[發明專利]一種主動模式選擇的高Q微盤諧振器

在審

• 申請號: 202211049498.1
• 申請日: 2022-08-30
• 公開（公告）號: CN115453690A
• 公開（公告）日: 2022-12-09
• 發明（設計）人: 于源;崔帥;周毅
• 申請（專利權）人: 華中科技大學
• 主分類號: G02B6/293
• 分類號: G02B6/293
• 代理公司: 華中科技大學專利中心 42201
• 代理人: 李曉飛

本發明公開了一種主動模式選擇的高Q微盤諧振器、帶通濾波器及帶阻濾波器。主動模式選擇的高Q微盤諧振器包括：絕熱挖孔的微盤諧振腔、加熱電極、以及關于第三彎曲波導對稱分布的第一單模波導和第二單模波導、第一錐形波導和第二錐形波導、第一彎曲波導和第二彎曲波導；入射光從第一單模波導入射，入射光中滿足諧振頻率的光耦合進入微盤諧振腔，不滿足諧振頻率的光從第二單模波導輸出；加熱電極覆蓋在微盤諧振腔的表面，微盤諧振腔上設置絕熱挖孔，用于主動激發的特定模式，并保證特定模式在微盤諧振器中絕熱傳輸。解決了容易引起多模競爭，產生增益飽和和跳模的問題，實現了激發的特定模式在微盤諧振腔中絕熱傳輸，降低了散射損耗的有益效果。

技術領域

本發明屬于光通信領域，更具體地，涉及一種主動模式選擇的高Q微盤諧振器、帶通濾波器及帶阻濾波器。

背景技術

對于光學諧振腔來說，Q值表示了諧振峰相對于中心頻率的銳度，描述了諧振腔存儲和限制光的能力，在許多需要狹窄過濾窗口或強諧振增強效應的場景中，經常需要追求高Q值。根據光限制機理，光學諧振腔可主要可分為F-P諧振腔、光子晶體諧振腔和回音壁模式微腔。其中，回音壁模式(WGM)微腔具有更高的Q值，且集成性強、造價低廉，是制作濾波器、光電振蕩器﹑光緩存﹑傳感器等器件的關鍵元件。

小模體積和高質量Q因子的回音壁模式微諧振器可以極大地增強光與物質的相互作用，是研究各種光學現象的理想平臺。到目前為止回音壁模式微諧振器已被廣泛應用于各種研究領域，包括腔光學、腔量子電動力學、非線性光學和光學傳感。

由于多個空間自由度，支撐在大型微腔中的回音壁模式通常表現出復雜的模式輪廓和較大的模式密度。當回音壁模式微諧振器應用于低閾值激光器時，其密集的模式容易引起多模激光，導致模式競爭，從而在實際應用中產生增益飽和、跳模等不利影響。

發明內容

針對相關技術的缺陷，本發明的目的在于提供一種主動模式選擇的高Q微盤諧振器、帶通濾波器及帶阻濾波器，旨在解決容易引起多模激光，導致模式競爭，產生增益飽和和跳模的問題。

為實現上述目的，發明采用以下的技術方案。

第一方面，本發明提供了一種主動模式選擇的高Q微盤諧振器，包括：微盤諧振腔、加熱電極、以及關于第三彎曲波導對稱分布的第一單模波導和第二單模波導、第一錐形波導和第二錐形波導、第一彎曲波導和第二彎曲波導；

入射光從所述第一單模波導入射，依次經由所述第一錐形波導和所述第一彎曲波導，在所述第三彎曲波導的區域進行耦合，所述入射光中滿足諧振頻率的光耦合進入所述微盤諧振腔，不滿足所述諧振頻率的光依次經由所述第二彎曲波導、所述第二錐形波導，傳輸至所述第二單模波導輸出；

所述加熱電極覆蓋在所述微盤諧振腔的表面，用于加熱改變波導的諧振頻率，主動激發特定模式；

所述微盤諧振腔上設置絕熱挖孔，用于保證所述特定模式在所述微盤諧振器中絕熱傳輸。

可選的，所述絕熱挖孔根據挖孔曲線函數確定，所述絕熱挖孔滿足波導寬度沿徑向線性增加，滿足漸變寬度波導的半角小于等于模式擴散半角，保證激發出的特定模式的絕熱傳輸；

其中，所述挖孔曲線函數為：

x_inner(m)＝(R-K·(α(i)-θ₀))·cos(α(i))；

y_inner(m)＝(R-K·(α(i)-θ₀))·sin(α(i))；

其中，K為線性系數，theta0為起始角度，R為微盤諧振腔半徑，h2,h1指絕熱挖孔邊緣距離微盤諧振腔邊緣的徑向距離，i為挖孔與微盤諧振腔圓心的微分角度；x、y為挖孔曲線每點的橫縱坐標；