[发明专利]基于金刚石波导的级联双微环谐振腔滤波器

权利要求书

1.一种基于金刚石波导的级联双微环谐振腔滤波器，其特征在于：

所述双微环包括第一微环和第二微环，第一微环和第二微环为上下话路型微环谐振器，滤波器采用左右对称结构，左右两侧各包括一个与上下话路型微环谐振器相连的U型波导，左右两侧的U型波导通过一段直波导相连；

所述滤波器采用DOI结构，微环滤波器材料结构是在Si基底上依次生长SiO₂层、金刚石层和SiO₂层，利用电子束光刻技术在金刚石层刻蚀微环滤波器和用于完成热调制的铬金属环，最后再采用等离子体增强化学气相沉积法在DOI结构表面上沉积2μm～3μm厚的SiO₂层，以提高谐振器性能；

采用传输矩阵法建立该滤波器的数学模型，以单个微环所在的U型波导连接上下话路型滤波器为部分建立其传递函数，首先分别建立第一微环所在部分和第二微环所在部分的传递函数，再建立整体结构的传递函数；

第一微环所在部分的传递函数T1为：

其中，第一微环内的衰减因子光波绕环内半周的相位改变θ₁＝πR₁β、ɑ₁表示对应损耗系数、传播常数R₁为第一微环半径，n_eff为有效折射率，λ为输出波长，U型波导所对应的衰减因子光波经过整个U型波导后的相位改变值θ₁₁＝πR₁₁β、ɑ₁₁表示对应损耗系数，波导从输入、输出口到耦合区对应直波导内的衰减因子光波经过对应直波导后的相位变化值θ₀₁＝L₀₁β，ɑ₀表示直波导的损耗系数，k₁为第一微环中的振幅耦合系数、t₁为第一微环中的振幅透过系数；R₁₁为第一微环区域中U型波导的弯曲部分对应半径，L₀₁对应从输入端口到第一个耦合区的直波导长度；

第二微环所在部分的传递函数T2为：

其中，第二微环内的衰减因子光波绕环内半周的相位改变θ₂＝πR₂β、ɑ₂表示对应损耗系数、R₂为第二微环半径，U型波导所对应的衰减因子光波经过整个U型波导后的相位改变值θ₂₁＝πR₂₁β、ɑ₂₁表示对应损耗系数，波导从输入、输出口到耦合区对应直波导内的衰减因子光波经过对应直波导后的相位变化值θ₀₂＝L₀₂β，R₂₁为第二微环区域中U型波导的弯曲部分对应半径，L₀₂对应从输入端口到第一个耦合区的直波导长度；k₂为第二微环中的振幅耦合系数、t₂为第二微环中的振幅透过系数；

则该滤波器整体结构的传递函数为T0＝T2·M₀·T1,其中α₀为连接波导区域的衰减因子，θ₀为连接波导区域的相位变化值。

2.根据权利要求1所述的基于金刚石波导的级联双微环谐振腔滤波器，其特征在于：所述滤波器通过金属环加热完成谐振波长的调制；所述滤波器采用对称耦合的形式，第一微环中的振幅耦合系数k₁和第二微环中的振幅耦合系数k₂均为0.08。

3.根据权利要求1所述的基于金刚石波导的级联双微环谐振腔滤波器，其特征在于：所述滤波器中第一微环半径R₁和第二微环半径R₂均为6μm。

4.根据权利要求1所述的基于金刚石波导的级联双微环谐振腔滤波器，其特征在于：所述直波导的损耗系数ɑ₀、与第一微环相连的U型波导的损耗系数ɑ₁₁和与第二微环相连的U型波导的损耗系数ɑ₂₁相同，损耗系数为3dB/cm。