度為1×10¹⁴cm^-3～1×10¹⁵cm^-3，摻雜劑為P離子；外環(huán)形波導(dǎo)的高度為180nm～220nm，寬度為400nm～600nm，半徑為3μm～10μm。

內(nèi)環(huán)形波導(dǎo)的摻雜濃度為1×10¹⁴cm^-3～1×10¹⁵cm^-3，摻雜劑為P離子；內(nèi)環(huán)形波導(dǎo)的高度為180nm～220nm，寬度為400nm～600nm，半徑為2.8μm～9.5μm。

本發(fā)明的有益效果在于：

(1)本發(fā)明的內(nèi)外雙微環(huán)諧振器結(jié)構(gòu)是一種新型微環(huán)諧振器結(jié)構(gòu)，是在常規(guī)單微環(huán)諧振器的基礎(chǔ)上，在單個微環(huán)的內(nèi)部增加一個微環(huán)，形成內(nèi)外雙環(huán)的微環(huán)諧振器結(jié)構(gòu)，改善了諧振特性，具有平坦的諧振峰。

(2)本發(fā)明的內(nèi)外雙微環(huán)諧振器結(jié)構(gòu)，在制作過程中只需要改變環(huán)形波導(dǎo)區(qū)的光刻版圖形狀，不需要增加額外的工藝，易于實現(xiàn)，是一種理想的微環(huán)諧振器結(jié)構(gòu)。

(3)本發(fā)明的內(nèi)外雙微環(huán)諧振器結(jié)構(gòu)能改善諧振特性，有效增大微環(huán)諧振器的自由光譜范圍。

附圖說明