一種可調(diào)諧級(jí)聯(lián)微環(huán)濾波器的制造方法
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001]本發(fā)明涉及集成光學(xué)領(lǐng)域，提供了在超大自由光譜范圍內(nèi)準(zhǔn)連續(xù)濾波的熱光可調(diào)諧級(jí)聯(lián)微環(huán)濾波器。
【背景技術(shù)】
[0002]在現(xiàn)代光網(wǎng)絡(luò)技術(shù)中，可重構(gòu)光上下路波分復(fù)用器(ROADM)可以靈活地調(diào)配容量和重構(gòu)密集型波分復(fù)用(DWDM)網(wǎng)絡(luò)，是光網(wǎng)絡(luò)自動(dòng)開關(guān)的關(guān)鍵器件。雖然FFP濾波器已經(jīng)實(shí)現(xiàn)了商業(yè)化，且可以用來實(shí)現(xiàn)低速的光網(wǎng)絡(luò)應(yīng)用，但由于其調(diào)諧范圍小于EDFA波段，所以限制了它的應(yīng)用。液晶濾波器有著和FFP相似的性能，雖然它有著更寬的可調(diào)諧范圍和更快的調(diào)諧速度，但它還沒有大規(guī)模的商用。MEMS濾波器由于存在可靠性問題，使得MEMS器件最終不能走向產(chǎn)業(yè)化。FBG濾波器不存在和光纖對(duì)準(zhǔn)的問題，已經(jīng)實(shí)現(xiàn)了商用，但是FBG調(diào)諧范圍很小，不能滿足大范圍波長調(diào)諧的要求。聲光可調(diào)諧濾波器也已商用且實(shí)現(xiàn)多波長選頻，但是存在帶寬大，側(cè)瓣高以及頻移等問題。有源可調(diào)諧濾波器在超高速和窄帶寬上極具潛力，但是它對(duì)溫度和電流的穩(wěn)定性的要求依然是一個(gè)問題。2008年韓國 Kwangwoon 大學(xué)的 Joonoh Park 等人在 IEEE Photonics Technology Letters, VOL.20,N0.12，2008，pp.988-990上報(bào)道了一種基于高分子聚合物Ploymer波導(dǎo)的耦合微環(huán)的熱光可調(diào)諧濾波器，具體結(jié)構(gòu)為單一波導(dǎo)耦合雙微環(huán)結(jié)構(gòu)，且兩個(gè)微環(huán)之間也處于耦合狀態(tài)，其缺點(diǎn)是濾波譜為多峰包絡(luò)結(jié)構(gòu)，不能實(shí)現(xiàn)高邊模抑制比的單峰濾波譜型。因此有必要提出一種全新的級(jí)聯(lián)微環(huán)波導(dǎo)耦合結(jié)構(gòu)，使其能夠?qū)崿F(xiàn)高邊模抑制比的單峰濾波譜型。
[0003]另一方面，在SOI上的硅光子線波導(dǎo)特別適用于光電集成和光子集成電路，且和現(xiàn)有的微電子CMOS標(biāo)準(zhǔn)工藝兼容性好，而且其化學(xué)穩(wěn)定性遠(yuǎn)遠(yuǎn)優(yōu)于聚合物Ploymer波導(dǎo)?；赟OI光子線波導(dǎo)的單微環(huán)諧振腔濾波器雖然具備體積小、通帶帶寬窄的優(yōu)點(diǎn)，但其缺點(diǎn)是需要較大的加熱電流才能獲得相對(duì)較大的波長調(diào)諧。因此，有必要采用新型的級(jí)聯(lián)微環(huán)波導(dǎo)耦合結(jié)構(gòu)，用很小的加熱電流就可以實(shí)現(xiàn)大范圍的波長調(diào)諧量。
[0004]因此，為解決上述種種問題，本發(fā)明旨在提供一種尺寸小、低功耗、調(diào)諧范圍大的可集成平面光波導(dǎo)熱光可調(diào)諧級(jí)聯(lián)微環(huán)濾波器。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0005]本發(fā)明旨在提供一種尺寸小、低功耗、調(diào)諧范圍大的可集成平面光波導(dǎo)熱光可調(diào)諧級(jí)聯(lián)微環(huán)濾波器，其優(yōu)點(diǎn)在于可以利用微小的單環(huán)諧振波長調(diào)諧獲得大范圍的總體波長調(diào)諧。
[0006]為此，本發(fā)明提出了一種可調(diào)諧級(jí)聯(lián)微環(huán)濾波器，包括:
[0007]輸入波導(dǎo)，其為第一級(jí)微環(huán)諧振腔的輸入波導(dǎo)；
[0008]第一級(jí)微環(huán)諧振腔；
[0009]第一加熱器，其位于第一級(jí)微環(huán)諧振腔上；
[0010]連接波導(dǎo)，其為第一級(jí)微環(huán)諧振腔和第二級(jí)微環(huán)諧振腔之間的連接波導(dǎo)；
[0011]第二級(jí)微環(huán)諧振腔；
[0012]第二加熱器，其位于第二級(jí)微環(huán)諧振腔上；
[0013]輸出波導(dǎo)，其為第二級(jí)微環(huán)諧振腔的輸出波導(dǎo)；
[0014]其中，通過所述第一加熱器和第二加熱器分別對(duì)所述第一級(jí)微環(huán)諧振腔和第二級(jí)微環(huán)諧振腔進(jìn)行加熱，以改變所述第一級(jí)微環(huán)諧振腔和第二微環(huán)諧振腔的諧振波長。
[0015]上述熱光可調(diào)諧級(jí)聯(lián)微環(huán)濾波器的工作原理為:基于兩個(gè)級(jí)聯(lián)微環(huán)諧振腔的半徑不同，其各自的自由光譜范圍FSR不同，級(jí)聯(lián)后總的濾波波長由兩個(gè)級(jí)聯(lián)微環(huán)諧振腔各自的周期性諧振波長的對(duì)準(zhǔn)狀況決定，即只有兩個(gè)級(jí)聯(lián)微環(huán)諧振腔相互對(duì)準(zhǔn)的諧振波長才能成為整個(gè)熱光可調(diào)諧級(jí)聯(lián)微環(huán)濾波器的濾波波長。波長調(diào)諧時(shí)通過分別調(diào)整各級(jí)微環(huán)諧振腔上電阻絲加熱器的加熱電流，即可以用微小的諧振波長調(diào)諧量，獲得大范圍的整體波長調(diào)諧量。
[0016]本發(fā)明是用熱光可調(diào)諧級(jí)聯(lián)微環(huán)濾波器代替?zhèn)鹘y(tǒng)的單一上載/下載(Add/Drop)型熱光可調(diào)諧微環(huán)濾波器。與傳統(tǒng)的單一上載/下載(Add/Drop)型熱光可調(diào)諧微環(huán)濾波器相比，本發(fā)明具有以下優(yōu)點(diǎn):
[0017](I)可以準(zhǔn)連續(xù)的進(jìn)行頻段的選擇；
[0018](2)可以在選擇的頻段內(nèi)實(shí)現(xiàn)大范圍的準(zhǔn)連續(xù)濾波；
[0019](3)利用單片機(jī)對(duì)電阻絲加熱器的驅(qū)動(dòng)電流進(jìn)行控制可以實(shí)現(xiàn)更加精準(zhǔn)的熱光調(diào)諧。
【附圖說明】
[0020]為進(jìn)一步說明本發(fā)明的內(nèi)容及特點(diǎn)，以下結(jié)合附圖及實(shí)施例對(duì)本發(fā)明作詳細(xì)的說明，其中:
[0021]圖1是級(jí)聯(lián)微環(huán)濾波器濾波波長選擇原理圖；
[0022]圖2是本發(fā)明中可調(diào)諧級(jí)聯(lián)微環(huán)濾波器器件的結(jié)構(gòu)及工作原理圖；
[0023]圖3是計(jì)算機(jī)模擬得到的本發(fā)明中可調(diào)諧級(jí)聯(lián)微環(huán)濾波器器件的靜態(tài)光譜圖；
[0024]圖4是計(jì)算機(jī)模擬得到的本發(fā)明中可調(diào)諧級(jí)聯(lián)微環(huán)濾波器器件的熱光調(diào)諧光譜圖。
【具體實(shí)施方式】
[0025]為使本發(fā)明的目的、技術(shù)方案和優(yōu)點(diǎn)更加清楚明白，以下結(jié)合具體實(shí)施例，并參照附圖，對(duì)本發(fā)明作進(jìn)一步的詳細(xì)說明。
[0026]請(qǐng)參閱圖2，圖2為本發(fā)明提供的一種大波長調(diào)諧量的SOI平面光波導(dǎo)熱光可調(diào)諧級(jí)聯(lián)微環(huán)濾波器的結(jié)構(gòu)及工作原理圖，包括:
[0027]一條SOI單模輸入波導(dǎo)10，優(yōu)選地，其波導(dǎo)橫截面尺寸為450nm寬340nm高；
[0028]一條單模連接波導(dǎo)11，其為橫置的U形波導(dǎo)，U形的一端作為第一級(jí)SOI微環(huán)諧振腔20的輸出波導(dǎo)，而另一端作為第二級(jí)SOI微環(huán)諧振腔21的輸入波導(dǎo)；
[0029]—個(gè)半徑優(yōu)選為48 μ m的第一級(jí)SOI微環(huán)諧振腔20，其位于輸入波導(dǎo)10和輸出波導(dǎo)11之間，該微環(huán)諧振腔的輸入波導(dǎo)為單模輸入波導(dǎo)10，輸出波導(dǎo)為單模連接波導(dǎo)11 ;微環(huán)和輸入輸出波導(dǎo)間的間隔Gap優(yōu)選為280nm ;其中，單模輸入波導(dǎo)10和單模連接波導(dǎo)11均為普通的條形波導(dǎo)，在空間位置上分別布置在第一級(jí)SOI微環(huán)諧振腔20的兩側(cè)，與第一級(jí)SOI微環(huán)諧振腔20的環(huán)形波導(dǎo)橫向間隔Gap優(yōu)選為280nm，通過光波的消逝場耦合作用而成為微環(huán)諧振腔20的輸入輸出波導(dǎo)。
[0030]可為Ar材質(zhì)的第一電阻絲加熱器30，其可以是彎曲回旋結(jié)構(gòu)，該加熱器可以通過金屬濺射和光刻工藝制作在第一級(jí)微環(huán)諧振腔20的波導(dǎo)上包層上，即第一電阻絲加熱器30覆蓋在第一級(jí)微環(huán)諧振腔20的波導(dǎo)上包層上，加熱時(shí)通過熱傳導(dǎo)改變第一級(jí)微環(huán)諧振腔20的波導(dǎo)芯層折射率，進(jìn)而改變其諧振波長；
[0031]第一驅(qū)動(dòng)電源33，其用于驅(qū)動(dòng)第一電阻加熱器30進(jìn)行加熱；
[0032]一條SOI單模輸出波導(dǎo)12 ；
[0033]另一個(gè)半徑優(yōu)選為50 μπι的第二級(jí)SOI微環(huán)諧振腔21，該微環(huán)諧振腔的輸入波導(dǎo)為單模連接波導(dǎo)11，輸出波導(dǎo)為單模輸出波導(dǎo)12，其位于所述單模連接波導(dǎo)11和輸出波導(dǎo)12之間，微環(huán)和輸入輸出波導(dǎo)間的間隔Gap優(yōu)選為280nm ;單模連接波導(dǎo)11和單模輸出波導(dǎo)12均為普通的條形波導(dǎo)，在空間位置上分別布置在第二級(jí)SOI微環(huán)諧振腔21的兩側(cè)，與第二級(jí)SOI微環(huán)諧振腔21的環(huán)形波導(dǎo)橫向間隔Gap優(yōu)選為280nm，通過光波的消逝場耦合作用而成為微環(huán)諧振腔21的輸入輸出波導(dǎo)。
[0034]可為Ar材質(zhì)的第二電阻絲加熱器31，其可以是彎曲回旋結(jié)構(gòu)，該加熱器可以通過金屬濺射和光刻工藝制作在第二級(jí)微環(huán)諧振腔21上，即第二電阻絲加熱器31覆蓋在第二級(jí)微環(huán)諧振腔21的波導(dǎo)上包層上，加熱時(shí)通過熱傳導(dǎo)改變第二級(jí)微環(huán)諧振腔21的波導(dǎo)芯層折射率，進(jìn)而改變其諧振波長；
[0035]第二驅(qū)動(dòng)電源32，其用于驅(qū)動(dòng)第二電阻絲