CN114755756B - 一种基于平面光波导的微腔光学滤波器 - Google Patents
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Abstract
一种基于平面光波导的微腔光学滤波器，包括衬底、脊形芯层光波导、平面芯层光波导以及在平面芯层光波导内的四个反射曲面镜；所述脊形芯层光波导和平面芯层光波导设置在衬底上表面，脊形芯层光波导上设有输入端口、下降端口和直通端口，输入端口的宽度和输入光波的宽度一致，直通端口用于滤波后的目标光波输出，下降端口用于滤波后其他波长的光波输出；所述四个反射曲面镜构筑成平面微纳微腔，使得通过脊形芯层光波导进入平面芯层光波导的光波在平面微纳微腔内被循环反射并发生共振实现滤波。本发明通过平面芯层光波导和脊形芯层光波导的配合以及平面微纳微腔的共振滤波，较于传统的基于脊形光波导的光学滤波器，具有更加优异的综合性能。
Description
技术领域
本发明属于光电集成芯片领域，涉及光电集成芯片中的新型光滤波器件，具体的为一种基于平面光波导的微腔光学滤波器。
背景技术
光学滤波器是一种用来进行波长选择的器件，该器件具有光谱选择性。作为全光通信系统和光学集成电路中的关键部件之一，它可以改变光束原有的光谱分布，从众多波长中挑选出所需要的波长，并拒绝除此之外的光通过，从而实现波长选择的目的。
1550nm半导体激光器作为与光集成电路结合，是集成光学滤波器件的良好平台，具有较高的信号传输效率，对新一代光通信技术有重要意义。传统的光学滤波器有马赫-曾德尔干涉仪滤波器、阵列波导光栅滤波器和微环滤波器。然而，所有这些上述结构都是基于脊形波导的，由于脊形波导的两侧存在着粗糙壁，从而限制了它们的综合性能。
发明内容
本发明的目的是针对当前现有的基于脊形光波导的光学滤波器综合性能较差的问题，提出一种基于平面光波导的微腔光学滤波器，相较于传统的基于脊形光波导的光学滤波器，具有更加优异的综合性能。
为了实现上述目的，本发明所采用的技术方案是：一种基于平面光波导的微腔光学滤波器，包括衬底、脊形芯层光波导、平面芯层光波导以及在平面芯层光波导内的四个反射曲面镜；
所述脊形芯层光波导和平面芯层光波导设置在衬底上表面，脊形芯层光波导上设有输入端口、下降端口和直通端口，输入端口的宽度和输入光波的宽度一致，直通端口用于滤波后的目标光波输出，下降端口用于滤波后其他波长的光波输出；
所述四个反射曲面镜构筑成平面微纳微腔，使得通过脊形芯层光波导进入平面芯层光波导的光波在平面微纳微腔内被循环反射并发生共振实现滤波。
作为上述技术方案的一种具体实施方式，所述脊形芯层光波导有三个，分别作为光波的输入端口、直通端口和下降端口，且输入端口和下降端口设置在平面芯层光波导的同一侧，并相互垂直，直通端口设置在平面芯层光波导的另一侧。
进一步的，所述四个反射曲面镜包括按照顺时针或逆时针的方向首尾相接排列的部分反射曲面镜Ⅰ、部分反射曲面镜Ⅱ、全内反射曲面镜Ⅰ和全内反射曲面镜Ⅱ；部分反射曲面镜Ⅰ的中点到部分反射曲面镜Ⅱ的中点的距离和全内反射曲面镜Ⅰ的中点到全内反射曲面镜Ⅱ的中点的距离均为b，部分反射曲面镜Ⅱ的中点到全内反射曲面镜Ⅰ的中点的距离和部分反射曲面镜Ⅰ的中点到全内反射曲面镜Ⅱ的中点的距离均为a，(2a+2b)＝mλ/n，其中m是整数，λ是输入光波的波长，n是平面芯层光波导的有效折射率；所述部分反射曲面镜Ⅰ为凹透镜，使得输入光波经部分反射曲面镜Ⅰ反射后一部分光波被导向下降端口，另一部分光波透过部分反射曲面镜Ⅰ进入所述的平面微纳微腔发生共振。
作为上述技术方案的另一实施方式，所述脊形芯层光波导有两个，并位于平面芯层光波导的上方，输入端口与下降端口共用同一个脊形芯层光波导，且分布在同一脊形芯层光波导的两端，直通端口在另一脊形芯层光波导且位于靠近输入端口的一端。
进一步的，所述四个反射曲面镜均为全内反射曲面镜Ⅲ，并按照顺时针或逆时针的方向首尾相接排列，任意两个相邻的全内反射曲面镜Ⅲ中点的距离为a，并满足4a＝mλ/n，其中m是整数，λ是输入光波的波长，n是平面芯层光波导的有效折射率。
更进一步的，其中一个脊形芯层光波导设置在两个相邻全内反射曲面镜Ⅲ中点连线的正上方，另一个脊形芯层光波导设置在另两个相邻全内反射曲面镜Ⅲ中点连线的正上方，每个脊形芯层光波导平行于下方相应两个全内反射曲面镜Ⅲ的中点连线。
以上方案中，所述衬底的材料为二氧化硅、蓝宝石或石英玻璃。
以上方案中，所述平面芯层光波导的厚度小于1μm；平面芯层光波导的材料为硅、铌酸锂或Ⅲ-Ⅴ族化合物半导体材料，其中的Ⅲ-Ⅴ族化合物半导体材料为氮化硅、砷化镓、磷化铟或磷化镓。。
以上方案中，所述脊形芯层光波导的厚度小于1μm；所述脊形芯层光波导的材料为硅、铌酸锂或Ⅲ-Ⅴ族化合物半导体材料，Ⅲ-Ⅴ族化合物半导体材料为氮化硅、砷化镓、磷化铟或磷化镓。
以上方案中，所述反射曲面镜的材料为氧化物绝缘体、SU-8、PDMS或聚酰亚胺，或者反射曲面镜的内部为充有空气的空腔。
以上方案中，所述衬底、脊形芯层光波导和平面芯层光波导外包覆光波导包层，光波导包层的有效折射率小于衬底、脊形芯层光波导和平面芯层光波导的有效折射率。
进一步的，所述光波导包层的材料为氧化物绝缘体、SU-8、PDMS或聚酰亚胺。
本发明的基本原理：通过脊形芯层光波导将输入光波引入平面芯层光波导，并使光波在平面芯层光波导中的由四个反射曲面镜构筑的平面微纳微腔中循环反射从而发生共振，以实现波长选择和滤波的目的。
本发明的有益效果是：本发明提供一种基于平面光波导的微腔光学滤波器，可在光集成芯片中作为波长选择器件使用。通过对平面光波导与平面光波导内的由曲面镜构成的平面微腔进行参数设计，使光波在平面光波导内发生共振，最终使特定波长的光波从直通端口输出，完成光波滤波的功能；本发明通过引入平面芯层光波导与脊形芯层光波导配合，替代了传统的基于光波导的光学滤波器中的全脊形波导结构，并获得了优于传统波导基光学滤波器器件的综合性能；综上所述，本发明提出了一种性能强悍、结构紧凑、设计新颖的光学滤波器，将其集成运用于光集成芯片，可以提升芯片的运算效率，具有很高的实际应用价值。
附图说明
图1为实施例1中本发明的微腔光学滤波器的结构示意图；
图2为实施例1中本发明的微腔光学滤波器的波导芯层俯视图；
图3为实施例1中本发明的微腔光学滤波器在1360nm～1625nm波段波长选择效果的计算结果；
图4为实施例1中本发明的微腔光学滤波器在1540nm～1560nm波段波长选择效果的计算结果；
图5为实施例1中本发明的微腔光学滤波器在1550nm横电场高斯光波输入时的光场剖面图；
图6为实施例3中本发明的微腔光学滤波器的结构示意图；
图7为实施例3中本发明的微腔光学滤波器的y方向俯视图；
图8为实施例3中本发明的微腔光学滤波器的x方向正视图；
图中标记：1、衬底，2、脊形芯层光波导，3、光波导包层，4、平面芯层光波导，5、输入端口，6、下降端口，7、直通端口，8、部分反射曲面镜Ⅰ，9、部分反射曲面镜Ⅱ，10、全内反射曲面镜Ⅰ，11、全内反射曲面镜Ⅱ，12、全内反射曲面镜Ⅲ。
具体实施方式
下面结合附图和实施例对本发明作进一步的详细说明，但并不作为对发明做任何限制的依据。
实施例1：参照附图1、2所示，一种基于平面光波导的微腔光学滤波器，包括衬底1、脊形芯层光波导2、平面芯层光波导4、部分反射曲面镜、全内反射曲面镜和光波导包层3。所述衬底1材料通常为氧化物绝缘体，其厚度不限；所述脊形芯层光波导2和平面芯层光波导4的材料通常为硅、铌酸锂，或氮化硅、砷化镓、磷化铟、磷化镓等Ⅲ-Ⅴ族化合物半导体材料，设置于衬底1表面之上；所述脊形芯层光波导2有三个，设置在平面芯层光波导4的外围，并分别作为输入端口5、直通端口7和下降端口6，其中作为输入端口5和下降端口6的两个脊形芯层光波导2可以设置为一体；进一步的，输入端口5和下降端口6设置在平面芯层光波导4的同一侧，并相互垂直，直通端口7设置在平面芯层光波导4的另一侧；所述部分反射曲面镜和所述全内反射曲面镜设置在平面芯层光波导4中，其材料通常为氧化物绝缘体、SU-8、PDMS、PI(聚酰亚胺)等聚合物或空气(即曲面镜具有充有空气的空腔)；所述部分反射曲面镜包括部分反射曲面镜Ⅰ8和部分反射曲面镜Ⅱ9，所述全内反射曲面镜包括全内反射曲面镜Ⅰ10和全内反射曲面镜Ⅱ11，部分反射曲面镜Ⅰ8、部分反射曲面镜Ⅱ9、全内反射曲面镜Ⅰ10和全内反射曲面镜Ⅱ11按照顺时针的方向首尾相接排列；部分反射曲面镜Ⅰ8具有凹透镜的外形特征，输入光波从输入端口5输入，光波宽度与输入端口5的宽度一致，光波被导向部分反射曲面镜Ⅰ8，经部分反射曲面镜Ⅰ8反射后一部分光波导向下降端口6，另一部分光波透过部分反射曲面镜Ⅰ8进入平面芯层光波导4区域，按照“部分反射曲面镜Ⅱ9-全内反射曲面镜Ⅰ10-全内反射曲面镜Ⅱ11-部分反射曲面镜Ⅰ8-部分反射曲面镜Ⅱ9……”的顺序被曲面镜循环反射，最终光波在平面芯层光波导4内发生共振，从而完成滤波，目标波长的光波从直通端口7输出，其他光波从下降端口6输出，该过程可参考图2所示内容；所述衬底1、脊形芯层光波导2和平面芯层光波导4外包覆光波导包层3，为了其他结构显示方便，图1中的光波导包层3仅显示一部分，光波导包层3的有效折射率小于衬底1、脊形芯层光波导2和平面芯层光波导4的有效折射率，所述光波导包层3的材料通常为氧化物绝缘体、SU-8、PDMS、PI(聚酰亚胺)等聚合物或空气(此时衬底和各光波导裸露在空气中)，其厚度不限。
实施例2：下面对实施例1所述的微腔光学滤波器的设置方法进行进一步的说明。
步骤一，形成半导体衬底1。本实施例中，所述衬底1的材料为二氧化硅，其折射率为1.45，其厚度为2μm。
作为替换，所述衬底1的材料还可以是蓝宝石、石英玻璃材料等。
步骤二，在所述衬底1上形成平面芯层光波导4。本实施例中，所述平面芯层光波导4的材料为硅，其厚度为0.22μm，其有效折射率为2.85。
作为替换，所述衬底1的材料还可以是氮化硅、砷化镓、磷化铟、磷化镓等Ⅲ-Ⅴ族化合物半导体材料或铌酸锂，厚度＜1μm。
步骤三，在平面芯层光波导4内形成部分反射曲面镜Ⅰ8、部分反射曲面镜Ⅱ9、全内反射曲面镜Ⅰ10和全内反射曲面镜Ⅱ11，四个曲面镜按照顺时针方向排列，每个曲面镜中心处的半径为R(如图3所示)，进一步的，如图2所示，部分反射曲面镜Ⅰ8的中点h到部分反射曲面镜Ⅱ9的中点i的距离和全内反射曲面镜Ⅰ10的中点j到全内反射曲面镜Ⅱ11的中点k的距离均为b，部分反射曲面镜Ⅱ9的中点i到全内反射曲面镜Ⅰ10的中点j的距离和部分反射曲面镜Ⅰ8的中点h到全内反射曲面镜Ⅱ11的中点k的距离均为a，(2a+2b)＝mλ/n，其中m是整数，λ是输入光波的波长，n是平面芯层光波导4的有效折射率；
所述部分反射曲面镜Ⅰ8的俯视图形状为凹透镜，宽度方向中点处的厚度为0.34μm以内，优选为0.104μm；所述部分反射曲面镜Ⅱ9的俯视图形状为拱形，宽度方向上各处的厚度相同，为0.34μm以内，优选为0.104μm；所述全内反射曲面镜Ⅰ10和全内反射曲面镜Ⅱ11的俯视图形状为拱形，宽度方向上各处的厚度相同，大于0.35μm，优选为0.5μm。
具体的，本实施例中，m＝16，λ＝1550nm，n＝2.85，a＝b＝4.33μm。优选的，m可以是其他整数，λ可以是1360nm～1625nm，n取决于步骤二中的平面芯层光波导的材料，a和b满足步骤三中上述的公式即可。
步骤四，在所述衬底上形成三个脊形芯层光波导2，并作为输入端口5、直通端口7和输出端口6。本实施例中，所述脊形芯层光波导2的材料为硅，其厚度为0.22μm，其有效折射率为2.85。输入端口5的宽度为1.8μm，直通端口7的宽度为2.4μm，下降端口6的宽度为1.8μm。
可替换的，所述衬底1的材料还可以是氮化硅、砷化镓、磷化铟、磷化镓等Ⅲ-Ⅴ族化合物半导体材料或铌酸锂，厚度＜1μm。
可替换的，输入端口5的宽度还可以在1.2～3μm之间，直通端口7的宽度还可以在1.2～5μm之间，且大于输入端口5的宽度，下降端口6的宽度还可以在1.2～3μm之间，与输入端口5的宽度相等。
步骤五，在所述衬底1、所述平面芯层光波导4、所述脊形芯层光波导2上形成光波导包层3，在本实施例中，光波导包层3的材料为空气，即可以将衬底1、平面芯层光波导4和脊形芯层光波导2裸露在空气中，此时，空气的折射率小于衬底及各芯层光波导的有效折射率。
可替换的，光波导包层3的材料还可以是二氧化硅、石英玻璃或SU-8、PDMS、PI(聚酰亚胺)等聚合物，厚度不限。
步骤六：利用基于时域有限差分法Rsoft仿真软件计算提出的光波导滤波器的波长选择性能，根据计算结果显示，(如图3、图4，横坐标为波长，单位为微米，纵坐标为波长选择直通端口处的归一化光波能量)本发明提出的光波滤波器，可以针对包含E、S、C、L、U通信波段的1320nm～1625nm波长频带内进行光波进行优秀的波长选择，并且在1550nm波段具有良好的表征。
步骤七，分析计算本发明提出的光学滤波器的综合性能。在1320nm～1625nm波段，计算得到细度为13.48，半高全宽为37.08nm，自由光谱范围为2.75nm，消光比约为27dB。在1540nm～1560nm波段，计算得到半高全宽和插入损耗分别为2.7nm和1.84dB。其性能优于传统的基于脊形光波导的光学滤波器。
步骤八，利用基于时域有限差分法Rsoft仿真软件计算本发明提出的基于平面光波导的微腔光学滤波器的性能，1550nm波长的横电场高斯光波进行验证性分析(如图5所示)，根据仿真出光场的分布结果，直通端口处有较强的光场强度，符合步骤三中的结果。
本实施例中，本发明的光学滤波器的面积在9μm×9μm以下，结构紧凑。
实施例3：如图6-8所示，一种基于平面光波导的微腔光学滤波器，包括衬底1、脊形芯层光波导2、平面芯层光波导4、四个全内反射曲面镜Ⅲ12和光波导包层(图中未示出)。其中衬底1、脊形芯层光波导2、平面芯层光波导4、全内反射曲面镜Ⅲ12和光波导包层的材料与实施例1、2相同。
四个全内反射曲面镜Ⅲ12按照顺时针或逆时针的方向首尾相接排列，构筑成平面微纳微腔，使得通过脊形芯层光波导2进入平面芯层光波导4的光波在平面微纳微腔内被循环反射并发生共振实现滤波。四个全内反射曲面镜Ⅲ12中，任意两个相邻的全内反射曲面镜Ⅲ12中点的距离为a，并满足4a＝mλ/n，其中m是整数，λ是输入光波的波长，n是平面芯层光波导4的有效折射率。
本实施例中的脊形芯层光波导2设置有两个，并平行间隔设置在平面芯层光波导4的上方，四个全内反射曲面镜Ⅲ12形成于平面芯层光波导4内。与实施例1、2类似，光波的输入端口5、下降端口6和直通端口7均设置在脊形芯层光波导2上，具体的，输入端口5和下降端口6共用一个脊形芯层光波导2，且分布在同一脊形芯层光波导2的两端，直通端口7设置在另一个脊形芯层光波导2上靠近所述输入端口5的一端。输入光波从输入端口5入射，光波宽度和输入端口5的宽度一致，一部分光波在脊形芯层光波导2内行进一段光程后耦合至平面芯层光波导4中，并被导向全内反射曲面镜Ⅲ12，被4个全内反射曲面镜Ⅲ12循环反射，最终光波在平面芯层光波导4内的平面微纳微腔中发生共振，并耦合至另一个脊形芯层光波导2中输出，从而完成滤波。目标波长的光波从直通端口7输出，另一部分光波从下降端口6输出。
进一步的，所述的两个脊形芯层光波导2中，其中一个脊形芯层光波导2设置在两个相邻全内反射曲面镜Ⅲ12中点连线的正上方，另一个脊形芯层光波导2设置在另两个相邻全内反射曲面镜Ⅲ12中点连线的正上方，每个脊形芯层光波导2平行于下方相应两个全内反射曲面镜Ⅲ12的中点连线。脊形芯层光波导2和平面芯层光波导4之间的距离为d，d不大于0.4μm。
实施例4：上述实施例3中的基于平面光波导的微腔光学滤波器可以按照以下步骤进行设置：
步骤一：形成半导体衬底1。本实施例中，所述衬底1的材料为二氧化硅，其折射率为1.45，其厚度为2μm。所述衬底1的材料还可以是蓝宝石、石英玻璃材料。
步骤二：在所述衬底1上形成平面光波导芯层4。本实施例中，所述平面芯层光波导4的材料为硅，其厚度为0.22μm，其有效折射率为2.85。所述平面芯层光波导4的材料还可以是氮化硅、砷化镓、磷化铟、磷化镓等Ⅲ-Ⅴ族化合物半导体材料或铌酸锂，厚度＜1μm。
步骤三：在平面芯层光波导4内形成4个全内反射曲面镜Ⅲ，4个全内反射曲面镜Ⅲ12呈旋转对称摆放，半径为R，依次首尾相接。每2个相邻的全内反射曲面镜Ⅲ12的中点之间的距离是a，为满足腔内共振，4a＝mλ/n，其中m是整数，λ是输入波长，n是平面芯层光波导4的有效折射率。本实施例中，m＝16,λ＝1550nm,n＝2.85，a＝4.33μm。可选择的，m可以是其他整数，λ可以是1360nm～1625nm，n取决于步骤二中的平面光波导芯层4的材料，a满足步骤三中所述的公式即可。本实施例中，全内反射曲面镜Ⅲ12的材料为空气(即曲面镜具有充有空气的空腔)。或者，全内反射曲面镜Ⅲ12材料还可以是二氧化硅、石英玻璃或SU-8、PDMS、PI(聚酰亚胺)等聚合物。所述全内反射曲面镜Ⅲ12的俯视图形状为拱形，宽度为0.5μm，或者，其宽度可以在0.35μm～无穷大之间选择。
步骤四：在所述衬底1的平面芯层光波导4上方上形成2个尺寸相同的脊形芯层光波导2，并作为输入端口5、下降端口6和直通端口7，输入端口5与下降端口6共用同一个脊形芯层光波导2，且分布在同一脊形芯层光波导2的两端，直通端口7在另一脊形芯层光波2导且与靠近输入端口5的一端。本实施例中，所述脊形芯层光波导2的位置位于两个相邻的全内反射曲面镜Ⅲ12中点连线的正上方，且两个脊形芯层光波导2呈对称分布，脊形芯层光波导2和平面芯层光波导4之间留有间距为d的间隙，根据实际使用情况d可以在0～0.4μm取值，本实施例优选为0.05μm。
本实施例中，所述脊形芯层光波导2的材料为硅，其厚度为0.22μm。所述脊形芯层光波导2的材料还可以是氮化硅、砷化镓、磷化铟、磷化镓等Ⅲ-Ⅴ族化合物半导体材料或铌酸锂，厚度＜1μm。本实施例中，脊形芯层光波导2上的输入端口5的宽度为1.2～3μm之间，优选为1.8μm。
步骤五：在所述衬底1、所述平面芯层光波导4、所述脊形芯层光波导2上形成光波导包层(图中未示出，可参考实施例1、2)。本实施例中，光波导包层的材料为空气，或者是二氧化硅、石英玻璃或SU-8、PDMS、PI(聚酰亚胺)等聚合物，厚度不限。
步骤六：本实施例中，利用基于时域有限差分法Rsoft仿真软件计算本发明提出的基于平面光波导的微腔光学滤波器的波长选择性能，其具有与实施例2相似的性能。
以上实施例仅用以说明本发明的技术方案而非对其进行限制，所属领域的普通技术人员应当理解，参照上述实施例可以对本发明的具体实施方式进行修改或者等同替换，这些未脱离本发明精神和范围的任何修改或者等同替换均在申请待批的权利要求保护范围之内。
Claims (8)
1.一种基于平面光波导的微腔光学滤波器，其特征在于：包括衬底、脊形芯层光波导、平面芯层光波导以及在平面芯层光波导内的四个反射曲面镜；
所述脊形芯层光波导和平面芯层光波导设置在衬底上表面，所述脊形芯层光波导有三个，设置在平面芯层光波导的外围，分别作为光波的输入端口、直通端口和下降端口，且输入端口和下降端口设置在平面芯层光波导的同一侧，并相互垂直，直通端口设置在平面芯层光波导的另一侧；输入端口的宽度和输入光波的宽度一致，直通端口用于滤波后的目标光波输出，下降端口用于滤波后其他波长的光波输出；
所述四个反射曲面镜构筑成平面微纳微腔，使得通过脊形芯层光波导进入平面芯层光波导的光波在平面微纳微腔内被循环反射并发生共振实现滤波；
所述四个反射曲面镜包括按照顺时针或逆时针的方向首尾相接排列的部分反射曲面镜Ⅰ、部分反射曲面镜Ⅱ、全内反射曲面镜Ⅰ和全内反射曲面镜Ⅱ；部分反射曲面镜Ⅰ的中点到部分反射曲面镜Ⅱ的中点的距离和全内反射曲面镜Ⅰ的中点到全内反射曲面镜Ⅱ的中点的距离均为b，部分反射曲面镜Ⅱ的中点到全内反射曲面镜Ⅰ的中点的距离和部分反射曲面镜Ⅰ的中点到全内反射曲面镜Ⅱ的中点的距离均为a，（2a+2b）=mλ/n，其中m是整数，λ是输入光波的波长，n是平面芯层光波导的有效折射率；所述部分反射曲面镜Ⅰ为凹透镜，使得输入光波经部分反射曲面镜Ⅰ反射后一部分光波被导向下降端口，另一部分光波透过部分反射曲面镜Ⅰ进入所述的平面微纳微腔发生共振。
2.一种基于平面光波导的微腔光学滤波器，其特征在于：包括衬底、脊形芯层光波导、平面芯层光波导以及在平面芯层光波导内的四个反射曲面镜；
所述脊形芯层光波导和平面芯层光波导设置在衬底上表面，所述脊形芯层光波导有两个，并位于平面芯层光波导的上方，输入端口与下降端口共用同一个脊形芯层光波导，且分布在同一脊形芯层光波导的两端，直通端口在另一脊形芯层光波导且位于靠近输入端口的一端；输入端口的宽度和输入光波的宽度一致，直通端口用于滤波后的目标光波输出，下降端口用于滤波后其他波长的光波输出；
所述四个反射曲面镜构筑成平面微纳微腔，使得通过脊形芯层光波导进入平面芯层光波导的光波在平面微纳微腔内被循环反射并发生共振实现滤波；
所述四个反射曲面镜均为全内反射曲面镜Ⅲ，并按照顺时针或逆时针的方向首尾相接排列，任意两个相邻的全内反射曲面镜Ⅲ中点的距离为a，并满足4a= mλ/n，其中m是整数，λ是输入光波的波长，n是平面芯层光波导的有效折射率；
其中一个脊形芯层光波导设置在两个相邻全内反射曲面镜Ⅲ中点连线的正上方，另一个脊形芯层光波导设置在另两个相邻全内反射曲面镜Ⅲ中点连线的正上方，每个脊形芯层光波导平行于下方相应两个全内反射曲面镜Ⅲ的中点连线。
3.根据权利要求1或2所述的一种基于平面光波导的微腔光学滤波器，其特征在于：所述衬底的材料为二氧化硅、蓝宝石或石英玻璃。
4.根据权利要求1或2所述的一种基于平面光波导的微腔光学滤波器，其特征在于：所述平面芯层光波导的厚度小于1μm；平面芯层光波导的材料为硅、铌酸锂或Ⅲ-Ⅴ族化合物半导体材料，其中的Ⅲ-Ⅴ族化合物半导体材料为氮化硅、砷化镓、磷化铟或磷化镓。
5.根据权利要求1或2任一项所述的一种基于平面光波导的微腔光学滤波器，其特征在于：所述脊形芯层光波导的厚度小于1μm；所述脊形芯层光波导的材料为硅、铌酸锂或Ⅲ-Ⅴ族化合物半导体材料，Ⅲ-Ⅴ族化合物半导体材料为氮化硅、砷化镓、磷化铟或磷化镓。
6.根据权利要求1或2所述的一种基于平面光波导的微腔光学滤波器，其特征在于：所述反射曲面镜的材料为氧化物绝缘体、SU-8、PDMS或聚酰亚胺，或者反射曲面镜的内部为充有空气的空腔。
7.根据权利要求1或2所述的一种基于平面光波导的微腔光学滤波器，其特征在于：所述衬底、脊形芯层光波导和平面芯层光波导外包覆光波导包层，光波导包层的有效折射率小于衬底、脊形芯层光波导和平面芯层光波导的有效折射率。
8.根据权利要求7所述的一种基于平面光波导的微腔光学滤波器，其特征在于：所述光波导包层的材料为氧化物绝缘体、SU-8、PDMS或聚酰亚胺。
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