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(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
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