[发明专利]一种基于绕线形微碟可调谐光滤波器装置

说明书

技术领域

本发明涉及绕线形微碟器件装置，特别是涉及一种基于绕线形微碟可调谐光滤波器装置。

背景技术

近年来由于密集波分复用技术(DWDM)的发展，波长可调谐滤波器成为光信号控制重要器件。用以实现波分解复用、光上下路、光信号无中断监控等功能。光滤波器作为一种波长选择器件，在光通信系统中发挥着越来越重要的作用，主要应用包括：半导体激光器和光纤激光器的反射腔镜和窄带滤波、光波长复用/解复用器、光放大器中的噪声抑制、波长选择器、波长转换器、色散补偿器及延时器等。通过可调谐光滤波器与光性能监控器(OPM)、光分插复用器(OADM)，或光交叉连接(OXC)的结合，完全可以发挥全光网络系统的功能。

可调滤波器主要有以下几种类形：法布里-珀罗(F-P)滤波器、基于模式耦合的可调滤波器、基于半导体激光器结构的可调滤波器、液晶可调滤波器、光纤布拉格光栅以及阵列波导光栅与多功能激光器结合成的滤波器，此外级联马赫-曾德尔干涉仪也可以用作调谐滤波器。其中法布里-珀罗滤波器、基于模式耦合的可调滤波器和液晶可调滤波器调谐速度不够，光纤布拉格光栅大多数都是固定滤波器，只有少数可以用温度或机械伸展方式进行轻度和慢速的调谐，后两者级联形的可调滤波器设计复杂且难于集成。微碟谐振腔通过全内反射部分限制光强，当腔内光满足耳语回廊模式(WGM)条件时即发生谐振，微碟光谐振腔具有很高的Q值和强的光限制，尺寸小，其中满足耳语回廊模式(WGM)的光发生谐振，不满足条件光通过消逝波耦合方式出射，具有波长选择性。通过施加外部电压实现可调制特性。绕线形微碟谐振腔半径与绕线的角度有关，与普通微碟相比，有更强的耦合效果。而且光在绕碟中顺时针耳语模式和逆时针耳语模式可以实现不同的传输效果，增强器件的功能扩展性。光在波导中传输时，由于波导弯曲带来模式泄漏产生损耗，在微碟装置中加入反射镜有效降低光传输带来的损耗，同时基于全反射原理的反射镜面可以改变光的传播路径，实现光任意方向的路由。此外反射镜面、直波导和绕碟一起构成光反馈回路实现谐振功能。对于定向耦合波导结构，通过耦合波导长度变化精确控制耦合系数变化，从而保证谐振腔中有足够能量，提高光开关的消光比。

可调滤波器，结构简单，功能扩展多，除可以利用如半导体材料本身特性实现激光器功能外，还可以构成波长选择性光开关，是实现波长选择光开关的主要方式之一。可调光学滤波器是光通信系统模块的重要组成器件之一。随着全光通信网络的发展，功能集成度越来越高，高性能、多用途集成器件成为全光通信的核心。绕碟可调谐滤波器装置实现了多用途、集成度高、功能强的特点，可用于实现超大规模集成光路。

发明内容

本发明的目的在于提供一种基于绕线形微碟可调谐光滤波器装置，以及该装置的功能扩展成光开关、调制器等光通信器件。根据不同材料的调制特性如载流子注入、电光效应、量子限制Stark效应等实现功能调制，设计简单，容易集成和扩展。

本发明解决其技术问题所采用的技术方案是：

包括部分绕线形微碟谐振腔，与部分绕线形微碟谐振腔缺口部分相连的光输入或输出直波导，在部分绕线形微碟谐振腔底部两侧分别设置光传输直波导，两光传输直波导的另一端与两个波导反射镜分别相连，两个波导反射镜之间用定向耦合结构连接或者MMI耦合结构连接，在光传输直波导上设置电极调制区域，或在部分绕线形微碟谐振腔上设置电极调制区域。

所述的两个波导反射镜之间用定向耦合结构连接，是在与波导反射镜相连直波导下方设置定向耦合的直波导，定向耦合的直波导两端分别用弯曲波导连接。

所述的两个波导反射镜之间用MMI耦合结构连接，是在与波导反射镜相连另一直波导直接连接MMI耦合区域，MMI耦合区域两端分别用弯曲波导连接。

所述的部分绕线形微碟谐振腔，其微碟谐振腔半径满足关系：

r(φ)=r0(1-ϵ2πφ)]]>