一种微环谐振器及制备方法

本发明涉及光学，尤其涉及一种微环谐振器及制备方法。

背景技术：

1、微环谐振器是实现硅基光电子片上集成的重要器件。在微环谐振器的多个应用领域中，如调制器、滤波器、传感器等，通常都需要微环谐振器既具有高品质因子，又拥有宽自由光谱范围，使其不仅能够增强微环工作的精度还能够增加微环工作的波段范围。

2、但是，在现有技术中，全通型微环谐振器的品质因子和自由光谱范围之间存在矛盾，使其无法同时具有高品质因子和宽自由光谱范围，进而影响全通型微环谐振器的应用范围和工作性能。

技术实现思路

1、本发明的目的在于提供一种微环谐振器及制备方法，以使得微环谐振器能够同时拥有高品质因子和宽自由光谱范围，提高微环谐振器的工作性能。

2、为了实现上述目的，本发明提供如下技术方案：

3、第一方面，本发明提供一种微环谐振器，包括：基底以及形成在部分基底上的微环结构和波导。

4、上述波导沿微环结构的周向分布，且与微环结构具有多个耦合区域。沿波导的传输方向。波导具有多个波导段，每个波导段在相应的耦合区域与微环结构耦合。每相邻两个波导段构成马赫曾德干涉结构的两个干涉臂，用于对微环结构在连续范围内的输出光谱进行调制处理，以增大微环谐振器的自由光谱范围。

5、与现有技术相比，本发明提供的微环谐振器中，每相邻两个波导段构成马赫曾德干涉结构的两个干涉臂，每个干涉臂与微环结构在耦合区域与微环结构耦合，满足谐振条件的光信号通过第一个干涉臂耦合进入微环结构中，不满足谐振条件的光信号直接通过第一个干涉臂传输至第二个干涉臂，经过微环结构谐振处理后的光信号进入第二个干涉臂，与未被微环结构谐振的光信号进行干涉作用，以此类推，直至最后一个干涉臂输出经过多次调制处理的微环谐振器的输出光信号，使得微环谐振器的输出光谱中，谐振峰间隔性相消，从而将微环谐振器的平滑梳状输出光谱转变成v型梳状输出光谱，与平滑梳状输出光谱相比，v型梳状输出光谱中相邻谐振波长之间的间距更远，增大了微环谐振器的自由光谱范围。

6、同时，当增加耦合区域的个数时，微环结构的尺寸也需要大幅增加，相应的，微环结构的半径也会增加，能够降低微环结构的弯曲损耗，进而增加品质因子。而且，耦合区域的个数增加也同时会增加耦合次数，从而导致马赫曾德干涉结构的个数增加，当内嵌的马赫曾德干涉结构增加时，v型梳状光谱的包络就越窄，v型包络之外的光谱也更加平坦，微环谐振器的自由光谱范围也会更大。

7、由此可知，本发明提供的微环谐振器，能够同时拥有高品质因子和宽自由光谱范围，使得微环谐振器具有更大的应用范围和良好的工作性能。

8、第二方面，本发明还提供一种微环谐振器的制备方法，用于制作上述第一方面技术方案所述的微环谐振器，所述制备方法包括：首先，提供一基底。接下来，在部分基底上形成微环结构和波导。其中，波导沿微环结构的周向分布，且与微环结构具有多个耦合区域。沿波导的传输方向，波导具有多个波导段，每个波导段在相应的耦合区域与微环结构耦合。每相邻两个波导段构成马赫曾德干涉结构的两个干涉臂，用于对微环结构在连续范围内的输出光谱进行调制处理，以增大微环谐振器的自由光谱范围。

9、与现有技术相比，本发明提供的微环谐振器的制备方法的有益效果与上述技术方案所述微环谐振器的有益效果相同，此处不做赘述。

技术特征：

1.一种微环谐振器，其特征在于，包括：基底以及形成在部分所述基底上的微环结构和波导；

2.根据权利要求1所述的微环谐振器，其特征在于，每个所述马赫曾德干涉结构的尺寸参数均相同。

3.根据权利要求1所述的微环谐振器，其特征在于，所述波导还包括位于每相邻两个所述波导段之间的弧形波导段。

4.根据权利要求3所述的微环谐振器，其特征在于，所述弧形波导段的开口方向朝向所述微环结构。

5.根据权利要求3所述的微环谐振器，其特征在于，所述弧形波导段的角度等于90°。

6.根据权利要求1所述的微环谐振器，其特征在于，所述波导为条形波导、槽型波导或脊型波导；和/或，

7.根据权利要求1所述的微环谐振器，其特征在于，所述基底包括衬底和埋氧化层，所述埋氧化层形成在所述衬底上，所述微环结构和所述波导均形成在部分所述埋氧化层上。

8.一种微环谐振器的制备方法，其特征在于，用于制作权利要求1～7任一项所述的微环谐振器，所述制备方法包括：

9.根据权利要求8所述的微环谐振器的制备方法，其特征在于，在部分所述基底上形成微环结构和波导，包括：

10.根据权利要求9所述的微环谐振器的制备方法，其特征在于，当所述波导材料层的厚度超过预设厚度时，在所述基底上形成波导材料层，包括；

技术总结
本发明公开了一种微环谐振器及制备方法，涉及光学技术领域，以使得微环谐振器能够同时拥有高品质因子和宽自由光谱范围，提高微环谐振器的工作性能。所述微环谐振器包括：基底以及形成在部分基底上的微环结构和波导。波导沿微环结构的周向分布，且与微环结构具有多个耦合区域。沿波导的传输方向，波导具有多个波导段，每个波导段在相应的耦合区域与微环结构耦合。每相邻两个波导段构成马赫曾德干涉结构的两个干涉臂，用于对微环结构在连续范围内的输出光谱进行调制处理，以增大微环谐振器的自由光谱范围。所述微环谐振器的制备方法用于制备所述微环谐振器。

技术研发人员：杨妍,胡钰柱,孙富君,李彬,杨刚
受保护的技术使用者：中国科学院微电子研究所
技术研发日：
技术公布日：2024/1/14