CN114137664A - 一种用于提高全光波长转换效率的双谐振腔双波导耦合结构 - Google Patents

一种用于提高全光波长转换效率的双谐振腔双波导耦合结构 Download PDF

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Abstract

本发明公开了一种用于提高全光波长转换效率的双谐振腔双波导耦合结构，包括第一谐振腔，与第一谐振腔耦合且耦合系数为第一耦合系数的第一波导，与第一谐振腔耦合且耦合系数为第二耦合系数的第二谐振腔，与第二谐振腔耦合且耦合系数为第三耦合系数的第二波导；第一谐振腔的半径与第二谐振腔的半径不同；第一波导与第一谐振腔之间的耦合为临界耦合。本发明使用两个谐振腔和两个直波导，同时实现泵浦光功率的高增强和大带宽信号光功率的高增强，从而能得到大带宽的极高转换效率；通过双环耦合将不同波长光谐振增强效应分离，使得所需带宽和最佳谐振增强效应能同时达成，打破了带宽和转换效率的矛盾，使得整个系统的全光波长转换效率提升了几个数量级。

Description

一种用于提高全光波长转换效率的双谐振腔双波导耦合结构
技术领域
本发明属于光学器件领域，更具体地，涉及一种用于提高全光波长转换效率的双谐振腔双波导耦合结构。
背景技术
随着大数据时代的到来，通信系统已经提出了低成本、大容量、高速率的发展需求。传统的光-电-光的波长转换技术由于其速率瓶颈、透明性低等缺点已经不能满足未来高速发展的通信系统需要，因此全光通信系统越来越被重视。全光波长转换技术是指不经过光-电-光处理，直接在光域内将某一波长的光信号转换到另外一个波长上的技术，是未来全光网络中实现波长转换的一种必然手段。
2005年，Yamada K和他的团队在《Optics Express》期刊上发表了一篇文章“Four-wave mixing in silicon wire waveguides”，这篇文章证实了可在硅纳米线波导利用四波混频(FWM)原理实现全光波长转换。它们使用160mW的连续泵浦光，得到了-10.6dB的转换效率。使用SOI硅基波导结构的全光波长转换器虽然结构简单，但是通常需要较大的泵浦光功率和较长的作用长度，使得器件在毫米量级，这样十分不利于器件的集成，也不满足低功耗的要求。
2014年，在第四组光子学国际会议时，Strain M J和他的团队发表了一篇文章“Ultra-low power Four Wave Mixing wavelength conversion in silicon micro-ringresonators with tunable Q-factor”，这篇文章提出使用微环谐振腔结构器件做全光波长转换器件，如图1所示。并在泵浦光为输入峰值光功率0.78mW的连续光条件下，在一个Q值为105的微环谐振腔中实现了转换效率为-10.9dB的波长转换。
虽然基于微环结构的全光波长转换器转换效率随着微环Q值的增加而增加，但是微环结构固有的滤波特性则是带宽随着Q值的增加而减小。在实际波长转换应用中，信号光往往是具有一定带宽的调制信号，并且传输过程中的一些不稳定因素会导致信号光频率发生一定的漂移。因此，基于超高Q值微环结构的全光波长转换器并不适用于实际高速传输系统，只能够进行低速率的波长转换(即比特速率低于微环谐振峰3dB线宽)。
2011年，Francesco Morichetti和他的团队在《Nature Communications》期刊上发表了一篇文章“Travelling-wave resonant four-wave mixing breaks the limits ofcavity-enhanced all-optical wavelength conversion”，它们利用八个串联的微环结构实现了带宽为80GHz的全光波长转换。在输入12dBm功率泵浦光时，得到了-35dB的转换效率。
在它们的实验中，首次提出了使用多个微环的结构来进行全光波长转换，实验装置如图2所示。实验结果表明，全光波长转换效率随着微环个数的增加而提高，但需要保证多个微环的谐振峰对齐。该方案涉及较多数量的微环，微环与微环间的光场耦合系数需要精确控制，导致结构尺寸大，热调谐结构多，对准困难。
2016年，张敏明和他的团队发表了一篇文章“High-efficiency and Broad-bandwidth All Optical Wavelength Converters Based on Parallel-Cascaded Micro-ring Resonators”，这篇文章采用一种基于硅基并联微环结构来实现了全光波长转换，如图3所示。在输入10mW泵浦光时，对25GHz带宽信号得到了-35dB的全光波长转换效率。对比相同条件的单个微环结构，它们使用的新结构实现了15dB左右的效率提升。
该结构能实现宽、窄带宽交替出现的传输特性，如图4所示，对泵浦光波长能实现窄带宽的谐振波长，对信号光波长实现宽带宽谐振波长，能在保证信号带宽较宽的同时，提高波长转换效率。但该结构由于是3个微环的并联实现，不存在微环间的耦合，微环内的增强效应未得到较大提升。
综上所述，从以上几种实现全光波长转换的模型看来，主要包括：
(1)使用硅基光波导，所需的波导器件尺寸较大且输入泵浦光功率很大才能获得稍好转换效率，不利于集成且效率低下。
(2)使用多微环串联，实现了带宽扩展；但是多微环耦合系数的固定对工艺要求极高，且受热效应影响大，难以实用化。
(3)使用微环谐振腔，由于其低非线性效率功率阈值，减低了泵浦光功率需求，加大了转换效率。但由于微环谐振腔Q值较高，存在信号带宽限制，使用谐振腔增强全光信号转换效率时，需要牺牲转换信号的高带宽，来换取较好的转换效率。在较高信号调制速率时，全光波长转换效率仍很低，实用性能很差，转换优势全无。
(4)使用微环并联的结构，实现了泵浦光、信号光带宽的带宽独立，能在泵浦光较小带宽时实现高带宽信号转换；但泵浦光、信号光增强效应不够，导致系统的全光波长转换效率不太高。
发明内容
针对现有技术的缺陷，本发明的目的在于提供一种用于提高全光波长转换效率的双谐振腔双波导耦合结构，旨在解决现有技术中无法兼顾超高转换效率与大转换带宽导致适用范围小且性价比低的问题。
本发明提供了一种用于提高全光波长转换效率的双谐振腔双波导耦合结构，包括：第一谐振腔，仅与第一谐振腔耦合且耦合系数为第一耦合系数的第一波导，与第一谐振腔耦合且耦合系数为第二耦合系数的第二谐振腔，仅与第二谐振腔耦合且耦合系数为第三耦合系数的第二波导；第一谐振腔的半径与第二谐振腔的半径不同；第一波导与第一谐振腔之间的耦合为临界耦合，第一波导给结构系统带来耦合损耗和系统其他部分整体损耗总值相近。
其中，第一谐振腔的周长为第二谐振腔周长的整数倍。
其中，第一谐振腔和第二谐振腔的损耗越低越好，第一谐振腔和第二谐振腔所使用的材料损耗为5dB/cm以下。
其中，第二波导与第二谐振腔的耦合使得输出带宽比预期转换信号带宽大。
其中，第一谐振腔与第二谐振腔之间的耦合能保证耦合处的谐振峰产生轻微的模式劈裂。
更进一步地，第一谐振腔与第二谐振腔之间的耦合强度值略大于第一损耗与第二损耗之间差值的四分之一；其中第一损耗为第二谐振腔本征损耗和第二波导带来耦合损耗的总损耗；第二损耗为第一谐振腔本征损耗和第一波导带来耦合损耗的总损耗。
其中，可以通过调控第一波导和第一谐振腔之间的耦合强度，使第一波导带来的耦合损耗和系统其他整体损耗相等(临界耦合)。
更进一步地，第一耦合系数远小于第二耦合系数和第三耦合系数，且第三耦合系数大于第二耦合系数。
更进一步地，工作时，从第一波导一侧输入能在第一谐振腔内谐振的泵浦光，泵浦光只在第一谐振腔内谐振，且泵浦光全部耦合到第一谐振腔内并在第一谐振腔内得到极大谐振增强，使得第一谐振腔内功率水平很高，四波混频效率很高；在第二波导同侧输入能在第一谐振腔和第二谐振腔内谐振的信号光，信号光的波长为第一谐振腔和第二谐振腔相互耦合的谐振峰处对应的波长，由于信号光能在第一谐振腔内进行谐振使得第一谐振腔内存在泵浦光和信号光，大谐振的高功率水平使得四波混频效率很高，由此生成的转换光功率很高，从而得到了极高的全光波长转换效率，保证了信号光的大带宽。
其中，信号光所在的谐振峰具有远大于泵浦光所在谐振峰的带宽。
通过本发明所构思的以上技术方案，与现有技术相比，本发明具有如下技术优点：
(1)相对于直波导的转换系统而言，本发明提出结构使用谐振腔进行作用，由于谐振腔内的谐振增强作用，比纯粹直波导增强大了很多倍，所以所需材料长度大大降低，从而导致该结构的集成性也很好。
(2)相对于单微环的转换系统而言，本发明提出的结构使用了两个谐振腔，两个直波导，可同时实现泵浦光功率的高增强和大带宽信号光功率的高增强，从而能得到高带宽的极高转换效率；而单微环系统只能实现低带宽信号光的高转换效率或高带宽信号光的低转换效率。由于使用谐振腔做全光波长转换时，带宽和谐振增强效应总是成反比的。本发明利用系统对泵浦光、信号光转换光的独立增强效应，在泵浦光处一昧的追求增强效应，在信号光、转换光处保证需求带宽下的最大谐振增强效应。本发明通过双环耦合将不同波长光谐振增强效应分离，使得所需带宽和最佳谐振增强效应能同时达成，打破了带宽和转换效率的矛盾，使得整个系统的全光波长转换效率提升了好几个量级。
(3)相对于多微环串联的结构系统而言，本发明提出的结构是两个尺寸不同的谐振腔并联耦合，不仅可以使待转换信号的大带宽特性得到保持，同时因为两谐振腔的尺寸不一样，两谐振腔的耦合峰能做到部分耦合，在两腔耦合处谐振峰输入对应波长的信号光，在两腔未耦合且为大尺寸谐振腔的谐振峰处输入对应波长的泵浦光。便能通过耦合和非耦合条件来实现泵浦光和信号光的谐振增强的独立控制，使得整体转换效率大大提升。同时因为耦合谐振腔数目少，对工艺精度要求大大降低，且热稳定性也大大提升。
(4)相对于多微环并联的结构系统而言，现有技术中由于微环间间距不同导致的等效布拉格光栅谐振效应，实现的信号光带宽展宽现象，其并未对泵浦光增强效应进行本质改善。而本发明提出的结构包含了两谐振腔间的耦合，是串联的耦合结构，利用谐振腔耦合来扩展带宽，并且能实现泵浦光处的高谐振增强效应。与多微环并联结构两者原理不一，且本发明提出结构的效果更优。
附图说明
图1是现有技术1提供的一种单个微环谐振腔耦合波导的结构示意图。
图2是现有技术2提供的一种多个微环谐振腔串联耦合的结构示意图。
图3是现有技术3提供的一种三个微环谐振腔并联耦合的结构示意图。
图4是现有技术4提供的三个微环谐振腔并联耦合结构的透射谱和单个微环谐振腔耦合波导结构的透射谱对比示意图。
图5是本发明实施例提供的两个微环谐振腔两个波导耦合的结构示意图。
图6是本发明实施例提供的两个微环谐振腔和两个直波导耦合结构的第一谐振腔内对泵浦光、信号光、转换光各自的能量谐振增强谱和相同信号光带宽下单个微环谐振腔耦合波导结构的最优能量谐振增强谱对比示意图。
图7是本发明提出的两个尺寸不同微环谐振腔耦合的结构和直波导、单个微环谐振腔、两个微环串联耦合的CROW结构、三个微环谐振腔并联耦合结构在不同带宽信号的全光波长转换效率对比示意图。
具体实施方式
为了使本发明的目的、技术方案及优点更加清楚明白，以下结合附图及实施例，对本发明进行进一步详细说明。应当理解，此处所描述的具体实施例仅仅用以解释本发明，并不用于限定本发明。
本发明先采用两个不同的谐振腔相互耦合，再采用两个波导对两谐振腔分别耦合；利用环的相互耦合和不同波导对各环的耦合带来的效果，使得系统能对大带宽信号获得很好的全光波长转换效率。本发明可以克服现有的全光波长方案存在的转换效率与转换带宽矛盾的问题，可以兼顾超高转换效率与大转换带宽且适用于实用场景；可以使整个系统性价比更好，尺寸更小且适用范围更广。
本发明提供的双谐振腔双波导耦合结构具备如下特点：(1)第一谐振腔与第二谐振腔的尺寸不同，第一谐振腔周长可以设置为第二谐振腔周长的整数倍；与此同时第一谐振腔和第二谐振腔的损耗越低越好，一般对使用材料损耗需要做到5dB/cm以下。(2)与第二谐振腔耦合的第二波导与第二谐振腔间耦合时要保证最后输出带宽比预期转换信号带宽大。(3)第一谐振腔与第二谐振腔之间的耦合要能保证两环耦合处的谐振峰产生轻微的模式劈裂。为达到该效果，需要使第一谐振腔与第二谐振腔之间的耦合强度值略大于第二谐振腔本征损耗、第二波导带来耦合损耗的总损耗与第一谐振腔本征损耗、第一波导带来耦合损耗的总损耗间差值的四分之一。例如，可将第一谐振腔与第二谐振腔之间的耦合强度值取为第二谐振腔本征损耗、第二波导带来耦合损耗的总损耗与第一谐振腔本征损耗、第一波导带来耦合损耗的总损耗间差值四分之一的1.1倍。(4)与第一谐振腔耦合的第一波导与第一谐振腔间耦合要保证达到临界耦合。通过调控第一波导和第一谐振腔的耦合强度，使第一波导带来的耦合损耗和系统其他整体损耗大致相等。此时能达到临界耦合，使在第一波导输入光在其输出口基本消光。
作为本发明的一个实施例，第一耦合系数远小于第二耦合系数和第三耦合系数，第三耦合系数大于第二耦合系数；其中，第一耦合系数是指第一波导与第一谐振腔之间的耦合系数，第二耦合系数是指第一谐振腔与第二谐振腔之间的耦合系数，第三耦合系数是指第二波导与第二谐振腔之间的耦合系数。
本发明提供的双谐振腔双波导耦合结构可以根据如下方法制备：
(1)确定转换信号光的带宽，比如，可以将带宽设定为40GHz；
(2)确定耦合系数，比如，可以将耦合系数设定为：第一耦合系数为0.1019，第二耦合系数为0.19，第三耦合系数为0.52；
(3)将两个尺寸不同的第一谐振腔、第二谐振腔和第一直波导、第二直波导分别耦合，由此构成双谐振腔双波导耦合结构。
按照上述方法发明出的两个谐振腔相互耦合的结构，从与第一谐振腔耦合的第一波导一侧输入能在第一谐振腔内谐振的泵浦光，由于两谐振腔尺寸不一样，泵浦光只能在第一谐振腔内谐振。再因为该直波导达到了临界耦合，使得泵浦光全部耦合到第一谐振腔内，在第一谐振腔内得到极大谐振增强。使得第一谐振腔内功率水平很高，导致四波混频效率很高。
与此同时，在与第二谐振腔耦合的第二波导同侧输入能在第一谐振腔和第二谐振腔内谐振的信号光。由于第一谐振腔和第二谐振腔的耦合，使得两者之间存在相互耦合的谐振峰，选用该峰处波长信号光，便能达到在两谐振腔内均能谐振的效果。由于第三耦合系数较大，可使得信号光所在的谐振峰具有远大于泵浦光所在谐振峰的带宽。再者，因为信号光能在第一谐振腔内进行谐振，导致第一谐振腔内存在泵浦光、信号光，且由于大谐振的高功率水平，使得四波混频效率很高，由此生成的转换光功率很高；从而得到了极高的全光波长转换效率，同时保证了信号光的大带宽。
本发明提出的用于提高全光波长转换效率的双谐振腔双波导耦合结构有着优异的全光波长转换效率，而且设计起来也十分方便。
为了更进一步的说明本发明提供的双谐振腔双波导耦合结构的技术优势，现将其同现有技术进行比较分析如下：
(1)对直波导的转换系统而言，本发明提出结构使用谐振腔进行作用，由于谐振腔内的谐振增强作用，比纯粹直波导增强大了很多倍，所以所需材料长度大大降低，从而导致该结构的集成性也很好。
(2)对单微环的转换系统而言，本发明提出的结构使用了两个谐振腔，两个直波导，可同时实现泵浦光功率的高增强和大带宽信号光功率的高增强，从而能得到高带宽的极高转换效率；而单微环系统只能实现低带宽信号光的高转换效率或高带宽信号光的低转换效率。由于使用谐振腔做全光波长转换时，带宽和谐振增强效应总是成反比的。本发明利用系统对泵浦光、信号光转换光的独立增强效应，在泵浦光处一昧的追求增强效应，在信号光、转换光处保证需求带宽下的最大谐振增强效应。本发明通过双环耦合将不同波长光谐振增强效应分离，使得所需带宽和最佳谐振增强效应能同时达成，打破了带宽和转换效率的矛盾，使得整个系统的全光波长转换效率提升了好几个量级。
(3)对多微环串联的结构系统(CROW)而言，本发明提出的结构是两个尺寸不同的谐振腔并联耦合，不仅可以使待转换信号的大带宽特性得到保持，同时因为两谐振腔的尺寸不一样，两谐振腔的耦合峰能做到部分耦合，在两腔耦合处谐振峰输入对应波长的信号光，在两腔未耦合且为大尺寸谐振腔的谐振峰处输入对应波长的泵浦光。便能通过耦合和非耦合条件来实现泵浦光和信号光的谐振增强的独立控制，使得整体转换效率大大提升。同时因为耦合谐振腔数目少，对工艺精度要求大大降低，且热稳定性也大大提升。
(4)对多微环并联的结构系统而言，现有技术中由于微环间间距不同导致的等效布拉格光栅谐振效应，实现的信号光带宽展宽现象，具体透射谱如图4所示，其并未对泵浦光增强效应进行本质改善。而本发明提出的结构包含了两谐振腔间的耦合，是串联的耦合结构，利用谐振腔耦合来扩展带宽，并且能实现泵浦光处的高谐振增强效应。与多微环并联结构两者原理不一，且本发明提出结构的效果更优。
如图5所示，使用两个损耗系数很低(波导损耗在5dB/cm以下)且半径不一的两个微环谐振腔相互耦合。由于微环谐振波长满足方程：
Figure BDA0002664742140000091
第m阶谐振波长由材料由效折射率neff和微环谐振腔长度L决定，对图1中两环有腔长L1、L2，通过选择材料和半径使两者之间具有一个对准的谐振峰，使得该谐振峰处对应波长能在双环内达到同时谐振。
一般可选用两材料相同、半径不一的微环，使其在泵浦光波长处均为谐振波长。例如对neff＝2.1003的材料，L1＝600um，L2＝200um的两环，1550nm处均为谐振波长。同时由于微环半径不一，其自由光谱范围(FSR)不一，存在着一些未对准的谐振峰，此时它们未耦合，互相影响极小，如图6中间峰所示。通过使输入泵浦光波导达到临界耦合，便可使环内谐振增强效应非常大，使得整体功率水平提高。
由于双环的耦合会导致在对准处的谐振峰有着很大的带宽，如图6左右两峰所示；再通过外加直波导进行侧面耦合，在与第一谐振腔耦合的第一波导中输入泵浦光，并在与第二谐振腔耦合的第二波导中输入信号光。第一谐振腔与第一波导的耦合系数为k1，传输系数为r1；第二谐振腔与第一谐振腔的耦合系数为k2，传输系数为r2；第二谐振腔与第二波导的耦合系数为k3，传输系数为r3；第一谐振腔的环程透过系数为a1,第二谐振腔的环程透过系数为a2，环的环程透过系数决定了其损耗大小：a＝exp(-βL2)，其中β为微环中的光场传输损耗系数，包括弯曲损耗，散射损耗等等，环的环程透过系数a与微环腔长和光场传输损耗系数β有关。
输入泵浦光波长为第一谐振腔谐振波长，但非第二谐振腔谐振波长，一般可为1550nm；输入信号光波长要在双环耦合的谐振波长处。信号光波长与泵浦光波长间隔为第一谐振腔波长FSR整数倍；输入泵浦光功率一般不会过高，一般在在50mW以下，信号光功率为泵浦光功率1％以下。
系统进行全光波长转换是由于微环内的三阶非线性效应——四波混频现象引起的；在同时输入泵浦光和信号光时，由于系统内增强导致的高功率使得四波混频现象显著发生，从而获得转换光。生成转换光与系统内的功率有关，微环系统全光波长转换效率
Figure BDA0002664742140000101
其中，P为泵浦光功率，γ为材料非线性系数，Leff为微环有效长度，Fp、Fs、Fi分别为系统对泵浦光、信号光和转换光的强度增益因子。
对单微环系统，有：
Figure BDA0002664742140000111
所以系统对泵浦光、信号光、转换光增益一致，且有限。
对双微环系统，有：
Figure BDA0002664742140000112
系统对泵浦光处增强有着独特的增强，可以预见的是，当：
Figure BDA0002664742140000113
时，Fp能取得最大值，即泵浦光达到了临界耦合，而与此同时，由于泵浦光从另一波导打入，能保证高带宽。所以与相同单环系统相比双环系统的泵浦光处得到了极大的增强。
在设计好相应参数，使系统满足
Figure BDA0002664742140000114
此时整个系统的转换效率达到最大值，如表1所示。
上述系统的一组具体参数值由下表1给出：
Figure BDA0002664742140000115
表1
由此可见，相比单环系统，本发明给出的波长转换方案可在保证大带宽的情况下将转换效率增强两个数量级以上。
图7给出了一组不同带宽下，用本发明提出的两个尺寸不同微环谐振腔耦合结构的全光转换效率和直波导、单个微环谐振腔、两个微环串联耦合的CROW结构、3个微环谐振腔并联耦合结构的全光波长转换效率对比图。对比发现，使用本发明提出的结构模型来做全光波长转换有着无可比拟的巨大优势。
输入泵浦光波长在第一谐振腔能产生谐振，但不会在第二谐振腔内谐振；输入的信号光波长在第一谐振腔和第二谐振腔内均能谐振。此时，由于和两微环耦合的波导耦合系数不同，且泵浦光、信号光分别从两波导输入。这样能带来的好处是，将泵浦光和信号光分离开，对泵浦光保证极强的增强效应，对信号光能保证很大的带宽和该带宽下最强的增强效应。由此可在得到很好全光波长转换效率前提下，同时保证转换信号光的调制速率。还可通过设计双谐振腔的损耗系数和尺寸大小，以及它们之间的耦合系数，来实现特定波长、特定带宽信号光上的全光波长转换。
对于微环的选取，本发明的结构适用于极大数微环结构，如基于SOI芯片制作的Si基微环、Si3N4微环、光子晶体微环以及陶瓷烧结而成的SiO2微环均可。
由此，本发明便可以通过这样的两个微环谐振腔和两个直波导相互耦合结构来大大提高全光波长转换效率。
本领域的技术人员容易理解，以上所述仅为本发明的较佳实施例而已，并不用以限制本发明，凡在本发明的精神和原则之内所作的任何修改、等同替换和改进等，均应包含在本发明的保护范围之内。

Claims (10)

1.一种用于提高全光波长转换效率的双谐振腔双波导耦合结构，其特征在于，包括：第一谐振腔，仅与所述第一谐振腔耦合且耦合系数为第一耦合系数的第一波导，与所述第一谐振腔耦合且耦合系数为第二耦合系数的第二谐振腔，仅与所述第二谐振腔耦合且耦合系数为第三耦合系数的第二波导；
所述第一谐振腔的半径与所述第二谐振腔的半径不同；
所述第一波导与所述第一谐振腔之间的耦合为临界耦合。
2.如权利要求1所述的双谐振腔双波导耦合结构，其特征在于，所述第一谐振腔的周长为所述第二谐振腔周长的整数倍。
3.如权利要求2所述的双谐振腔双波导耦合结构，其特征在于，所述第一谐振腔和所述第二谐振腔的损耗越低越好，所述第一谐振腔和所述第二谐振腔所使用的材料损耗为5dB/cm以下。
4.如权利要求1-3任一项所述的双谐振腔双波导耦合结构，其特征在于，所述第二波导与所述第二谐振腔的耦合使得输出带宽比预期转换信号带宽大。
5.如权利要求1-4任一项所述的双谐振腔双波导耦合结构，其特征在于，所述第一谐振腔与所述第二谐振腔之间的耦合能保证耦合处的谐振峰产生轻微的模式劈裂。
6.如权利要求5所述的双谐振腔双波导耦合结构，其特征在于，所述第一谐振腔与所述第二谐振腔之间的耦合强度值略大于第一损耗与第二损耗之间差值的四分之一；
其中所述第一损耗为第二谐振腔本征损耗和第二波导带来耦合损耗的总损耗；
所述第二损耗为第一谐振腔本征损耗和第一波导带来耦合损耗的总损耗。
7.如权利要求1-6任一项所述的双谐振腔双波导耦合结构，其特征在于，通过调控第一波导和第一谐振腔之间的耦合强度，使第一波导带来的耦合损耗和系统其他整体损耗相等。
8.如权利要求1-7任一项所述的双谐振腔双波导耦合结构，其特征在于，所述第一耦合系数小于所述第二耦合系数和所述第三耦合系数，且所述第三耦合系数大于所述第二耦合系数。
9.如权利要求1-8任一项所述的双谐振腔双波导耦合结构，其特征在于，工作时，从第一波导一侧输入能在第一谐振腔内谐振的泵浦光，所述泵浦光只在第一谐振腔内谐振，且所述泵浦光全部耦合到第一谐振腔内并在第一谐振腔内得到极大谐振增强，使得第一谐振腔内功率水平很高，四波混频效率很高；
在第二波导同侧输入能在第一谐振腔和第二谐振腔内谐振的信号光，所述信号光的波长为所述第一谐振腔和第二谐振腔相互耦合的谐振峰处对应的波长，由于信号光能在第一谐振腔内进行谐振使得第一谐振腔内存在泵浦光和信号光，大谐振的高功率水平使得四波混频效率很高，由此生成的转换光功率很高，从而得到了极高的全光波长转换效率，保证了信号光的大带宽。
10.如权利要求9所述的双谐振腔双波导耦合结构，其特征在于，所述信号光所在的谐振峰具有远大于泵浦光所在谐振峰的带宽。
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