专利名称：多重嵌入式微型谐振腔滤波器的制作方法
技术领域：
本发明涉及一种用于滤波的具有高品质因子的多重嵌入式微型谐振腔滤波器，属 于集成光学技术领域。
背景技术：
光滤波器，是用来进行波长选择的仪器，它可以从众多波长中挑选出所需的波长， 而除此波长外的光将不受影响。它可以用于波长选择、光放大器的噪声滤除、增益均衡、光 复用/解复用。光滤波器有熔锥光纤滤波器、Fabry-Perot滤波器、多层介质膜滤波器、体 光栅滤波器、光纤光栅滤波器、马赫-曾德干涉滤波器(MZI)、阵列波导光栅滤波器(AWG)和 环形谐振腔滤波器。前五种滤波器体积大、线宽大，不能实现大规模生产。后三种是波导滤 波器，但MZI和AWG也存在体积大的缺点。环形谐振腔滤波器是多波长选择型滤波器，它具 有线宽窄、尺寸小、自由谱域宽、品质因子(Q)高、管脚少，能够实现高效低成本的波长选择 和大规模生产。品质因子(Q)是衡量环形滤波器性能的重要指标。品质因子越高，则滤波器选择 波长的能力越强。如何提高环形谐振腔的品质因子也就成为其设计的方向。
发明内容
技术问题本发明的目的是提出了一种用于滤波的具有高品质因子的多重嵌入式 微型谐振腔滤波器。该光滤波器利用波导盘/环形谐振腔的谐振效应，采用一个内嵌多个 谐振腔的环形谐振腔，提高了环形谐振腔的品质因子。技术方案根据环形/盘形谐振腔谐振原理，谐振波长和环/盘的半径成正比。多 个谐振腔串联，其滤波谱为各个谐振腔滤波谱之积。因此其自由谱域为所有谐振腔自由谱 域的最小公倍数。本发明提出的结构正是基于这一原理，改变传统多个环/盘形谐振腔需 要在腔的外部串联，而改在一个大的环形谐振腔内部耦合多个小环/盘形谐振腔，从而在 更紧凑的结构中实现宽自由谱域、高Q值的特点。本发明提出具有大谱域和高Q值的紧凑 型内嵌型谐振腔滤波器，该滤波器在结构上设有一个大环形谐振腔，在大环形谐振腔内设 有小环形谐振腔、第一输入输出波导、第二输入输出波导分别设在大环形谐振腔外的两旁， 小环形谐振腔有一个或多个，小环形谐振腔有多个时，均布在大环形谐振腔内的圆周上。所 述的谐振腔是环形、盘形或是正多边形的谐振腔结构。该滤波器在结构上分别设有一个同圆心的大环形谐振腔和中心圆环，在大环形谐 振腔与中心圆环之间设有小环形谐振腔、第一输入输出波导、第二输入输出波导分别设在 大环形谐振腔外的两旁，小环形谐振腔有一个或多个，小环形谐振腔有多个时，均布在大环 形谐振腔与中心圆环之间。本发明提出的组成滤波器的环/盘形谐振腔和输入/输出通道，所用之材料可以 是硅或硅化物、磷酸锂、III-V族化合物、聚合物等。有益效果本发明的有益效果是，由微米/纳米集成光电子技术制作而成，具有体积小、重量轻、成本低等优点，适用于大规模生产，采用本发明所提题结构的光滤波器具有 更高的Q值。
图1是具有高Q值的多重嵌入式微型谐振腔滤波器示意2是具有高Q值的多重嵌入式微型谐振腔滤波器及普通环形谐振腔仿真结果， 大环半径3. 6 μ m，内嵌环和中心环半径都是0.9 μ m，环与环、环与波导之间间隔0. 3 μ m。 (a)多重嵌入式微型谐振腔滤波器频谱，波长范围1. 35 1. 75 μ m, (b)普通环形谐振腔频 谱，波长范围1. 35 1. 75 μ m图中1.环形谐振腔，2.多个相同的内嵌环形谐振腔，3.输入/输出波导，4中心环
/ 盘
具体实施例方式本发明的多重嵌入式微型谐振腔滤波器在结构上设有一个大环形谐振腔1，在大 环形谐振腔1内设有小环形谐振腔2、第一输入输出波导301、第二输入输出波导302分别 设在大环形谐振腔1外的两旁，小环形谐振腔2有一个或多个，小环形谐振腔2有多个时， 均布在大环形谐振腔1内的圆周上。所述的谐振腔是环形、盘形或是正多边形的谐振腔结构。该滤波器在结构上分别 设有一个同圆心的大环形谐振腔1和中心圆环4，在大环形谐振腔1与中心圆环4之间设有 小环形谐振腔2、第一输入输出波导301、第二输入输出波导302分别设在大环形谐振腔1 外的两旁，小环形谐振腔2有一个或多个，小环形谐振腔2有多个时，均布在大环形谐振腔 1与中心圆环4之间。图1是具有高Q值的多重嵌入式微型谐振腔滤波器示意图，以该结构实现滤波器 可以在更紧凑的结构中实现宽自由谱域、高Q值。满足谐振条件的波长通过输入波导输入， 经过环形谐振腔和各个内嵌环/盘，甚至于中心环/盘，由输出波导输出。输入输出波导宽 0. 3微米，环形谐振腔宽0. 3微米，外半径为6微米，内嵌环宽0. 3微米，外半径为0. 6微米， 中心环宽0. 3微米，外半径为0. 3微米，波导与微环以及微环与微环之间的间距为0. 3微 米。
权利要求
一种多重嵌入式微型谐振腔滤波器，其特征在于该滤波器在结构上设有一个大环形谐振腔(1)，在大环形谐振腔(1)内设有小环形谐振腔(2)、第一输入输出波导(301)、第二输入输出波导(302)分别设在大环形谐振腔(1)外的两旁，小环形谐振腔(2)有一个或多个，小环形谐振腔(2)有多个时，均布在大环形谐振腔(1)内的圆周上。
2.根据权利要求1所述的多重嵌入式微型谐振腔滤波器，其特征在于所述的谐振腔是 环形、盘形或是正多边形的谐振腔结构。
3.根据权利要求1或2所述的多重嵌入式微型谐振腔滤波器，其特征在于该滤波器在 结构上分别设有一个同圆心的大环形谐振腔(1)和中心圆环(4)，在大环形谐振腔(1)与中 心圆环(4)之间设有小环形谐振腔(2)、第一输入输出波导(301)、第二输入输出波导(302) 分别设在大环形谐振腔(1)外的两旁，小环形谐振腔(2)有一个或多个，小环形谐振腔(2) 有多个时，均布在大环形谐振腔(1)与中心圆环(4)之间。
全文摘要
一种多重嵌入式微型谐振腔滤波器在结构上设有一个大环形谐振腔(1)，在大环形谐振腔(1)内设有小环形谐振腔(2)、第一输入输出波导(301)、第二输入输出波导(302)分别设在大环形谐振腔(1)外的两旁，小环形谐振腔(2)有一个或多个，小环形谐振腔(2)有多个时，均布在大环形谐振腔(1)内的圆周上。该滤波器利用波导环形谐振腔的滤波效应，采用内嵌盘/环的环形谐振腔，减小了整个器件的尺寸，增大了滤波器的自由谱域，提高了滤波器的Q值。由微米/纳米集成光电子技术制作而成，具有体积小、重量轻、成本低等优点，适用于大规模生产。
文档编号G02B6/293GK101915963SQ20101023771
公开日2010年12月15日 申请日期2010年7月27日 优先权日2010年7月27日
发明者孙小菡, 洪玮, 蒋卫峰 申请人:东南大学