[发明专利]基于硅基微环的大范围带宽可调微波光子滤波器

说明书

本发明公开了一种基于硅基微环的大范围带宽可调谐微波光子滤波器，包括硅基平台以及置于硅基平台上的微环、第一波导、第二波导、第一电极和第二电极，第一波导和第二波导为弯曲波导且位于微环相对的两侧，第一波导和第二波导上分别设有第一电极和第二电极，通过第一电极和第二电极对第一波导和第二波导加热可以改变第一波导和第二波导与微环之间的耦合系数，同时调谐第一电极和第二电极的功率，可以实现带宽大范围可调的微环光学滤波器。这种能实现大范围带宽可调、尺寸紧凑的微波光子滤波器，在片上全光通信系统和微波光子系统中有着重要应用。

技术领域

本发明属于光通信和集成器件领域，具体涉及一种基于硅基微环的大范围带宽可调微波光子滤波器。

背景技术

微波光子滤波器是指在光域内实现微波滤波，是微波光子系统的关键组成部分，它具有良好的可调谐性、重构性，以及高Q特性，而这些性能用传统的电子技术很难实现。此外，由于微波信号的处理都是在光域中直接实现的，不需要频繁的光-电-光转换，并且借助于光子器件的大带宽也可以很方便地处理高频微波信号。因此，微波光子学滤波器已广泛应用于军事和通信领域中。

目前，如何在硅基纳米芯片上实现大范围频率连续可调和带宽良好重构性的微波光子滤波器成为了当今微波光子技术的研究热点。利用硅基微环和微盘来构建高性能的微波光子滤波器，主要考虑两个方面的性能：第一，实现中心频率连续可调、带宽可重构的高品质因子微波光子滤波器；第二，实现高度集成的微波光子滤波器。2013年清华大学张正科提出基于微环和马赫曾德干涉仪的带阻微波光子滤波器，实现了带宽1.85-4.55GHz的可调谐。同年，南京航空航天大学的张雅梅提出了一种的新型复系数微波光子滤波器。该滤波器可实现11-43GHz的带宽调节，但结构较为复杂且集成度不高。2015年澳大利亚悉尼大学的Marpaung D.利用布里渊散射实现了带宽0.03-0.44GHz的可调谐微波光子滤波器。

这些方法虽然能够实现硅基片上带宽的可调，但是它们存在可调范围不够大和集成度不够高的缺点。

发明内容

本发明针对以上光学滤波器可调谐带宽较小等难题，利用微环的热光效应，设计新型硅基微环的结构，实现了大范围带宽可调的微波光子滤波器。

为实现上述目的，本发明提供的技术方案是：

一种基于硅基微环的大范围带宽可调微波光子滤波器，包括硅基平台、微环、第一波导、第二波导、第一电极和第二电极，所述微环、第一波导、第二波导、第一电极和第二电极放置在硅基平台之上，所述第一波导和第二波导紧邻微环的两侧对称放置，所述第一波导和第二波导为弯曲波导，第一波导、第二波导的弯曲部分与微环之间会发生耦合；所述第一波导和第二波导上分别设有第一电极和第二电极，所述第一电极和第二电极分别用于加热第一波导和第二波导；所述第一波导上有输入端和输出端，所述输入端和输出端分别用于输入和输出光信号。

进一步地，所述硅基平台的材料是二氧化硅。

进一步地，所述微环的材料是硅。

进一步地，所述微环为上下载型微环。

进一步地，所述微环与第一波导、第二波导最近处的距离均为50nm。

进一步地，所述微环的半径为10μm。

与现有技术相比，本发明的有益效果是：本发明利用了微环热光效应，装置的消光比在保持较大的同时，可实现带宽较大范围调谐。所述热光效应是指：微环与波导之间存在光耦合系数，当使用两个电极分别加热两个弯曲波导时，微环的内部分子发生改变，微环的传输系数发生改变，从而使微环的传输谱发生变化。即通过在微环电极上加载不同的功率来改变微环与弯曲波导的耦合系数，就能够实现对微环的谱线调谐。

附图说明

图1是本发明实施例中基于硅基微环的大范围带宽可调微波光子滤波器的器件结构示意图；