CN101915962B - 多通道微谐振腔阵列结构 - Google Patents

多通道微谐振腔阵列结构 Download PDF

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多通道微型谐振腔阵列结构是一种用于波长选择的的具有多通道的微型谐振腔阵列结构，该阵列结构由多个多通道微型谐振腔2×2阵列单元组合而成，每个多通道微型谐振腔2×2阵列单元上设有4个微型谐振腔即第一微型谐振腔(111)、第二微型谐振腔(112)、第三微型谐振腔(113)、第四微型谐振腔(114)、4根垂直交叉放置的波导即第一波导(211)、第二波导(212)、第三波导(213)、第四波导(214)和四个调制电极；该阵列结构通过将谐振腔设置在输入输出波导的不同位置，改变其输入输出端口，从而实现光波的多向传输。该结构由微米/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。

Description

多通道微谐振腔阵列结构
技术领域
本发明涉及一种用于波长选择的的具有多通道的微型谐振腔阵列结构，属于集成光学技术领域。
背景技术
光微型谐振腔可以将满足其谐振条件的光波长产生谐振而加强。其基本结构包括一个封闭的微型谐振腔波导和环波导旁边的一根或者两根总线波导。其中环波导可以是任何形状的，圆、椭圆、跑道式；总线波导通常为直波导，作为输入输出的信道。用多个微型谐振腔和多根输入输出波导可以对多个波长选择，而这种多个谐振腔和波导所组成的结构即微型谐振腔阵列结构。在结构中，选择指定波长从那个方向那个端口输出，对整个节点器件，乃至整个网络都有着十分重要的影响。这就需要我们设计新型的可以实现多向甚至任意向通道的微型谐振腔阵列结构。本专利正是针对这一点设计了三种可以实现多向和任意向通道的微型谐振腔阵列结构。
发明内容
技术问题：本发明提出了一种用于波长选择的的具有多通道的微型谐振腔阵列结构。该微型谐振腔阵列结构利用波导盘/环形谐振腔的谐振效应，实现了对不同波长光多向和任意向通道的功能。
技术方案：各个微型谐振腔处于交叉波导的不同位置，决定了光波传输的输入输出端口。各个微型谐振腔的谐振波长与其大小和有效折射率成正比，只要改变谐振腔的折射率就可以改变其谐振波长。通过加热、加电的方式，可以改变谐振腔的折射率分布。本发明提出一种用于波长选择的的具有多通道微型谐振腔阵列结构，
第一种方案：该阵列结构由多个多通道微型谐振腔2×2阵列单元组合而成，每个多通道微型谐振腔2×2阵列单元上设有4个微型谐振腔即第一微型谐振腔、第二微型谐振腔、第三微型谐振腔、第四微型谐振腔、4根垂直交叉放置的波导即第一波导、第二波导、第三波导、第四波导和四个调制电极；其中，第一波导、第二波导与第三波导、第四波导垂直交叉放置构成井字形结构，第一微型谐振腔位于第一波导和第二波导相交的第一象限，第二微型谐振腔位于第一波导和第四波导相交的第三象限，第三微型谐振腔位于第三波导和第四波导相交的第二象限，第四微型谐振腔位于第二波导和第四波导相交的第四象限；第一调制电极、第二调制电极、第三调制电极、第四调制电极分别位于第一微型谐振腔、第二微型谐振腔、第三微型谐振腔、第四微型谐振腔旁。
第二种方案：所述的第一微型谐振腔位于第一波导和第二波导相交的第二象限，第四微型谐振腔位于第二波导和第四波导相交的第三象限。
第三种方案：所述的阵列结构由多个多通道微型谐振腔2×2阵列单元组合而成，每个通多道微型谐振腔2×2阵列单元上设有4个微型谐振腔即第一微型谐振腔、第二微型谐振腔、第三微型谐振腔、第四微型谐振腔、4根垂直交叉放置的波导即第一波导、第二波导、第三波导、第四波导、四个调制电极和位于中间的中部谐振腔，其中，第一波导、第二波导与第三波导、第四波导垂直交叉放置构成井字形结构，第一微型谐振腔位于第一波导与中间谐振腔之间，第二微型谐振腔位于第四波导与中间谐振腔之间，第三微型谐振腔位于第三波导与中间谐振腔之间，第四微型谐振腔位于第二波导与中间谐振腔之间；第一调制电极、第二调制电极、第三调制电极、第四调制电极分别位于第一微型谐振腔、第二微型谐振腔、第三微型谐振腔、第四微型谐振腔旁。
所述的微型谐振腔是环形、盘形或正多边形的谐振腔结构；调制电极使用电光调制、热光调制或者声光调制方式。
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能够实现多向和任意向传输。
附图说明
图1是具有多通道微环谐振腔阵列结构1示意图。
图2是具有多通道微环谐振腔阵列结构2示意图。
图3是对图2结构仿真结果(a)西1端口输出谱线，(b)南2端口输出谱线，(c)东2端口输出谱线。
图4是具有多通道微环谐振腔阵列结构3示意图。
图5微型谐振腔阵列结构，该阵列结构由多个2×2微型谐振腔阵列单元组合而成。
以上的图中有：第一微型谐振腔111、第二微型谐振腔112、第三微型谐振腔113、第四微型谐振腔114、第一波导211、第二波导212、第三波导213、第四波导214、第一调制电极311、第二调制电极312、第三调制电极313、第四调制电极314、中间谐振腔4。
具体实施方式
本发明的多通道微型谐振腔阵列结构由多个多通道微型谐振腔2×2阵列单元组合而成，每个多通道微型谐振腔2×2阵列单元上设有4个微型谐振腔即第一微型谐振腔111、第二微型谐振腔112、第三微型谐振腔113、第四微型谐振腔114、4根垂直交叉放置的波导即第一波导211、第二波导212、第三波导213、第四波导214和四个调制电极；其中，第一波导211、第二波导212与第三波导213、第四波导214垂直交叉放置构成井字形结构，第一微型谐振腔111位于第一波导211和第二波导212相交的第一象限，第二微型谐振腔112位于第一波导211和第四波导214相交的第三象限，第三微型谐振腔113位于第三波导213和第四波导214相交的第二象限，第四微型谐振腔114位于第二波导212和第四波导214相交的第四象限；第一调制电极311、第二调制电极312、第三调制电极313、第四调制电极314分别位于第一微型谐振腔111、第二微型谐振腔112、第三微型谐振腔113、第四微型谐振腔114旁。
第二种方案：所述的第一微型谐振腔111位于第一波导211和第二波导212相交的第二象限，第四微型谐振腔114位于第二波导212和第四波导214相交的第三象限。
第三种方案：所述的阵列结构由多个多通道微型谐振腔2×2阵列单元组合而成，每个多通道微型谐振腔2×2阵列单元上设有4个微型谐振腔即第一微型谐振腔111、第二微型谐振腔112、第三微型谐振腔113、第四微型谐振腔114、4根垂直交叉放置的波导即第一波导211、第二波导212、第三波导213、第四波导(214)、四个调制电极3和位于中间的中部谐振腔4，其中，第一波导211、第二波导212与第三波导213、第四波导214垂直交叉放置构成井字形结构，第一微型谐振腔111位于第一波导211与中间谐振腔4之间，第二微型谐振腔112位于第四波导214与中间谐振腔4之间，第三微型谐振腔113位于第三波导213与中间谐振腔4之间，第四微型谐振腔114位于第二波导212与中间谐振腔4之间；第一调制电极311、第二调制电极312、第三调制电极313、第四调制电极314分别位于第一微型谐振腔111)、第二微型谐振腔112、第三微型谐振腔113、第四微型谐振腔114旁。
所述的微型谐振腔是环形、盘形或正多边形的谐振腔结构；调制电极使用电光调制、热光调制或者声光调制方式。
图1是具有多通道微环谐振腔阵列结构1示意图及在其结构中光波可以通道路线，从图1的传输路径表可以看出该结构不同于传统谐振腔阵列只能单向传输，实现了东西双向传输。该结构在三个方向可以输入，分别是“西”，“东”和“北”。同样的，可以从“西”，“东”和“南”三个方向输出。从图上可以看出，该结构具有反向传输功能，即从“西1”端口输入通过环形谐振腔111，环形谐振腔113环可以从“西2”端口输出。调制装置用于改变环形谐振腔的折射率分布，从而改变其谐振波长，实现波长选择功能。
光波在该结构中可以传输路径如下表所示。
Figure BSA00000206200000031
图2是具有多通道微环谐振腔阵列结构2示意图及在其结构中光波可以传输路线，从图2的传输路径表可以看出该结构不仅可以实现了东西双向传输，更可以在南北向实现双向传输。从任意端口输入的光波长，通过该结构都可以从四个不同方向输出。光波在该结构中可以传输路径如下表所示。
Figure BSA00000206200000041
图3是对图2结构仿真结果(a)西1端口输出谱线，(b)南2端口输出谱线，(c)东2端口输出谱线。
图4是具有多通道微环谐振腔阵列结构3示意图及在其结构中光波可以传输路线，从图4的传输路径表可以看出该结构不仅可以实现了东西双向传输，更可以在南北向实现双向传输。从任意端口输入的光波长，通过该结构都可以从四个不同方向输出。光波在该结构中可以传输路径如下表所示。
Figure BSA00000206200000042

Claims (1)

1.一种多通道微谐振腔阵列结构，其特征在于所述的阵列结构由多个多通道微型谐振腔2×2阵列单元组合而成，每个多通道微型谐振腔2×2阵列单元上设有4个微型谐振腔即第一微型谐振腔(111)、第二微型谐振腔(112)、第三微型谐振腔(113)、第四微型谐振腔(114)、4根垂直交叉放置的波导即第一波导(211)、第二波导(212)、第三波导(213)、第四波导(214)、四个调制电极(3)和位于中间的中部谐振腔(4)，其中，第一波导(211)、第二波导(212)与第三波导(213)、第四波导(214)垂直交叉放置构成井字形结构，第一微型谐振腔(111)位于第一波导(211)与中间谐振腔(4)之间，第二微型谐振腔(112)位于第四波导(214)与中间谐振腔(4)之间，第三微型谐振腔(113)位于第三波导(213)与中间谐振腔(4)之间，第四微型谐振腔(114)位于第二波导(212)与中间谐振腔(4)之间；第一调制电极(311)、第二调制电极(312)、第三调制电极(313)、第四调制电极(314)分别位于第一微型谐振腔(111)、第二微型谐振腔(112)、第三微型谐振腔(113)、第四微型谐振腔(114)旁。
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