[发明专利]一种三维集成的可编程光学滤波器

说明书

本发明公开了一种三维集成的可编程光学滤波器，包括衬底层、不透光层和倒装键合层，倒装键合层和衬底层分别为独立的芯片，在衬底层上制作第一级滤波器，在倒装键合层上制作第二级滤波器，第一级滤波器和第二级滤波器均为单级可调谐光学滤波器，单级可调谐光学滤波器由多个微环级联而成，相邻两级微环之间采用垂直耦合且相邻两级微环之间设有一层不透光材料。本发明利用三维集成技术，大幅度减少芯片占用面积；利用垂直耦合的方式，提高光的传输效率，有效减小高阶微环滤波器的传输损耗；两级滤波器分别制作在独立的芯片上，可以通过筛选测试以得到性能最佳产品，并能够使热光效应的热串扰降到最低。

技术领域

本发明属于光通信和微波光子技术领域，特别涉及了一种可编程光学滤波器。

背景技术

在光信号处理的时候，使用光学滤波器是必不可少的事情，但是常见的滤波器多半是不可调节的，如果由于参数改变而需要更改滤波范围，通常只能更换新的滤波器。如果滤波器是可编程的，那么在这种情况下就可以快速更改滤波器参数以满足新场景需求。因此，可编程光学滤波器相比于传统的固定的光学滤波器，具有使用灵活方便等特点。

集成是现在光电子器件发展的趋势，集成化能够减小光电子器件的体积，增加系统密度。但是传统的集成光电子器件以二维平面集成为主，由于光传输的特殊性，小半径的弯曲波导会带来严重的弯曲损耗，二维集成已经基本接近系统密度极限，因此开发合适的三维集成器件势在必行。

发明内容

为了解决上述背景技术提到出的技术问题，本发明提出了一种三维集成的可编程光学滤波器。

为了实现上述技术目的，本发明的技术方案为：

一种三维集成的可编程光学滤波器，其特征在于：包括衬底层、不透光层和倒装键合层，倒装键合层和衬底层分别为独立的芯片，在衬底层上制作第一级滤波器，在倒装键合层上制作第二级滤波器，所述第一级滤波器和第二级滤波器均为单级可调谐光学滤波器，在不透光层上设有第一耦合区和第二耦合区，第一级滤波器与第二级滤波器通过第一耦合区和第二耦合区进行连接；所述单级可调谐光学滤波器由多个微环级联而成，相邻两级微环之间采用垂直耦合且相邻两级微环之间设有一层不透光材料，该不透光材料在垂直方向上不能完全覆盖微环，未覆盖不透光材料的区域作为相邻两级微环的耦合区。

进一步地，相邻两级微环的耦合系数由微环之间的垂直距离和耦合区面积所决定，垂直距离越小，耦合系数越大，垂直距离越大，耦合系数越大。

进一步地，相邻两级微环之间还存在水平耦合。

进一步地，当相邻两级微环仅在耦合区重叠时，省去所述不透光材料。

进一步地，每个微环都附有独立的电阻加热条，控制通过电阻加热条的电流大小以控制加热功率，从而调节温度，改变微环的折射率，完成对中心频率法人调谐。

进一步地，微环的形状包括但不限于圆形。

进一步地，相邻两级微环的耦合区应精确对准。

进一步地，在垂直切面上，层数相邻的耦合区位于不同侧。

进一步地，在垂直耦合中，上层微环应当在下层微环上使用薄膜外延工艺进行制作。

进一步地，两个单级可调谐光学滤波器的级联应当通过芯片的倒装键合工艺来实现。

采用上述技术方案带来的有益效果：