[發明專利]光濾波器結構和光濾波器

有效

• 申請號: 202110278234.2
• 申請日: 2021-03-15
• 公開（公告）號: CN113031163B
• 公開（公告）日: 2022-10-18
• 發明（設計）人: 付鑫;牛佳琪;楊林
• 申請（專利權）人: 中國科學院半導體研究所
• 主分類號: G02B6/293
• 分類號: G02B6/293
• 代理公司: 中科專利商標代理有限責任公司 11021
• 代理人: 孫蕾

1.一種光濾波器，包括：

輸入光波導，用于將待處理光信號傳輸至輸入濾波單元；

所述輸入濾波單元，用于將所述待處理光信號通過濾波分為諧振光信號和非諧振光信號，并將所述諧振光信號輸入第1級光濾波器結構的光開關中，將所述非諧振光信號輸入第1級所述光濾波器結構的微環濾波單元中；

N級所述光濾波器結構，其中，所述N為大于或等于2的整數；以及

輸出單元，用于輸出經過濾波處理后的光信號；

其中，所述輸入濾波單元和第1級所述光濾波器結構的微環濾波單元具有相同的結構；

其中，所述光濾波器結構包括：

所述光開關，包括第一輸出端和第二輸出端，所述光開關用于接收第一光信號并切換所述第一光信號的傳輸路徑；

所述微環濾波單元，用于對輸入的第二光信號進行濾波，得到第三光信號，其中，所述微環濾波單元包括環形諧振腔，所述第二光信號與所述第一光信號的波長不同；

波分復用器，與所述光開關的第一輸出端和所述微環濾波單元的輸出端連接，用于將所述第一光信號和所述第三光信號進行合成，并輸出第四光信號；以及

中間光波導，與所述光開關的第二輸出端連接，用于直接輸出所述第一光信號；其中，第k級所述光濾波器結構的波分復用器和第k+1級所述光濾波器結構的光開關的其中一個輸入端連接，第k級所述光濾波器結構的中間光波導與第k+1級所述光濾波器結構的光開關的另一個輸入端連接，其中，所述k為大于或等于1且小于或等于所述N的整數；

其中，對于第1級所述光濾波器結構，所述第一光信號為所述諧振光信號，所述第二光信號為所述非諧振光信號；

對于第n級所述光濾波器結構，所述第一光信號為第n-1級所述光濾波器結構輸出的所述第一光信號或所述第四光信號，所述第二光信號為所述非諧振光信號依次經第1級所述光濾波器結構的所述微環濾波單元至第n-1級所述光濾波器結構的所述微環濾波單元過濾后形成的光信號，其中，所述n為大于1且小于或等于所述N的整數；

其中，所述多級光濾波器結構的環形諧振腔的半徑之間的關系如式（2）所示：

在式（2）中，R表示第k級所述光濾波器結構的環形諧振腔的半徑；r表示第1級所述光濾波器結構的環形諧振腔的半徑。

2.根據權利要求1所述的光濾波器，其中，所述光開關包括定向耦合型光開關或MZI型光開關。

3.根據權利要求1所述的光濾波器，其中，所述微環濾波單元包括：

所述環形諧振腔，用于將所述輸入的所述第二光信號分離為處于所述環形諧振腔的諧振波長處的所述第三光信號和處于非諧振波長處的第五光信號；

第一直波導，用于輸出所述第三光信號；

第二直波導，用于輸出所述第五光信號，其中，第k級所述光濾波器結構的所述第二直波導輸出的所述第五光信號為第k+1級所述光濾波器結構的所述環形諧振腔輸入的所述第二光信號；以及

彎曲波導，與所述波分復用器和所述第一直波導連接，用于將所述第三光信號輸入至所述波分復用器；

其中，所述第一直波導與所述第二直波導相互平行；

所述環形諧振腔與所述第一直波導和所述第二直波導的距離相等。

4.根據權利要求3所述的光濾波器，其中，所述環形諧振腔的諧振波長與所述環形諧振腔的半徑的關系如式（1）所示：

在式（1）中，表示諧振級數；表示所述諧振波長；表示所述環形諧振腔的有效折射率；表示所述環形諧振腔的半徑。

5.根據權利要求1所述的光濾波器，其中，所述波分復用器包括MZI型波分復用器或AWG型波分復用器。

6.根據權利要求1所述的光濾波器，其中，不同級所述光濾波器結構之間的環形諧振腔的半徑不同、波導寬度和波導厚度相同。

7.根據權利要求1所述的光濾波器，其中，所述多級光濾波器結構的光開關的控制信號如式（3）所示：

在式（3）中，表示第x級光濾波器結構的光開關中的光信號通過所述光開關的第一輸出端進行輸出；表示第x級光濾波器結構的光開關中的光信號通過所述光開關的第二輸出端進行輸出。

8.根據權利要求1所述的光濾波器，其中，所述光濾波器通過半導體工藝在鈮酸鋰、硅、二氧化硅、磷化銦或砷化鎵平臺上制作得到。