[发明专利]波导微环形谐振器的改进的质量因子(Q-因子)

说明书

技术领域

本发明的实施例涉及一种光学环形谐振器，具体来说，涉及对光学环形谐振器的Q因子的改进。

背景技术

环形谐振器是一种可用于多种光学滤波器和调制应用的波长选择性装置。光学环形谐振器(RR)对于波长过滤、复用、切换和调制而言是有用的组件。RR的关键性能特性包括自由谱范围(FSR)、锐度(finesse)或质量因子(Q因子)、谐振传输以及消光比。这些量不仅仅取决于装置的设计，还取决于制造公差。虽然对于大多数常规的波导(WG)设计不需要当前发展水平的光刻，但是环形谐振器设计包括等于或小于100nm的临界尺寸(CD)值。

对于这些设计，分辨率和CD控制对于这些装置的成功都很重要。在硅基环形谐振器的情况下，RR和输入/输出波导之间的耦合效率是用于控制的重要参数之一。由于紧凑波导(例如220nm×500nm带状波导)通常被用于RR以获得大的FSR，因此环和总线波导之间的间隙可能仅有100-200nm。由于装置通过渐消失耦合(evanescentcoupling)进行操作，该耦合按指数规律地依赖于分离间隙的尺寸。因此，为了可靠地加工高QRR装置，几个nm的控制需要易于通过现代的0.18μm或0.13μm光刻来实现的CD控制。

对于很多环形谐振器应用、譬如滤波器、调制器、激光器等来说，高Q因子是所期望的。高折射率波导对于制造小的环形谐振器是必要的。不幸的是，高折射率波导对于表面散射损耗非常敏感，具体来说由于光刻/蚀刻图案化而引起的线边缘粗糙性。这种边缘散射损耗会限制环形谐振器装置的Q值。

一些改善环形谐振器的Q值的方法包括软溶(reflowing)波导材料。这涉及高温处理和能够忍受高温的波导/包层系统。另一技术是使波导材料、例如Si氧化，然后用氟化氢(HF)或其他选择性蚀刻剂移除氧化物。不幸的是，这些方法都依赖于波导的制造工艺而且需要付出额外的花费和努力。

发明内容

本发明的第一方面在于一种设备，包括：具有宽度的光学环；和渐消失耦合到所述光学环的光学总线，所述光学总线包括：第一部分，宽度小于所述光学环的宽度；第二部分，宽度小于所述光学环的宽度；以及所述第一部分和所述第二部分之间的中间部分，宽度与所述光学环的宽度匹配。

本发明的第二方面在于一种方法，包括：提供具有宽度的光学环；以及使光学总线渐消失耦合到所述光学环；将单模光信号发射到所述光学总线的第一部分，所述第一部分的宽度小于所述光学环的宽度；提供所述光学总线的第一锥形部分来扩展所述光学环附近的所述光学总线的宽度；以及提供所述光学总线的第二锥形部分来减小所述光学总线的宽度。

本发明的第三方面在于一种环形谐振器，包括：具有宽度的光学环；以及渐消失耦合到所述光学环的光学总线，所述光学总线包括：第一部分，宽度小于所述光学环的宽度，所述第一部分包括单模光纤；第二部分，宽度小于所述光学环的宽度，所述第二部分包括单模光纤；以及所述第一部分和所述第二部分之间的中间部分，宽度与所述光学环的宽度匹配。

附图说明

当结合附图阅读时，从下文对设备和示例实施例以及权利要求的详细描述，将使前述内容更加明显且有助于更好的理解本发明，附图形成本发明的公开部分，虽然前述内容和以下记载以及描述的内容着重于公开本发明的设备和示例实施例，但是应当清楚地理解其仅仅是作为说明和示例，而本发明不限于此。

图1是示出环形谐振器装置的一个例子的平面图；

图2是根据本发明的一个实施例的具有扩展环(expanded ring)和耦合区域(coupler region)的环形谐振器装置的平面图；

图3是来自两个环的谐振谱比较图，其中一个环是根据本发明的，而另一个环不是。

具体实施方式

本说明书通篇中对“一个实施例”或“实施例”的引用意味着与该实施例结合来描述的特定特征、结构或特性包含于本发明的至少一个实施例中。因而，在本说明书通篇多处出现的用语“在一个实施例中”或“在实施例中”并不必然都引用相同的实施例。此外，该特定特征、结构或特性可能在一个或多个实施例中以任何适合的方式组合。