[發明專利]基于布拉格光柵反向耦合器的光學諧振器

有效

• 申請號: 202010614061.2
• 申請日: 2020-06-30
• 公開（公告）號: CN111830636B
• 公開（公告）日: 2022-07-29
• 發明（設計）人: 張林;王晶;裴曼;仝欣
• 申請（專利權）人: 天津大學
• 主分類號: G02B6/293
• 分類號: G02B6/293;G02B6/124
• 代理公司: 天津創智天誠知識產權代理事務所(普通合伙) 12214
• 代理人: 王海濱

本發明公開了一種基于布拉格光柵反向耦合器的光學諧振器，包括耦合波導和位于該耦合波導旁側的光回路；所述光回路包括兩個反向耦合器、上波導和下波導，兩個反向耦合器通過上波導和下波導相向連接構成光回路。在本發明中，兩個相向的耦合器起到兩個反射鏡的作用，從耦合波導耦合到回路的光會在兩個反向耦合器之間被來回反射，當傳播一圈積累的相位變化為2π的整數倍時諧振，形成諧振腔。此結構避免了微環結構中存在的彎曲損耗問題，從而可以有效的減小器件尺寸。

技術領域

本發明屬于光學諧振器技術領域，具體涉及一種基于布拉格光柵反向耦合器的光學諧振器。

背景技術

近些年，微環諧振腔在光波導器件中發揮了越來越重要的作用，被認為是未來大規模集成光學回路的基本元件。典型的微環諧振腔如圖1所示，光從直波導通過倏逝波耦合進微環腔中，當光在環中走的相移為2π的整數倍時，光會在微環諧振腔中發生諧振效應。利用這種諧振效應，微環諧振腔可以被用在調制器，濾波器，多波長光源發生器等領域。微環諧振腔除了環形之外，還可以是盤形，跑道型，球形等。

最近，研究者最近利用碳化硅，鈮酸鋰等材料設計了脊形波導的微環結構，來實現光學頻率梳的產生等應用。此類應用要求微環的彎曲損耗不能太大，但由于碳化硅，鈮酸鋰等材料極難刻蝕，為了得到較小的彎曲損耗，微環的曲率半徑不能過小，器件無法保證小型化，限制了其在集成光學領域的應用價值。

發明內容

為避免上述微環諧振腔不能有過大彎曲曲率半徑的問題，提供一種基于布拉格光柵反向耦合器的光學諧振器，其利用布拉格光柵反向耦合器和兩段連接波導組成的光學回路代替微環結構，形成光學諧振器。其中布拉格光柵又被稱為布拉格反射鏡，亞波長光柵等。此結構避免了微環結構中存在的彎曲損耗問題，從而可以有效的減小器件尺寸。

本發明是通過以下技術方案實現的：

一種基于布拉格光柵反向耦合器的光學諧振器，包括耦合波導和位于該耦合波導旁側的光回路；

所述光回路包括兩個反向耦合器、上波導和下波導，兩個反向耦合器通過上波導和下波導相向連接構成光回路。

在上述技術方案中，光回路中兩個反向耦合器，對稱布置在光回路兩端；中間的上波導和下波導為彎曲波導或為折線波導，所述折線波導由中間直波導段和兩端的斜波導段組成。

在上述技術方案中，反向耦合器結構為布拉格光柵結構，所述布拉格光柵結構包括上、下兩個波導段，兩個波導段既可平行也可以不平行，在上下波導段兩側或波導段上具有周期性或近似周期性結構對上下波導段的折射率進行周期性或近似周期性擾動。

在上述技術方案中，反向耦合器包括波導段a和波導段b，及在波導段a和波導段b的相對側設置有周期性或近似周期性的齒狀結構。

在上述技術方案中，反向耦合器包括波導段c和波導段d，及在波導段c的上下兩側和波導段d的上下兩側設置的周期性或近似周期性的齒狀結構。

在上述技術方案中，反向耦合器包括波導段f和波導段g，及在波導段f和波導段g之間的平分線上周期性或近似周期性排布的長方體結構。

在上述技術方案中，反向耦合器包括波導段r和波導段t，及在波導段r和波導段t之間的平分線上周期性或近似周期性排布的圓柱體結構。

在上述技術方案中，反向耦合器包括波導段k和波導段x，在波導段k和波導段x的表面直接周期性或近似周期性地刻蝕凹槽。

在上述技術方案中，反向耦合器包括波導段，在該波導段中間周期性或近似周期性刻蝕孔，包括但不限于方孔、圓孔、橢圓孔，所述孔沿該波導段的中心線周期性或近似周期性地排布。