[发明专利]一种内外双微环谐振器结构

说明书

技术领域

本发明属于光电子器件技术领域，具体涉及一种内外双微环谐振器结构。

背景技术

微环谐振器是一种光波在微环波导和直波导中来回偶合，从而提供光能反馈的器件，可用以实现通信与信号处理中的滤波、调制、开关及延时等功能，是一种非常重要的谐振器。

随着光通信技术和信息产业化的迅速发展，不仅对光通信系统提出了更高的要求，对光通信器件也提出了微型化、集成化的要求。微环谐振器具有Q值高、速度高、损耗低、结构简单及尺寸小等优点，并且与集成电路制作工艺相兼容，因此微环谐振器逐渐成为了硅基光电子器件的核心元件。

微环谐振器通过在光波导上刻蚀，形成半径为几十微米到几百微米的环形波导，以及与环形波导相偶合的直波导，它既可以是只有一个环的简单结构，也可以由多个环通过串联、并联等方式构成阵列。当耦合进微环的光满足环形谐振条件时，光在微环里因为相位相同而形成正反馈，发生谐振，从另一条光波导耦合出去。反之，不满足谐振条件的光则从原波导直接输出，从而实现了一个上下路滤波的作用。

单微环谐振器由于其光谱响应不平坦，呈上凸形的洛伦兹分布，当器件因工艺误差或因温度变化而引起光谱漂移时，器件不能正常工作。为了克服单微环谐振器这个缺点，可把多个微环并联或串联起来形成微环谐振器阵列，适当选择结构参量，可获得十分平坦的“箱形”光谱响应。这种串联或并联方式的多环微环谐振器固然能克服单微环谐振器的缺点，但随着环数的增加，器件整体尺寸也会逐渐增加，如何在不增加器件尺寸的情况下克服单微环谐振器的缺点，是值得研究的问题。

发明内容

本发明的目的在于提供一种内外双微环谐振器结构，该结构是在常规单微环谐振器的基础上，在单个微环的内部增加一个微环，形成内外双环的微环谐振器结构，具有谐振峰平坦和自由光谱范围大的优点。

本发明所采用的技术方案是，一种内外双微环谐振器结构，包括有N-Sub型衬底，N-Sub型衬底的顶部设置有SiO₂埋层，SiO₂埋层顶部的两侧分别设置有上侧直波导和下侧直波导，SiO₂埋层顶部的中间分别设置有外环形波导和内环形波导。

本发明的特点还在于：

N-Sub型衬底的掺杂浓度为1×10¹⁴cm^-3～1×10¹⁵cm^-3，掺杂剂为P离子；N-Sub型衬底的高度为100μm～300μm，宽度为2.1μm～2.6μm。

SiO₂埋层的高度为1μm～2μm，宽度为2.1μm～2.6μm。

上侧直波导的掺杂浓度为1×10¹⁴cm^-3～1×10¹⁵cm^-3，掺杂剂为P离子；上侧直波导的高度为180nm～220nm，宽度为400nm～600nm。

下侧直波导的掺杂浓度为1×10¹⁴cm^-3～1×10¹⁵cm^-3，掺杂剂为P离子；下侧直波导的高度为180nm～220nm，宽度为400nm～600nm。

外环形波导的掺杂浓度为1×10¹⁴cm^-3～1×10¹⁵cm^-3，掺杂剂为P离子；外环形波导的高度为180nm～220nm，宽度为400nm～600nm，半径为3μm～10μm。

内环形波导的掺杂浓度为1×10¹⁴cm^-3～1×10¹⁵cm^-3，掺杂剂为P离子；内环形波导的高度为180nm～220nm，宽度为400nm～600nm，半径为2.8μm～9.5μm。

本发明的有益效果在于：

(1)本发明的内外双微环谐振器结构是一种新型微环谐振器结构，是在常规单微环谐振器的基础上，在单个微环的内部增加一个微环，形成内外双环的微环谐振器结构，改善了谐振特性，具有平坦的谐振峰。

(2)本发明的内外双微环谐振器结构，在制作过程中只需要改变环形波导区的光刻版图形状，不需要增加额外的工艺，易于实现，是一种理想的微环谐振器结构。

(3)本发明的内外双微环谐振器结构能改善谐振特性，有效增大微环谐振器的自由光谱范围。

附图说明