[發明專利]基于光-機械相互作用的主動式片上調制器及調控方法

有效

• 申請號: 202110191261.6
• 申請日: 2021-02-19
• 公開（公告）號: CN113050219B
• 公開（公告）日: 2022-11-04
• 發明（設計）人: 仇旻;唐偉偉;劉峰江;方嘯國;呂未;賈倩楠;嚴巍
• 申請（專利權）人: 西湖大學
• 主分類號: G02B6/10
• 分類號: G02B6/10;G02B6/12
• 代理公司: 杭州知閑專利代理事務所(特殊普通合伙) 33315
• 代理人: 黃燕

本發明公開了一種基于光?機械相互作用的主動式片上調制器及調控方法，能夠實現對光電子芯片集成光路的主動式調控，包括脈沖激光器、連續激光器、微納米片、微納光纖。微納米片置于微米光纖的任意位置上，脈沖激光器出射的激光耦合到微米光纖上，通過控制微納米片與微納光纖的接觸，實現對微納米片平動、轉動方向以及速度的精確控制，從而實現對微納米片在集成光電芯片上的可控輸運，當到達所選要調制的位置時，將脈沖激光關閉，開啟連續激光，微納米片開始擺動，實現對光路進行主動式調控。

技術領域

本發明涉及光-機械轉換領域，特別涉及光-機械相互作用實現片上光互連系統的主動式調控器及調控方法，在集成微納光電子芯片等領域有著重要的應用前景。

背景技術

隨著信息和通信技術的發展，人們對于通信網絡的傳輸、高性能計算機和高端服務器提出了更多的要求。光集成技術憑借其體積小、低能耗、低延遲、大帶寬等優點，在光互連、光通信等領域獲得越來越多的青睞。在降低成本和提高性能的愿望驅使下，集成光電子器件朝著更高集成度的方向不斷發展。

調制器是光傳輸網絡的關鍵器件，影響著整個光通信系統，它不僅可以控制電磁波的狀態，更能實現對信息的調制與解調。目前主要的調制方式是電光調制和熱光調制。然而，硅的電光效應弱，直接利用電場調制硅器件的效率低下。基于熱光效應的調制器是利用材料的折射率與溫度的線性關系來實現調制的。硅具有良好的熱光系數，調制器效率高，但是熱光效應過程緩慢，不適宜制作高速調制器。

因此，研究一種主動式片上光互連調制器的研究，對于實現片上光互連系統具有一定的價值意義。

發明內容

本發明針對現有片上集成光學芯片加工工藝復雜、調控性能難以控制等問題，提出一種主動式調制的片上光調制器，可以改善現有集成光學芯片主動式調控困難等問題，最終實現對集成光學芯片在任意位置光調控。

為實現上述目的，本發明所采取的技術方案是：

一種基于光-機械相互作用的主動式片上調制器，能夠實現對集成光電子芯片光路(或光學芯片)的主動式調控，包括：

提供脈沖激光的脈沖激光器；

提供連續激光的連續激光器；

可與所述脈沖激光器或連續激光器連通的微納光纖；

置于所述微納光纖上的微納米片；

所述微納米片在所述脈沖激光器作用下，能夠沿所述微納光纖進行軸向移動或者沿軸向進行螺旋移動；在所述連續激光器作用下，能在所述微納光纖上進行原地擺動。

本發明中，所述微納米片為主動式調控的基本單元。所述微納光纖不僅對所述微納米片提供支撐，也為微納米片的移動提供的能量供給和移動導向作用。實際制作時，所述微納米片在微納光纖軸向受力不對稱，保證其能夠沿其軸向平動或者螺旋轉動。一般情況下，所述微納米片與微納光纖為線接觸或者近似線接觸，很容易滿足上述受力不對稱要求。

作為優選，還包括用于固定待調制光學芯片的支撐平臺。作為優選，所述支撐臺一側為凸臺結構，一側為凹臺結構，所述凸臺結構和凹臺結構對接形成整體的Z字型臺階結構，所述光纖夾具為設置在凸臺結構上的兩組，分別用于固定微納光纖的兩端。定位完成后，所述微納纖維懸空設置在所述凹臺結構處，所需要調控的光電子芯片(光學芯片)置于凹臺處。

作為進一步優選，還包括將所述微納光纖懸空定位在支撐平臺設定位置的定位件。作為進一步優選，所述定位件為將所述微納光纖懸空定位在所述支撐臺上的光纖夾具。

作為優選，所述微納米片為具有吸收激光性質的金屬微納米片(金微納米片、銀納微米片、鋁納微米片等)、半導體微米片(二硫化鉬微納米片、黑磷微納米片、石墨烯微納米片等)。