CN2021105978487一种超窄线宽的二氧化硅平板光波导可调谐微环谐振器及其制备方法.pdf

(19)中华人民共和国国家知识产权局

(12)发明专利申请

(10)申请公布号CN113325518A
(43)申请公布日2021.08.31
(21)申请号202110597848.7
(22)申请日2021.05.31
(71)申请人吉林大学
地址130012吉林省长春市长春高新技术
产业开发区前进大街2699号
(72)发明人李悦尹悦鑫张大明许馨如
丁颖智姚梦可曹至庚陈长鸣
(74)专利代理机构长春吉大专利代理有限责任
公司22201
代理人刘世纯王恩远
(51)Int.Cl.
G02B6/293(2006.01)

权利要求书2页说明书7页附图3页
(54)发明名称
一种超窄线宽的二氧化硅平板光波导可调
谐微环谐振器及其制备方法
(57)摘要
一种超窄线宽的二氧化硅平板光波导可调
谐微环谐振器及其制备方法，属于片上光互连网
络技术领域。从下至上，由硅衬底、二氧化硅下包
层、二氧化硅芯层波导、二氧化硅上包层和调制
电极组成；二氧化硅芯层波导位于二氧化硅下包
层和二氧化硅上包层之间，由微环谐振部分和可
调谐耦合器部分组成。其中，微环谐振部分由第
一弯曲波导、直波导和第二弯曲波导组成，形成
跑道型结构；可调谐耦合器部分由第一3dB定向
耦合器、第一调制臂、第二调制臂和第二3dB定向
耦合器组成，形成MZI结构。本发明通过对可调谐
耦合器调制臂正上方的调制电极施加电功率，改
变耦合系数，达到临界耦合状态，从而实现超窄
线宽、高消光比的微环谐振器。
CN113325518A
CN113325518A权利要求书1/2页

1.一种超窄线宽的二氧化硅平板光波导可调谐微环谐振器，其特征在于：从下至上，由
硅衬底、二氧化硅下包层、二氧化硅芯层波导、二氧化硅上包层和调制电极组成；二氧化硅
芯层波导位于二氧化硅下包层和二氧化硅上包层之间，由微环谐振部分(1)和可调谐耦合
器部分(2)组成；微环谐振部分(1)由第一弯曲波导(1‑1)、直波导(1‑2)和第二弯曲波导(1‑
3)组成，形成跑道型结构；可调谐耦合器部分(2)由第一3dB定向耦合器(2‑1)、第一调制臂
(2‑3)、第二调制臂(2‑4)和第二3dB定向耦合器(2‑2)组成，形成MZI结构；在直波导(1‑2)的
正上方设置有第一电极(3‑1)，在第二调制臂(2‑4)的正上方设置第二调制电极(3‑2)；第一
弯曲波导(1‑1)的输入端与第二3dB定向耦合器(2‑2)的谐振输出端连接，第一弯曲波导(1‑
1)的输出端连接直波导(1‑2)的输入端，直波导(1‑2)的输出端连接第二弯曲波导(1‑3)的
输入端，第二弯曲波导(1‑3)的输出端连接第一3dB定向耦合器(2‑1)的输入端；宽谱光源输
出的光信号耦合进入输入波导(4‑1)，经过第一3dB定向耦合器(2‑1)分成两束光，然后分别
进入第一调制臂(2‑3)和第二调制臂(2‑4)，两束光再经过第二3dB定向耦合器(2‑2)，其中
波长满足在微环谐振部分(1)内谐振条件的光信号通过谐振输出端进入到微环谐振部分
(1)并在微环谐振部分(1)不断旋转发生谐振，而另一部分不能够发生谐振的光信号耦合至
输出波导(4‑2)输出。
2.如权利要求1所述的一种超窄线宽的二氧化硅平板光波导可调谐微环谐振器，其特
征在于：通过改变加载在第一调制电极(3‑1)上的电功率对其进行加热，利用热光效应改变
经过该处光波的相位，用于实现对超窄线宽的二氧化硅平板光波导可调谐微环谐振器的谐
振波长的可控调谐。
3.如权利要求1所述的一种超窄线宽的二氧化硅平板光波导可调谐微环谐振器，其特
征在于：通过改变加载在第二调制电极(3‑2)上的电功率对其进行加热，利用热光效应改变
经过该处光波的相位，从而实现对超窄线宽的二氧化硅平板光波导可调谐微环谐振器的耦
合系数的调制。
4.如权利要求1所述的一种超窄线宽的二氧化硅平板光波导可调谐微环谐振器，其特
征在于：二氧化硅上包层和二氧化硅芯层间的折射率差为0.36％～2％，其计算公式见式

(4)，芯层折射率为n1，上包层折射率为n2，芯层的折射率大于上包层的折射率；

5.如权利要求1所述的一种超窄线宽的二氧化硅平板光波导可调谐微环谐振器，其特
征在于：调制电极的材料为金、银、铝中的一种或者多种组成的合金。
6.如权利要求1所述的一种超窄线宽的二氧化硅平板光波导可调谐微环谐振器，其特
征在于：第一调制臂(2‑3)和第二调制臂(2‑4)的长度为3000μm；第一3dB定向耦合器(2‑1)

和第二3dB定向耦合器(2‑2)耦合区长度L1为195μm，两条耦合波导间的耦合间距Gap为1.5μ

m，输入、输出波导间距L3为127μm；由耦合区向输入、输出端过渡部分使用S弯波导，S弯波导
半径为3000μm；微环谐振部分(1)中