一种谐振器的制作方法

本发明属于半导体集成电路制造，特别是涉及一种谐振器。

背景技术：

1、硅基微环谐振器(micro-ring resonator,mrr)由总线波导与环形硅波导组成，特定波长的光波在其中产生谐振增强。mrr具有结构简单、品质因子(q)高、尺寸小、设计自由度大等优点，在调制器、滤波器、传感器、光学开关、非线性光学等领域都有广泛应用，尤其在折射率传感方面极具发展潜力。

2、但常见的微环传感器基于条形波导结构，光场被强烈地限制在波导芯中，倏逝场较弱，不利于光场与外界待测物质的有效作用，传感灵敏度受限。

3、一维光子晶体纳米束(phcnb)利用光子晶体在传播方向上的带隙效应，并通过光束边界处的全内反射将光限制在其他两个方向上。因此具有结构简单、光限制性好的优点。但由于光子晶体传感器对制备工艺误差容忍度较低，限制了它的应用。

4、因此，如何在保证工艺可兼容的条件下使谐振器达到更高的折射率灵敏度成为一个挑战。

5、应该注意，上面对技术背景的介绍只是为了方便对本申请的技术方案进行清楚、完整的说明，并方便本领域技术人员的理解而阐述的，不能仅仅因为这些方案在本申请的背景技术部分进行了阐述而认为上述技术方案为本领域技术人员所公知。

技术实现思路

1、鉴于以上现有技术的缺点，本发明的目的在于提供一种谐振器，用于解决现有技术中折射率灵敏度不够、工艺精度要求高的问题。

2、为实现上述目的，本发明提供一种谐振器，所述谐振器包括：跑道环形波导和第一直波导；所述跑道环形波导包括两个等弯曲半径的半圆弧波导和两个等长的第二直波导；每个所述半圆弧波导的一端与一个所述第二直波导相接，每个所述半圆弧波导的另一端与另一个所述第二直波导相接，每个所述第二直波导的一端与一个所述半圆弧波导相接，每个所述第二直波导的另一端与另一个所述半圆弧波导相接，以形成中心对称的所述跑道环形波导；所述跑道环形波导设置多个相间的空气孔，所述空气孔之间设置空气槽，所述空气槽使相邻空气孔之间连通，所述空气槽和所述空气孔在所述跑道环形波导的顶面朝底面贯通所述跑道环形波导；所述第一直波导分别与两个所述第二直波导平行并与其中一个所述第二直波导相邻且间隔设置。

3、可选地，所述跑道环形波导包括两个平行设置的环形内表面和环形外表面，每个所述空气槽的中心点到所述环形内表面的距离等于所述中心点到所述环形外表面的距离，每个所述空气孔的中心点到所述环形内表面的距离等于所述中心点到所述环形外表面的距离。

4、可选地，所述谐振器包括多个所述跑道环形波导，每个所述跑道环形波导的中心点在垂直于沿所述跑道环形波导的顶面朝底面方向的同一平面上排布。

5、可选地，所述谐振器包括多个所述跑道环形波导，每个所述跑道环形波导的中心点在沿所述跑道环形波导的顶面朝底面方向上排布。

6、可选地，所述环形内表面与所述环形外表面之间的距离为0.57-0.61微米，每个所述空气槽沿垂直于所述环形内表面的方向上的宽度均为0.14-0.17微米，所述第一直波导的宽度为0.26-0.30微米。

7、可选地，所述空气孔的半径均为0.16-0.18微米，相邻的所述空气孔的中心点之间的距离均为0.44-0.46微米。

8、可选地，所述半圆弧波导的弯曲半径为7-7.5微米，所述第二直波导的长度为6-11微米，所述第一直波导与所述跑道环形波导之间的间隙距离为0.28-0.32微米。

9、可选地，所述跑道环形波导和所述第一直波导的材料为硅、锗、碳化硅、氮化镓、砷化镓、硒化锑、碲化锑、锗锑碲合金中的一种或一种以上的组合。

10、可选地，所述跑道环形波导和所述第一直波导设置在绝缘层上。

11、可选地，所述谐振器还包括待测物质，所述跑道环形波导、所述第一直波导和所述绝缘层均被所述待测物质包裹。

12、如上，本发明的谐振器，具有以下有益效果：

13、本发明通过使用一维光子晶体波导与槽结构的配合，使谐振器实现了更高的品质因数和更小的模式体积，同时扩展了谐振器在波分复用系统和非线性光学领域的应用；

14、本发明利用跑道环形波导内设置槽结构和一维光子晶体结构，实现更高的折射率灵敏度、更小的器件尺寸；

15、本发明配合槽结构在跑道环形波导的截面中心对称的分布，实现了在低阶模式更小的信号损耗。

技术特征：

1.一种谐振器，其特征在于，所述谐振器包括：跑道环形波导和第一直波导；

2.根据权利要求1所述的谐振器，其特征在于，所述跑道环形波导包括两个平行设置的环形内表面和环形外表面，每个所述空气槽的中心点到所述环形内表面的距离等于所述中心点到所述环形外表面的距离，每个所述空气孔的中心点到所述环形内表面的距离等于所述中心点到所述环形外表面的距离。

3.根据权利要求1所述的谐振器，其特征在于，所述谐振器包括多个所述跑道环形波导，每个所述跑道环形波导的中心点在垂直于沿所述跑道环形波导的顶面朝底面方向的同一平面上排布。

4.根据权利要求1所述的谐振器，其特征在于，所述谐振器包括多个所述跑道环形波导，每个所述跑道环形波导的中心点在沿所述跑道环形波导的顶面朝底面方向上排布。

5.根据权利要求2所述的谐振器，其特征在于，所述环形内表面与所述环形外表面之间的距离为0.57-0.61微米，每个所述空气槽沿垂直于所述环形内表面的方向上的宽度均为0.14-0.17微米，所述第一直波导的宽度为0.26-0.30微米。

6.根据权利要求1所述的谐振器，其特征在于，所述空气孔的半径均为0.16-0.18微米，相邻的所述空气孔的中心点之间的距离均为0.44-0.46微米。

7.根据权利要求1所述的谐振器，其特征在于，所述半圆弧波导的弯曲半径为7-7.5微米，所述第二直波导的长度为6-11微米，所述第一直波导与所述跑道环形波导之间的间隙距离为0.28-0.32微米。

8.根据权利要求1所述的谐振器，其特征在于，所述跑道环形波导和所述第一直波导的材料为硅、锗、碳化硅、氮化镓、砷化镓、硒化锑、碲化锑、锗锑碲合金中的一种或一种以上的组合。

9.根据权利要求1所述的谐振器，其特征在于，所述跑道环形波导和所述第一直波导设置在绝缘层上。

10.根据权利要求9所述的谐振器，其特征在于，所述谐振器还包括待测物质，所述跑道环形波导、所述第一直波导和所述绝缘层均被所述待测物质包裹。

技术总结
本发明提供一种谐振器，谐振器包括：跑道环形波导和第一直波导，跑道环形波导上设置多个相间的空气孔，空气孔之间设置空气槽使相邻空气孔之间连接。本发明通过使用一维光子晶体波导与槽结构的配合，使谐振器实现了更高的品质因数和更小的模式体积，同时扩展了谐振器在波分复用系统和非线性光学领域的应用；另外，利用跑道环形波导内设置槽结构和一维光子晶体结构，实现更高的折射率灵敏度、更小的器件尺寸；最后，配合槽结构在跑道环形波导的截面中心对称的分布，实现了在低阶模式更小的信号损耗。

技术研发人员：赵明月
受保护的技术使用者：上海新微技术研发中心有限公司
技术研发日：
技术公布日：2024/5/16