[發明專利]一種雙層的溫度不敏感且制備不敏感的MZI濾波器

有效

• 申請號: 202011431706.5
• 申請日: 2020-12-07
• 公開（公告）號: CN112558227B
• 公開（公告）日: 2022-03-18
• 發明（設計）人: 寧楠楠;王肖飛;余輝;楊建義;王曰海
• 申請（專利權）人: 浙江大學
• 主分類號: G02B6/293
• 分類號: G02B6/293
• 代理公司: 杭州求是專利事務所有限公司 33200
• 代理人: 萬尾甜

1.一種雙層的溫度不敏感且制備不敏感的MZI濾波器，其特征在于：包括第一干涉臂、第二干涉臂、第三干涉臂、第四干涉臂、過渡結構、taper結構、公共路徑和耦合器部分；

所述第一到第四干涉臂和taper結構基于溫度不敏感的弱限制性波導，所述的弱限制性波導的相對折射率差Δ25％；所述第一干涉臂和第二干涉臂的材料和幾何尺寸完全一致，寬度均為W₁；第三干涉臂和第四干涉臂的材料和幾何尺寸完全一致，寬度均為W₂；所述公共路徑和耦合器部分是基于強限制性波導，所述的強限制性波導的相對折射率差Δ﹥25％；所述過渡結構是為了降低弱限制性波導和強限制性波導之間的過渡損耗；所述taper結構用于降低兩種波導寬度之間的過渡損耗；所述的公共路徑設于第一干涉臂與第二干涉臂之間、第三干涉臂與第四干涉臂之間；

溫度不敏感的實現是靠在干涉臂采用溫度不敏感的波導材料，在工作波長為λ0，自由頻譜范圍為FSR時，制備不敏感的MZI必須滿足以下條件：

其中，w₁，w₂，n_g1，n_g2分別是MZI兩臂的波導寬度和群折射率，n₁，n₂分別是兩個臂的相對折射率，L₁，L₂分別是兩臂的長度；

所述相對折射率差Δ＝(n_c²-n_b²)/2*n_c²，n_c是芯層波導的有效折射率，n_b是包層波導的有效折射率。

2.根據權利要求1所述的雙層的溫度不敏感且制備不敏感的MZI濾波器，其特征在于：所述的弱限制性波導為氮化硅或者摻雜二氧化硅的波導中的一種；所述的強限制性波導為硅波導或者表面等離子激元波導中的一種。

3.根據權利要求1所述的雙層的溫度不敏感且制備不敏感的MZI濾波器，其特征在于：所述taper結構是線性、指數型或拋物線型中的任意一種形式。

4.根據權利要求2所述的雙層的溫度不敏感且制備不敏感的MZI濾波器，其特征在于：當寬度W₁＝W₂時，不需要taper結構。

5.根據權利要求1所述的雙層的溫度不敏感且制備不敏感的MZI濾波器，其特征在于：所有taper結構的幾何尺寸和波導材料性質均一致，所有過渡結構的幾何尺寸和波導材料性質均一致。

6.根據權利要求1所述的雙層的溫度不敏感且制備不敏感的MZI濾波器，其特征在于：干涉臂、耦合器部分和公共路徑的波導為脊波導、條波導或者其混合形式。

7.根據權利要求1所述的雙層的溫度不敏感且制備不敏感的MZI濾波器，其特征在于：所述的強限制性波導為硅，弱限制性波導為氮化硅，可實現溫度不敏感且制備不敏感的MZI濾波器CMOS兼容。

8.根據權利要求1-7任一項所述的雙層的溫度不敏感且制備不敏感的MZI濾波器，其特征在于：所述的雙層的溫度不敏感且制備不敏感的MZI濾波器可以作為基本單元，n個基本單元多級級聯以實現平頂的頻譜響應，以及獲得更小的串擾；多級級聯之后的MZI仍可以作為基本單元，根據不同的自由傳輸范圍(FSR)來設計相關的波導參數，再次級聯之后來實現多波長的復用解復用。