[發(fā)明專利]一種帶缺口的圓環(huán)形諧振腔的波導(dǎo)結(jié)構(gòu)

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• 申請(qǐng)?zhí)枺?/td>: 202011086857.1
• 申請(qǐng)日: 2020-10-12
• 公開(kāi)（公告）號(hào): CN112255725A
• 公開(kāi)（公告）日: 2021-01-22
• 發(fā)明（設(shè)計(jì)）人: 溫坤華;吳楚華;李錚峰;方翼鴻;郭子聰;沈麗紅
• 申請(qǐng)（專利權(quán)）人: 廣東工業(yè)大學(xué)
• 主分類號(hào): G02B6/122
• 分類號(hào): G02B6/122;G02B6/125
• 代理公司: 廣州粵高專利商標(biāo)代理有限公司 44102
• 代理人: 林麗明

本發(fā)明涉及一種帶缺口的圓環(huán)形諧振腔的波導(dǎo)結(jié)構(gòu)，包括基板以及設(shè)置于基板內(nèi)部的第一波導(dǎo)、第二波導(dǎo)和諧振腔，第一波導(dǎo)為從基板側(cè)面向基板內(nèi)延伸的第一空腔；第二波導(dǎo)從基板側(cè)面向基板內(nèi)延伸的第二空腔；諧振腔為帶缺口的圓環(huán)形空腔。通過(guò)將諧振腔設(shè)計(jì)為帶缺口的圓環(huán)形空腔，從而形成小面積多通道的Fano共振，該Fano共振具有尖銳、不對(duì)稱的特點(diǎn)，每個(gè)Fano共振可輸出一種功能，因此可以實(shí)現(xiàn)多通道同時(shí)處理數(shù)據(jù)的需求，增強(qiáng)光學(xué)器件的并行處理能力以及集成度，從而提高光學(xué)電路的工作效率。

技術(shù)領(lǐng)域

本發(fā)明涉及光學(xué)器件領(lǐng)域，更具體地，涉及一種帶缺口的圓環(huán)形諧振腔的波導(dǎo)結(jié)構(gòu)。

背景技術(shù)

光學(xué)器件曾因光固有的衍射極限而不能實(shí)現(xiàn)高集成的光學(xué)電路。而近年來(lái)，產(chǎn)生于光與金屬表面耦合的表面等離子體激元(SPPs)因其能突破衍射極限并且能把光限制在亞波長(zhǎng)范圍內(nèi)，從而給研究者們提供了一個(gè)新的集成光學(xué)電路的思路。基于SPPs提出來(lái)的金屬-介質(zhì)-金屬(MIM)波導(dǎo)結(jié)構(gòu)吸引了人們的注意，并被廣泛應(yīng)用在亞波長(zhǎng)的范圍內(nèi)。不同于洛倫茲共振，產(chǎn)生于MIM波導(dǎo)結(jié)構(gòu)明模(連續(xù)態(tài))與暗模(分離態(tài))干涉的Fano共振具有不對(duì)稱、尖銳的線型。這使得Fano共振在許多領(lǐng)域具有巨大的應(yīng)用潛力，例如濾波器、光傳感器、光開(kāi)關(guān)、快光與慢光設(shè)備等。

公開(kāi)號(hào)為“CN107976739A”，公開(kāi)日為2018年5月1日的中國(guó)專利文件公開(kāi)了一種具有諧振腔波導(dǎo)的光譜調(diào)控器件，在諧振腔內(nèi)引入單/雙矩形波導(dǎo)調(diào)控諧振腔的共振模式，通過(guò)明暗模式干涉效應(yīng)，實(shí)現(xiàn)多個(gè)Fano共振現(xiàn)象，通過(guò)改變諧振腔的耦合距離，添加矩形波導(dǎo)，波導(dǎo)的數(shù)量，長(zhǎng)度，寬度或角度以及矩形波導(dǎo)與波導(dǎo)位置之間的距離，可以實(shí)現(xiàn)結(jié)構(gòu)改變模數(shù)，可對(duì)Fano共振進(jìn)行有效地調(diào)諧。

但在上述的技術(shù)方案中，諧振腔的所產(chǎn)生的是大面積多通道Fano共振，光學(xué)器件的并行處理能力以及集成度較差，在實(shí)際應(yīng)用中，無(wú)法滿足部分光學(xué)器件的工作效率需求。

發(fā)明內(nèi)容

本發(fā)明為克服上述現(xiàn)有技術(shù)中器件的處理能力以及集成度較差的問(wèn)題，提供一種帶缺口的圓環(huán)形諧振腔的波導(dǎo)結(jié)構(gòu)，產(chǎn)生小面積多通道且具有尖銳、不對(duì)稱特點(diǎn)的Fano共振，增強(qiáng)光學(xué)器件的并行處理能力以及集成度。

為解決上述技術(shù)問(wèn)題，本發(fā)明采用的技術(shù)方案是：一種帶缺口的圓環(huán)形諧振腔的波導(dǎo)結(jié)構(gòu)，包括基板以及設(shè)置于基板內(nèi)部的第一波導(dǎo)、第二波導(dǎo)和諧振腔，所述第一波導(dǎo)為從所述基板側(cè)面向所述基板內(nèi)延伸的第一空腔；所述第二波導(dǎo)從所述基板側(cè)面向所述基板內(nèi)延伸的第二空腔，所述第一空腔和所述第二空腔靠近所述基板側(cè)面的一端均為開(kāi)口，分別為第一開(kāi)口和第二開(kāi)口，另一端均為封閉端，分別為第一封閉端和第二封閉端；所述諧振腔為帶缺口的圓環(huán)形空腔。

光波從第一波導(dǎo)的第一開(kāi)口進(jìn)入，沿著第一波導(dǎo)的表面?zhèn)鬏斨恋谝环忾]端后，通過(guò)基板的導(dǎo)光作用將光耦合至諧振腔和第二波導(dǎo)內(nèi)，光在諧振腔的表面?zhèn)鞑サ街C振腔的輸出端，然后在通過(guò)基板的作用將光耦合至第二波導(dǎo)的第二封閉端，光沿著第二波導(dǎo)的表面進(jìn)行傳輸至第二波導(dǎo)的第二開(kāi)口。經(jīng)過(guò)諧振腔傳導(dǎo)的光波與第二波導(dǎo)內(nèi)的光波發(fā)生干涉。基板具有傳導(dǎo)光波的作用，位于第一波導(dǎo)和諧振腔之間的位置和位于第二波導(dǎo)和諧振腔之間的位置相當(dāng)于耦合部，使得光波在第一波導(dǎo)、諧振腔和第二波導(dǎo)之間實(shí)現(xiàn)傳遞。

優(yōu)選的，所述第一波導(dǎo)和所述第二波導(dǎo)互相平行，且所述第一波導(dǎo)和所述第二波導(dǎo)的中心線處于同一直線上。所述諧振腔位于所述第一波導(dǎo)的一側(cè)。

優(yōu)選的，所述諧振腔的圓心位于所述第一波導(dǎo)和所述第二波導(dǎo)之間的中垂線上。使所述第一波導(dǎo)與所述第二波導(dǎo)中的能量更易于耦合到第一諧振空腔中，從而能減少能量的損耗使輸出光譜的透射峰值更高。

優(yōu)選的，所述第一開(kāi)口和所述第二開(kāi)口分別位于所述基板相對(duì)的兩個(gè)側(cè)面，即第一波導(dǎo)和第二波導(dǎo)從基板相對(duì)的兩個(gè)側(cè)面向內(nèi)延伸。能夠通過(guò)分析在所述第一波導(dǎo)與所述第二波導(dǎo)處分別得到的輸入和輸出的光譜圖特性。

優(yōu)選的，所述第一波導(dǎo)和所述第二波導(dǎo)的截面均為矩形。可使耦合面積均勻，減少其他因素的影響。