[发明专利]一种可调光学谐振装置及其调制方法

说明书

技术领域

本发明属于集成光子学领域，更具体地，涉及一种可调光学谐振装置及其调制方法。

背景技术

随着微电子技术的不断发展，器件尺寸不断变小，已逐步接近微电子器件的物理极限，光互连被认为是最有希望解决电互连瓶颈的方式。微纳光电子集成是将光互连商用化的必不可少的途径。因此，近年来，光通信器件不断向小型化、集成化方向发展。

光学谐振装置是光电集成回路的重要构成部分。在集成光电子领域，光学谐振装置主要包括微环谐振器、跑道型微环谐振器、微盘谐振器和光子晶体微腔等。基于光学谐振结构的光学器件应用层出不穷，主要包括用于密集波分复用系统的滤波器、调制器等。但目前器件的综合性能和对工艺容差的要求都远不能满足未来光通信大规模应用的需求。比如，制备好的光学谐振器由于工艺误差会导致实际性能参数出现偏差。因此，迫切需要找到一种方法对已经制备好的光学谐振装置进行调谐以增加装置的灵活性。

目前对光学谐振装置的调谐主要有等离子体色散调制和热光调制两种，通过改变材料中的载流子浓度或者材料的温度来调制材料的折射率，从而实现光学谐振装置谐振波长的调谐。

消光比(ER)和Q值(Q-factor)是光学谐振装置的两个很重要的参数。然而，目前尚没有方法被提出来调节光学谐振装置的ER和Q值。从基本原理来说，要实现光学谐振装置的ER和Q值的调节，必须改变光学谐振装置两端的直波导与光学谐振器的距离。

发明内容

针对现有技术的缺陷，本发明的目的在于提供一种基于光波导中光力效应来调节消光比和Q值的光学谐振装置。

本发明提供了一种可调光学谐振装置，包括衬底以及附着于所述衬底上的第一波导、第二波导、光学谐振器和第三波导；所述第一波导和所述第二波导依次设置在所述光学谐振器的一侧，所述第三波导设置在所述光学谐振器的另一侧；

其中，第一波导与所述衬底的接触面镂空；所述第二波导与所述衬底的接触面镂空。

其中，所述第二波导的截面面积大于所述第一波导的截面面积。

其中，所述第一波导的任意一端固定于所述衬底上，所述光学谐振器设置在靠近所述第一波导的非固定端的尾部或中部或其它位置。

其中，所述第一波导的两端均固定在所述衬底上，所述光学谐振器设置在所述第一波导的中部或其它位置。

其中，所述衬底、第一波导、第二波导、光学谐振器、第三波导基于硅、二氧化硅、氮化硅、磷化铟、铟镓砷磷和其它集成光电子常用材料体系。

其中，所述光学谐振器可以是微环谐振器、跑道型微环谐振器、微盘谐振器、光子晶体微腔等常用光学谐振器。

其中，所述第一波导与光学谐振器之间的间距为100nm到700nm。

其中，所述第一波导和所述第二波导之间的间距为30nm到300nm。

其中，所述光学谐振器为半径值1μm到500μm的微环谐振器。所述微环谐振器的波导截面宽度为100nm到500nm，高度为250nm到1μm。

其中，所述第一波导的截面宽度为100nm到500nm，高度为250nm到1μm，第二波导截面宽度大于第一波导。

其中，光学谐振器为半径为5μm的微环谐振器，所述微环谐振器波导截面宽250nm，高500nm；所述第一波导和所述第三波导截面宽度为250nm，高度为500nm；所述第二波导截面宽度为500nm，高度为500nm；所述第一波导和所述第二波导的间距为60nm。

本发明还提供了一种基于上述的可调光学谐振装置的调制方法，包括下述步骤：通过输入功率大于光功率阈值的控制光，使得第一波导发生形变，改变光学谐振器与所述第一波导之间的耦合系数，调节谐振装置的消光比和Q值。

其中，所述光功率阈值根据所述第一波导的截面面积和所述第一波导的长度设定。

其中，所述调节谐振装置的消光比和Q值具体包括：通过增加控制光的功率使得光学谐振器与所述第一波导之间的耦合系数变小，由第一波导引入的光学谐振器的外部损耗变小，光学谐振器光子寿命变长，谐振装置的Q值变大；当光学谐振器本征损耗大于外部损耗时，外部损耗变小，谐振装置的消光比变小；当光学谐振器的本征损耗小于外部损耗时，外部损耗变小，谐振装置的消光比变大。