[发明专利]一种微环波导器件

说明书

本发明公开了一种微环波导器件，包括微环谐振腔、直波导、第一支架、第二支架和衬底；其中，第一支架用于支撑直波导，第二支架用于支撑微环谐振腔，以使微环谐振腔与直波导悬空；微环谐振腔与直波导相互耦合；外部注入的光场通过直波导耦合进入微环谐振腔中，满足微环谐振条件的光场在微环谐振腔中激发出声场，通过悬空的微环谐振腔将产生的声场限制在微环谐振腔中进行传输，进而产生前向布里渊效应；本发明提供的这种悬空的微环波导器件具有布里渊阈值低、结构紧凑、工艺简单、制造成本相对低廉的优点。

技术领域

本发明属于集成光学技术领域，更具体地，涉及一种微波环导器件。

背景技术

在光信号处理、传感、物理量的精确测量、微波光子滤波器等领域，可在片上集成硅波导中产生低阈值前向布里渊效应的器件具有很好的应用前景。产生受激布里渊效应的关键是实现对声场和光场的限制以及光力的激发。

现有技术中产生前向布里渊效应的器件主要有光子晶体光纤波导和声光混合波导。光子晶体光纤波导在横截面上含有不同排列形式的气孔，这些气孔贯穿器件的整个长度，通过气孔结构的设计对光场和声场进行限制，进而实现前向的布里渊效应。声光混合波导器件由硅与氮化硅形成的复合波导构成。硅光波导用来限制光场并产生声场，氮化硅形成的声子晶体波导用来束缚声场。

其中光子晶体光纤波导器件不能在硅波导器件上集成,而且其波导横截面尺寸较大，不利于光力的激发，导致需要的波导长度很长，并且需要高功率的泵浦光注入；而声光混合波导器件是由两种材料构成，从而导致制作工艺较为复杂，这极大的限制其在硅波导器件上的集成。

发明内容

针对现有技术的以上缺陷或改进需求，本发明提供了一种微波环导器件，其目的在于在小尺寸的波导结构上实现多阶的前向布里渊效应，由此解决了片上波导尺寸大，且需要高功率泵浦光注入才能实现布里渊效应的技术问题。

为实现上述目的，按照本发明的一个方面，提供了一种微波环导器件，包括微环谐振腔、直波导、第一支架、第二支架和衬底；

其中，第一支架与第二支架均置于衬底上；直波导置于第一支架上，第一支架用于支撑直波导使之相对衬底悬空；微环谐振腔置于第二支架上，第二支架整体形状与微环谐振腔匹配，第二支架横用于支撑微环谐振腔使之相对衬底悬空；直波导与微环谐振腔相互耦合。

优选的，上述微环谐振腔与直波导的横截面的宽度均为0.4微米～1微米；横截面的宽度在该范围内，使得波导中的光场只存在基模，有利于微波环导器件与其它的波导器件集成。

优选的，上述第一支架与第二支架均是横截面上窄下宽的人字形结构，两个支架靠近波导一侧的上边缘宽度均不大于0.03微米；人字形结构的支架有利于减小声场通过支架泄露到衬底中，从而减小声场的损耗。

优选的，直波导的横截面与第一支架的横截面沿中轴线对齐；微环谐振腔的横截面与第二支架的横截面沿中轴线对齐；如此对齐以利于两个支架分别对直波导以及微环谐振腔形成稳定支撑。

优选的，微环谐振腔与直波导侧向耦合，极大程度上简化了微波环导器件的制作工艺。

优选的，在微环谐振腔与直波导之间的最小间距处，其距离为0.1微米～0.5微米，以利于光场更好地从直波导耦合到微环谐振腔中。

优选的，微环谐振腔整体呈圆环状或跑道型环状；由于所述微环谐振腔采用环形结构，只有波长满足微环谐振条件的光波才能耦合进入微环谐振腔，并在微环谐振腔内循环往复的传播；因此进入微环谐振腔的光功率值与光场的波长值密切相关，且微环谐振腔中的光功率值直接影响到波导中光力及热效应的大小，使得微环谐振腔的形状发生改变，进而引起微环谐振腔的布里渊频移量发生改变；因此，可以通过调节注入泵浦光功率和波长来灵活调节微环谐振腔中的布里渊频移量。

优选的，上述微环波导器件，衬底采用硅基片。