CN117561463A - 脊形波导、微环谐振器、可调光延迟线及芯片 - Google Patents

脊形波导、微环谐振器、可调光延迟线及芯片 Download PDF

Info

Publication number
CN117561463A
CN117561463A CN202180099298.4A CN202180099298A CN117561463A CN 117561463 A CN117561463 A CN 117561463A CN 202180099298 A CN202180099298 A CN 202180099298A CN 117561463 A CN117561463 A CN 117561463A
Authority
CN
China
Prior art keywords
section
straight
ridge
waveguide
linear
Prior art date
Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
Pending
Application number
CN202180099298.4A
Other languages
English (en)
Inventor
牛犇
Current Assignee (The listed assignees may be inaccurate. Google has not performed a legal analysis and makes no representation or warranty as to the accuracy of the list.)
Suteng Innovation Technology Co Ltd
Original Assignee
Suteng Innovation Technology Co Ltd
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by Suteng Innovation Technology Co Ltd filed Critical Suteng Innovation Technology Co Ltd
Publication of CN117561463A publication Critical patent/CN117561463A/zh
Pending legal-status Critical Current

Links

Classifications

    • G—PHYSICS
    • G02—OPTICS
    • G02B—OPTICAL ELEMENTS, SYSTEMS OR APPARATUS
    • G02B6/00—Light guides; Structural details of arrangements comprising light guides and other optical elements, e.g. couplings
    • G02B6/10—Light guides; Structural details of arrangements comprising light guides and other optical elements, e.g. couplings of the optical waveguide type
    • G02B6/12—Light guides; Structural details of arrangements comprising light guides and other optical elements, e.g. couplings of the optical waveguide type of the integrated circuit kind
    • G02B6/122—Basic optical elements, e.g. light-guiding paths
    • G02B6/125—Bends, branchings or intersections
    • G—PHYSICS
    • G02—OPTICS
    • G02B—OPTICAL ELEMENTS, SYSTEMS OR APPARATUS
    • G02B6/00—Light guides; Structural details of arrangements comprising light guides and other optical elements, e.g. couplings
    • G02B6/24—Coupling light guides
    • G02B6/26—Optical coupling means
    • G02B6/28—Optical coupling means having data bus means, i.e. plural waveguides interconnected and providing an inherently bidirectional system by mixing and splitting signals

Landscapes

  • Physics & Mathematics (AREA)
  • General Physics & Mathematics (AREA)
  • Optics & Photonics (AREA)
  • Engineering & Computer Science (AREA)
  • Microelectronics & Electronic Packaging (AREA)
  • Optical Integrated Circuits (AREA)

Abstract

一种脊形波导(100)、微环谐振器(10)、可调光延迟线(20)及芯片，其中，脊形波导(100)包括:弯曲部(110)，弯曲部(110)包括圆弧段(111)和两个弧形过渡段(112)，两个弧形过渡段(112)分别位于圆弧段(111)的两端且均与圆弧段(111)连接，每个弧形过渡段(112)自连接圆弧段(111)的一端至远离圆弧段(111)的一端的方向上，弧形过渡段(112)的曲率半径由与圆弧段(111)的曲率半径相等逐渐变化至无穷大。通过将脊形波导(100)的弯曲部(110)设置成包括弧形过渡段(112)，且弧形过渡段(112)的曲率半径为渐变形式，能够大大缩减弯曲部的传输损耗，使得在相同的弯曲损耗下,脊形波导(100)的尺寸可以设计的更小，进而能够实现设备的小型化。

Description

脊形波导、微环谐振器、可调光延迟线及芯片 技术领域
本申请涉及光器件技术领域，尤其涉及一种脊形波导、微环谐振器、可调光延迟线及芯片。
背景技术
波导包括有条形波导100a’和脊形波导100b’，波导一般设置于隔离层200’上，隔离层200’设置于衬底300’上。具体地，参见图1，条形波导100a’的截面一般呈矩形；参见图2，脊形波导100b’由于包括底部110b’和凸设于所述底部110b’的脊部120b’，因此截面一般呈台阶形。在相同的工艺条件下，条形波导100a’的传输损耗较大，导致由条形波导100a’组成的光延迟线的损耗较大，限制了条形波导100a’的最大长度和应用场景；然而，条形波导100a’相对于脊形波导100b’而言，条形波导100a’的光模场束缚能力较强，能够实现半径较小的低损耗弯曲波导。因此，为了达到相同的弯曲损耗，圆弧形的脊型弯曲波导一般要比圆弧形的条形弯曲波导的半径大得多，如此，基于脊形波导100b’的光延迟线的尺寸大大增加，制造成本较高。
发明内容
本申请实施例提供了一种脊形波导、微环谐振器、可调光延迟线及芯片，通过将脊形波导的弯曲部设置成包括弧形过渡段，且弧形过渡段的曲率半径为渐变形式，能够大大缩减弯曲部的传输损耗，使得在相同的弯曲损耗下，脊形波导的尺寸可以设计的更小，进而能够实现设备的小型化。所述技术方案如下；
第一方面，本申请实施例提供了一种脊形波导，包括：
弯曲部，所述弯曲部包括圆弧段和两个弧形过渡段，两个所述弧形过渡段分别位于所述圆弧段的两端且均与所述圆弧段连接，每个所述弧形过渡段自连接所述圆弧段的一端至远离所述圆弧段的一端的方向上，所述弧形过渡段的曲率半径由与所述圆弧段的曲率半径相等逐渐变化至无穷大。
在其中一些实施例中，还包括：
多个直线部，沿所述脊形波导的长度方向，相邻两个所述直线部之间通过至少一个所述弯曲部连接。
在其中一些实施例中，多个所述直线部和所述弯曲部连接形成具有两个端部的线形结 构。
在其中一些实施例中，所述线形结构的两个端部各由一个所述直线部形成。
在其中一些实施例中，形成所述线形结构的一个端部的所述直线部为第一直线部，所述脊形波导还包括：
第一线形过渡部，所述第一线形过渡部的一端连接所述第一直线部，所述第一线形过渡部的另一端用于与条形波导连接，所述第一线形过渡部自连接所述第一直线部的一端至远离所述第一直线部的一端的方向上，所述第一线形过渡部的脊部和底部由与所述第一直线部的脊部和底部在宽度和/或高度上相等逐渐变化至脊部和底部整体与所述条形波导在宽度和/或高度上相等。
在其中一些实施例中，所述第一直线部的脊部的宽度和底部的宽度均与所述条形波导的宽度不等，所述第一线形过渡部包括依次连接的第一线形过渡段、第二线形过渡段和第三线形过渡段，所述第一线形过渡段连接所述第一直线部，所述第三线形过渡段用于连接所述条形波导，
所述第一线形过渡部自连接所述第一直线部的一端至远离所述第一直线部的一端的方向上，所述第一线形过渡段的底部的宽度与所述第一直线部的底部的宽度相等，所述第一线形过渡段的脊部的宽度由与所述第一直线部的脊部的宽度相等逐渐变化至与所述条形波导的宽度相等；所述第二线形过渡段的底部的宽度与所述第一线形过渡段的底部的宽度相等，所述第二线形过渡段的脊部的宽度与所述条形波导的宽度相等；所述第三线形过渡段的脊部的宽度与所述条形波导的宽度相等，所述第三线形过渡段的底部的宽度由与所述第二线形过渡段的底部的宽度相等逐渐变化至与所述条形波导的宽度相等。
在其中一些实施例中，还包括：
光反射结构，所述光反射结构连接所述线形结构的一个端部。
在其中一些实施例中，多个所述直线部和所述弯曲部连接形成环形结构。
在其中一些实施例中，所述直线部的脊部与所述弯曲部的脊部在宽度和/或高度不等，所述脊形波导还包括连接所述直线部和所述弯曲部的第二线形过渡部，所述第二线形过渡部包括依次连接的第四线形过渡段和第五线形过渡段，所述第四线形过渡段连接所述弯曲部，所述第五线形过渡段连接所述直线部，
所述第四线形过渡段的脊部与所述弯曲部的脊部在宽度和/或高度上相等；所述第五线形过渡段自连接所述直线部的一端至远离所述直线部的一端的方向上，所述第五线形过渡段的脊部由与所述直线部的脊部在宽度和/或高度上相等逐渐变化至与所述第四线形过渡段的脊部在宽度和/或高度上相等。
在其中一些实施例中，沿所述脊形波导的长度方向，相邻且夹角大于0°及小于180°的两个所述直线部分别为第二直线部和第三直线部，所述第二直线部和所述第三直线部围合形成第一区间，所述第二直线部与所述第三直线部之间通过一个所述弯曲部连接，且所述弯曲部的所述圆弧段的圆心位于所述第一区间。
在其中一些实施例中，沿所述脊形波导的长度方向，相邻且平行的两个所述直线部分别为第二直线部和第三直线部，所述第二直线部与所述第三直线部之间通过两个所述弯曲部连接；两个所述弯曲部中，连接所述第二直线部的为第一弯曲部，连接所述第三直线部的为第二弯曲部，
沿所述第二直线部的长度方向，所述第一弯曲部和所述第二弯曲部位于所述第二直线部和所述第三直线部的同侧，所述第二直线部、所述第一弯曲部、所述第二弯曲部和所述第三直线部围合形成第二区间，所述第一弯曲部和所述第二弯曲部的所述圆弧段的圆心均位于所述第二区间；或
沿所述第二直线部的长度方向，所述第一弯曲部和所述第二弯曲部均位于所述第二直线部和所述第三直线部之间，所述第一弯曲部与所述第二直线部围合形成第三区间，所述第一弯曲部的所述圆弧段的圆心位于所述第三区间，所述第二弯曲部与所述第三直线部围合形成第四区间，所述第二弯曲部的所述圆弧段的圆心位于所述第四区间。
在其中一些实施例中，所述脊形波导呈螺旋分布，所述脊形波导的所有螺旋层中，位于相邻螺旋层且平行的两个所述脊形直波导之间的间距小于所述圆弧段的曲率半径。
在其中一些实施例中，所有的所述直线部均沿第一直线方向依次排布，所述第一直线方向与所述直线部的延伸方向不同；或，
所有的所述直线部均沿第一螺旋线方向依次排布；或，
其中部分所述直线部均沿所述第一螺旋线方向依次排布，剩余部分所述直线部均沿第二螺旋线方向依次排布，且所述第一螺旋线方向与所述第二螺旋线方向的旋向相同，且所 述其中部分所述直线部中位于中心的一个所述直线部与所述剩余所述直线部中位于中心的一个所述直线部经至少一个所述弯曲部连接。
在其中一些实施例中，所述弯曲部的数量为多个，多个所述弯曲部连接形成环形结构。
第二方面，本申请实施例提供了一种微环谐振器，包括上述的脊形波导。
第三方面，本申请实施例提供了一种可调光延迟线，包括上述的脊形波导。
第四方面，本申请实施例提供了一种芯片，包括基材和上述的脊形波导，脊形波导设置于基材上。
本申请的脊形波导、微环谐振器、可调光延迟线及芯片，通过将脊形波导设置成包括弯曲部，相较于将脊形波导整体采取直线分布而言，利于缩减脊形波导的占据空间，实现设备的小型化且降低成本。同时，将弯曲部设置成包括圆弧段和弧形过渡段，且弧形过渡段自连接圆弧段的一端至远离圆弧段的一端的方向上，弧形过渡段的曲率半径由与圆弧段的曲率半径相等逐渐变化至无穷大，即弧形过渡段的曲率半径为渐变形式，能够大大缩减弯曲部的传输损耗；使得在相同的弯曲损耗下，弯曲部的尺寸可以设计的更小，从而能够缩减脊形波导的占据空间，实现设备的小型化。
附图说明
为了更清楚地说明本申请实施例或现有技术中的技术方案，下面将对实施例或现有技术描述中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本申请的一些实施例，对于本领域技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。
图1是相关技术中包括条形波导的光器件的结构图；
图2是相关技术中包括脊形波导的光器件的结构图；
图3是本申请实施例提供的第一种脊形波导的俯视图；
图4是图3示出的脊形波导中弯曲部的俯视图；
图5是本申请实施例提供的第二种脊形波导的俯视图；
图6是本申请实施例提供的第三种脊形波导的俯视图；
图7是本申请实施例提供的第四种脊形波导的俯视图；
图8是图6示出的脊形波导与条形波导连接时的俯视图；
图9是本申请实施例提供的第五种脊形波导与条形波导连接时的俯视图；
图10是图9中P处结构的放大图；
图11是本申请实施例提供的脊形波导中直线部与弯曲部连接时的一种俯视图；
图12是本申请实施例提供的脊形波导中直线部与弯曲部连接时的另一种俯视图；
图13是本申请实施例提供的脊形波导中直线部与弯曲部连接时的再一种俯视图；
图14是本申请实施例提供的第六种脊形波导的俯视图；
图15是本申请实施例提供的脊形波导中光反射结构的一种结构图；
图16是本申请实施例提供的脊形波导中光反射结构的另一种结构图；
图17是本申请实施例提供的脊形波导中光反射结构的再一种结构图；
图18是本申请实施例提供的第七种脊形波导的俯视图；
图19是本申请实施例提供的第八种脊形波导的俯视图；
图20是本申请实施例提供的第一种微环谐振器的俯视图；
图21是本申请实施例提供的第二种微环谐振器的俯视图；
图22是本申请实施例提供的第一种可调光延迟线的俯视图；
图23是本申请实施例提供的第二种可调光延迟线的俯视图；
图24是本申请实施例提供的第三种可调光延迟线的俯视图。
具体实施方式
为使本申请的目的、技术方案和优点更加清楚，下面将结合附图对本申请实施例方式作进一步地详细描述。
下面的描述涉及附图时，除非另有表示，不同附图中的相同数字表示相同或相似的要素。以下示例性实施例中所描述的实施方式并不代表与本申请相一致的所有实施方式。相反，它们仅是如所附权利要求书中所详述的、本申请的一些方面相一致的装置和方法的例子。
第一方面，本申请实施例提供了一种脊形波导100。参见图3和图4，脊形波导100包括弯曲部110，所述弯曲部110包括圆弧段111和两个弧形过渡段112，两个所述弧形过渡段112分别位于所述圆弧段111的两端且均与所述圆弧段111连接，每个所述弧形过渡段112自连接所述圆弧段111的一端至远离所述圆弧段111的一端的方向上，所述弧形过渡段112的曲率半径由与所述圆弧段111的曲率半径相等逐渐变化至无穷大。
本申请实施例的脊形波导100，通过将脊形波导100设置成包括弯曲部110，相较于将脊形波导100整体采取直线分布而言，利于缩减脊形波导100的占据空间，实现设备的小型化且降低成本。同时，将弯曲部110设置成包括圆弧段111和弧形过渡段112，且弧形过渡段112自连接圆弧段111的一端至远离圆弧段111的一端的方向上，弧形过渡段112的曲率半径由与圆弧段111的曲率半径相等逐渐变化至无穷大，即弧形过渡段112的曲率半径为渐变形式，能够大大缩减弯曲部110的传输损耗；且使得在相同的弯曲损耗下，弯曲部110的尺寸可以设计的更小，从而能够缩减脊形波导100的占据空间，实现设备的小型化。
需要说明的是，本申请实施例中将直线的曲率半径看作为无穷大，上述弧形过渡段112的曲率半径由与所述圆弧段111的曲率半径相等逐渐变化至无穷大，可以为：弧形过渡段112的弯曲程度符合欧拉螺线、三角函数曲线、指数函数曲线、对数函数曲线等平滑曲线的弯曲程度，从而能够缩减弯曲部110的传输损耗。本申请旨在说明弧形过渡段112的曲率半径是逐渐变化的，而非直接设置成与直线或圆弧段111的曲率半径相同。
可以理解地，弯曲部110的数量可以为多个，且多个弯曲部110可以连接形成环形结构；此时，脊形波导100可用作微环谐振器10中的微环11、可调光延迟线20中的微环21等。由于弯曲部110包括圆弧段111和弧形过渡段112，且弧形过渡段112的曲率半径为渐变形式，从而能够大大缩减弯曲部110的传输损耗；使得在相同的弯曲损耗下，脊形波导100的尺寸可以设计的更小，进而能够实现设备的小型化。
可以理解地，每个弯曲部110的圆心角θ可以为大于0°且小于180°的任意值。如，弯曲部110的圆心角θ可以为45°、60°、90°、120°、135°等。当然，为降低弯曲部110的生产制造成本以及使弯曲部110的弯曲程度较小降低弯曲损耗，弯曲部110的圆心角θ优选为90°。
参见图5，脊形波导100还可以包括间隔设置的多个直线部120，沿脊形波导100的长度方向，且相邻两个所述直线部120之间可通过至少一个所述弯曲部110连接。由于直线部120可以排布的更加紧凑，因此通过将脊形波导100设置成包括直线部120和弯曲部110，能够在增大脊形波导100的长度以提升延时效果的同时缩减脊形波导100的占据空间。同时，本申请的直线部120和弯曲部110均属于脊形波导，相较于相关技术中基于条形波导的光延迟线而言，光波损耗更小，性能更佳；且相较于相关技术中的由条形波导到脊形波导的两种不同类型波导的转化而言，能够降低转化损耗。
可以理解地，多个直线部120和多个弯曲部110可以连接形成闭合的环形结构，可参见图5；多个直线部120和多个弯曲部110也可以形成具有两个端部的线形结构，可参见图6和图7。在多个直线部120和多个弯曲部110连接形成闭合的环形结构时，脊形波导100可用作微环谐振器10中的微环11、可调光延迟线20中的微环21等。在多个直线部120和多个弯曲部110连接形成具有两个端部的线形结构时，脊形波导100可用作光延迟线、微环谐振器10中用于与微环11耦合的信道波导12、可调光延迟线20中用于与多个微环21耦合的信道波导22等。
以下将对多个直线部120和多个弯曲部110连接形成具有两个端部的线形结构时，脊形波导100的结构进行详细说明：
线形结构的两个端部中，各个端部可以由直线部120形成也可以由弯曲部110形成。为利于线形结构的两个端部与其它部件的连接，参见图6和图7，线形结构的两个端部优选为各由一个直线部120形成。其中，线形结构的两个端部中，一个端部可用于与条形波导200连接，另一个端部可设置光反射结构130以延长光波传输路径或用于与光混频器等光处理器连接。
在线形结构的两个端部中用于与条形波导200连接的端部由直线部120形成时，参见图8和图9，若将该直线部120定义为第一直线部121，所述脊形波导100还可以包括第一线形过渡部140，所述第一线形过渡部140的一端可连接所述第一直线部121，所述第一线形过渡部140的另一端可用于与所述条形波导200连接，所述第一线形过渡部140自连接所述第一直线部121的一端至远离所述第一直线部121的一端的方向上，所述第一线形过渡部140的脊部和底部可以由与所述第一直线部121的脊部121a和底部121b在宽度和/或高度上相等逐渐变化至脊部和底部整体与所述条形波导200在宽度和/或高度上相等。
具体地，在一种方案中，参见图9，若所述第一直线部121的脊部121a的宽度和底部121b的宽度均与所述条形波导200的宽度不等，此时，所述第一线形过渡部140可以包括依次连接的第一线形过渡段141、第二线形过渡段142和第三线形过渡段143，所述第一线形过渡段141连接所述第一直线部121，所述第三线形过渡段143用于连接所述条形波导200，所述第一线形过渡部140自连接所述第一直线部121的一端至远离所述第一直线部121的一端的方向上，所述第一线形过渡段141的底部141b的宽度可以与所述第一直线部121的底部121b的宽度相等，所述第一线形过渡段141的脊部141a的宽度可以由与所述第一直线部121的脊部121a的宽度相等逐渐变化至与所述条形波导200的宽度相等；所述第 二线形过渡段142的底部142b的宽度可以与所述第一线形过渡段141的底部141b的宽度相等，所述第二线形过渡段142的脊部142a的宽度可以与所述条形波导200的宽度相等；所述第三线形过渡段143的脊部143a的宽度可以与所述条形波导200的宽度相等，所述第三线形过渡段143的底部143b的宽度可以由与所述第二线形过渡段142的底部142b的宽度相等逐渐变化至与所述条形波导200的宽度相等。
在另一种方案中，参见图8，若所述第一直线部121的脊部121a的宽度与所述条形波导200的宽度相等，而所述第一直线部121的底部121b的宽度与所述条形波导200的宽度不等，此时，所述第一线形过渡部140可以仅包括一个线形过渡段，可记作第六线形过渡段144，且所述第六线形过渡段144自连接所述第一直线部121的一端至远离所述第一直线部121的一端的方向上，第六线形过渡段144的脊部144a的宽度与所述条形波导200的宽度相等，第六线形过渡段144的底部144b的宽度由与所述第一直线部121的底部121b的宽度相等逐渐变化至与所述条形波导200的宽度相等。
可以理解地，在第一直线部121的脊部121a的高度和底部121b的高度与所述条形波导200的高度存在不等时，可直接将上述第一线形过渡段141、第二线形过渡段142、第三线形过渡段143以及第六线形过渡段144中的宽度参数修改为高度参数即可，在此不再赘述。
需要说明的是，上述记载的线形过渡段的宽度和/或高度沿某个方向由第一尺寸逐渐变化至第二尺寸时，线形过渡段的宽度和/或高度变化可满足预设曲线。其中，预设曲线可以为任意的平滑曲线；如，预设曲线可以为直线、抛物线等，以使线形过渡段的轮廓面平滑，传输损耗较小。
在一种可实施的方案中，参见图6至图8，直线部120的脊部和弯曲部110的脊部在高度和宽度上可以设置为相等，直线部120的底部和弯曲部110的底部在高度和宽度上可以设置为相等，以使直线部120与弯曲部110可直接连接。
在另一种可实施的方案中，参见图5和图9，直线部120的脊部和弯曲部110的脊部在高度和/或宽度上可以不等，直线部120的底部和弯曲部110的底部在高度和/或宽度上也可以不等。具体地，在直线部120的脊部和弯曲部110的脊部在宽度和/或高度上不等时，参见图5、图9和图10，脊形波导100还可以包括连接直线部120与弯曲部110的第二线形过渡部150，所述第二线形过渡部150可以包括依次连接第四线形过渡段151和第五线形过渡段152，所述第四线形过渡段151连接所述弯曲部110，所述第四线形过渡段151的 脊部151a可以与所述弯曲部110的脊部在宽度和/或高度上相等；所述第五线形过渡段152连接所述直线部120，所述第五线形过渡段152自连接所述直线部120的一端至远离所述直线部120的一端的方向上，所述第五线形过渡段152的脊部152a可以由与所述直线部120的脊部在宽度和/或高度上相等逐渐变化至与所述第四线形过渡段151的脊部151a在宽度和/或高度上相等。
可以理解地，沿脊形波导100的长度方向，相邻的两个直线部120可以相互平行设置也可以呈大于0°及小于180°的夹角设置。
具体地，参见图11，若将相邻且夹角大于0°及小于180°的两个所述直线部120分别记作第二直线部122m和第三直线部123m，所述第二直线部122m和所述第三直线部123m围合形成第一区间e，所述第二直线部122m与所述第三直线部123m之间可通过一个所述弯曲部110连接，且所述弯曲部110的所述圆弧段111的圆心位于所述第一区间e。通过将相邻且夹角大于0°及小于180°的两个直线部120仅通过一个弯曲部110连接，能够降低脊形波导100的成型难度，降低生产成本。优选地，仅通过一个弯曲部110连接的相邻两个直线部120之间可以呈90°夹角设置，以使脊形波导100的布局更加紧凑，且弯曲部110的弯曲程度相对较小，传输损耗更低。
参见图12和图13，若将相邻且平行的两个所述直线部120分别记作第二直线部122n和第三直线部123n，所述第二直线部122n与所述第三直线部123n之间可通过两个所述弯曲部110连接，由于相平行的两个直线部120之间的转角较大，因此通过两个弯曲部110连接可以使两个弯曲部110的圆弧段111的曲率半径设置的更大，与直线部120的曲率半径更为接近，进而降低弯曲部110上的传输损耗。
更进一步地，若将两个所述弯曲部110中，连接所述第二直线部122n的记作第一弯曲部110x，连接所述第三直线部123n的记作第二弯曲部110y，在一种方案中，参见图12，沿所述第二直线部122n的长度方向，所述第一弯曲部110x和所述第二弯曲部110y位于所述第二直线部122n和所述第三直线部123n的同侧，所述第二直线部122n、所述第一弯曲部110x、所述第二弯曲部110y和所述第三直线部123n围合形成第二区间f，所述第一弯曲部110x和所述第二弯曲部110y的所述圆弧段111的圆心均位于所述第二区间f。在另一种方案中，参见图13，沿所述第二直线部122n的长度方向，所述第一弯曲部110x和所述第二弯曲部110y均位于所述第二直线部122n和所述第三直线部123n之间，所述第一弯曲部110x与所述第二直线部122n围合形成第三区间g，所述第一弯曲部110x的所述圆弧段 111的圆心位于所述第三区间g，所述第二弯曲部110y与所述第三直线部123n围合形成第四区间h，所述第二弯曲部110y的所述圆弧段111的圆心位于所述第四区间h。
为使脊形波导100的占据空间得到缩减，在一种方案中，参见图6至图9，所有的所述直线部120均可以沿第一直线方向依次排布，其中，所述第一直线方向与所述直线部120的延伸方向不同。优选地，多个直线部120的延伸方向可以相互平行，且第一直线方向可以与直线部120的延伸方向垂直，以使多个直线部120的排布更为紧凑。
为使脊形波导100的占据空间得到缩减，在另一种方案中，参见图14，所有的所述直线部120均可以沿第一螺旋线方向依次排布。在所有直线部120均沿第一螺旋线方向依次排布时，脊形波导100的一个端部将位于螺旋线的中心，不利于与外界部件的连接，对此，脊形波导100的位于螺旋线中心的一个端部可以设置有光反射结构130，以使光波经直线部120、弯曲部110等传输至光反射结构130后，光反射结构130能够将光波再次反射回直线部120和弯曲部110内，从而能够延长光波的传输路径，提升光延时效果。
其中，光反射结构130可以包括分光器131与波导132的组合器件、布拉格反射镜、布拉格光栅(可参见图15)、光子晶体等。具体地，参见图16，分光器131与波导132的组合器件的具体结构可以为：波导132的两个端部分别连接分光器131的两个输出端。光子晶体可具体由矩形晶格的微柱(可参见图17a)、矩形晶格的微孔(可参见图17c)、六边形晶格的微柱(可参见图17b)、六边形晶格的微孔(可参见图17d)中的至少一个组成。
为使脊形波导100的占据空间得到缩减，在又一种方案中，参见图18，其中部分所述直线部120均可以沿所述第一螺旋线方向依次排布，剩余部分所述直线部120均可以沿第二螺旋线方向依次排布，且所述第一螺旋线方向与所述第二螺旋线方向的旋向相同，且所述其中部分所述直线部120中位于中心的一个所述直线部120与所述剩余所述直线部120中位于中心的一个所述直线部120经至少一个所述弯曲部110连接。通过将所有的直线部120划分为分别沿第一螺旋线方向和第二螺旋线方向排布，使得其中一个螺旋线上的直线部120可以位于另一个螺旋线上的两个直线部120之间，从而使得脊形波导100的排布更加紧密，占据空间更小。其中，第一螺旋线方向和第二螺旋线方向的旋向相同可以理解为：第一螺旋线方向和第二螺旋线方向的旋向均为顺时针方向；或，第一螺旋线方向和第二螺旋线方向的旋向均为逆时针方向。
更进一步地，在脊形波导100具有螺旋分布形态时，脊形波导100的所有螺旋层中，相邻且平行的两个直线部120之间的间距可以小于圆弧段111的曲率半径。具体地，请参 阅图18，若将脊形波导100的所有螺旋层中，位于相邻螺旋层且平行的两个直线部120分别标注为120s和120t，可以看出直线部120s和直线部120t之间的间距小于圆弧段111的曲率半径。
更进一步地，为提高脊形波导的集成度，参见图19，脊形波导100还可以包括超材料结构160，超材料结构160的设置可以阻碍相邻的弯曲部110、直线部120、第一线形过渡部140、第二线形过渡部150之间的耦合能力，因此能够使相邻的弯曲部110、直线部120、第一线形过渡部140、第二线形过渡部150的距离进一步缩小，从而实现设备的小型化。
第二方面，本申请实施例提供了一种微环谐振器10。高品质因素的微环谐振器10有很多重要应用，比如窄线宽滤波器、基于四波混频效应的光频梳和量子光学中的纠缠/关联光子对产生等。微环谐振器10可以包括上述的脊形波导100，参见图20和图21，微环谐振器10可以包括微环11和用于与微环11耦合的信道波导12，其中，微环11和/或信道波导12可以选用上述的脊形波导100。当频率在微环11的频率附近的光波由信道波导12经过时，由于微环11的存在，光波会进入微环11中多次环绕后才再次从信道波导12输出，因此产生了额外的光延迟效应。其中，光波在微环11内的具体环绕次数、时间取决于微环11的品质因数Q，品质因数Q越大，光延迟越大；且当光波的频率越接近微环11的谐振频率，光延迟也越大。
本申请的微环谐振器10包括上述的脊形波导100，由于脊形波导100的弯曲部110包括圆弧段111和弧形过渡段112，且弧形过渡段112自连接圆弧段111的一端至远离圆弧段111的一端的方向上，弧形过渡段112的曲率半径由与圆弧段111的曲率半径相等逐渐变化至无穷大，即弧形过渡段112的曲率半径为渐变形式，能够大大缩减弯曲部110的传输损耗；相较于相关技术中基于条形波导的微环谐振器而言，品质因素更大。
第三方面，本申请实施例提供了一种可调光延迟线20。参见图22至图24，可调光延迟线20包括多个微环21和用于与多个微环21耦合的信道波导22，其中，微环21和/或信道波导22可以选用上述的脊形波导100。
本申请的可调光延迟线20包括上述脊形波导100，由于脊形波导100的弯曲部110包括圆弧段111和弧形过渡段112，且弧形过渡段112自连接圆弧段111的一端至远离圆弧段111的一端的方向上，弧形过渡段112的曲率半径由与圆弧段111的曲率半径相等逐渐变化至无穷大，即弧形过渡段112的曲率半径为渐变形式，能够大大缩减弯曲部110的传输损耗；微环21的品质因数更大，组合形成的可调光延迟线20的性能更好、损耗更小、 延迟更长。
具体地，图22示出了SCISSOR型的可调光延迟线20，其中，信道波导22耦合多个微环21，当光波在微环21的频率附近时，由于每个微环21均会导致一定的光延时，因此总的光延时就是所有微环21导致的光延迟之和。图23示出了CROW传输型的可调光延迟线20，其中，多个相互串联耦合的微环21的两端再耦合两条信道波导22，当光从一侧波导进入时，先耦合进离得最近的第一个微环21，然后再从第一个微环21耦合到第二个微环21，以此类推，...，直到耦合进最后一个微环21，最后从另一侧的信道波导22输出，由于每一个微环21均会导致一定的光延时，因此总的光延时就是所有微环21导致的光延迟之和。图24示出了CROW反射型的可调光延迟线20，其中，多个相互串联耦合的微环21的一端耦合一条信道波导22，当光从一侧波导进入时，先耦合进离得最近的第一个微环21，然后再从第一个微环21耦合到第二个微环21，以此类推，...，直到耦合进最后一个微环21；然后从最后一个微环21再次耦合到倒数第二个微环21，以此类推，...，直到耦合进第一个微环21，并最后从信道波导22的另一侧输出，在相同的条件下，相较于上述的两种可调光延迟线20而言，每个微环21会导致两倍的光延时，光延时效果更佳。
第四方面，本申请实施例提供了一种芯片。芯片包括基材和上述任意的脊形波导100，所述脊形波导100设置于所述基材上。
本申请的芯片包括上述脊形波导100，由于脊形波导100的弯曲部110包括圆弧段111和弧形过渡段112，且弧形过渡段112自连接圆弧段111的一端至远离圆弧段111的一端的方向上，弧形过渡段112的曲率半径由与圆弧段111的曲率半径相等逐渐变化至无穷大，即弧形过渡段112的曲率半径为渐变形式，能够大大缩减弯曲部110的传输损耗；使得在相同的弯曲损耗下，弯曲部110的尺寸可以设计的更小，从而能够集成于芯片上。
在本申请的描述中，需要理解的是，术语“第一”、“第二”等仅用于描述目的，而不能理解为指示或暗示相对重要性。对于本领域的普通技术人员而言，可以具体情况理解上述术语在本申请中的具体含义。此外，在本申请的描述中，除非另有说明，“多个”是指两个或两个以上。“和/或”，描述关联对象的关联关系，表示可以存在三种关系，例如，A和/或B，可以表示：单独存在A，同时存在A和B，单独存在B这三种情况。字符“/”一般表示前后关联对象是一种“或”的关系。
以上所揭露的仅为本申请较佳实施例而已，当然不能以此来限定本申请之权利范围，因此依本申请权利要求所作的等同变化，仍属本申请所涵盖的范围。

Claims (17)

  1. 一种脊形波导，其特征在于，包括：
    弯曲部，所述弯曲部包括圆弧段和两个弧形过渡段，两个所述弧形过渡段分别位于所述圆弧段的两端且均与所述圆弧段连接，每个所述弧形过渡段自连接所述圆弧段的一端至远离所述圆弧段的一端的方向上，所述弧形过渡段的曲率半径由与所述圆弧段的曲率半径相等逐渐变化至无穷大。
  2. 如权利要求1所述的脊形波导，其特征在于，还包括：
    多个直线部，沿所述脊形波导的长度方向，相邻两个所述直线部之间通过至少一个所述弯曲部连接。
  3. 如权利要求2所述的脊形波导，其特征在于，多个所述直线部和所述弯曲部连接形成具有两个端部的线形结构。
  4. 如权利要求3所述的脊形波导，其特征在于，所述线形结构的两个端部各由一个所述直线部形成。
  5. 如权利要求4所述的脊形波导，其特征在于，形成所述线形结构的一个端部的所述直线部为第一直线部，所述脊形波导还包括：
    第一线形过渡部，所述第一线形过渡部的一端连接所述第一直线部，所述第一线形过渡部的另一端用于与条形波导连接，所述第一线形过渡部自连接所述第一直线部的一端至远离所述第一直线部的一端的方向上，所述第一线形过渡部的脊部和底部由与所述第一直线部的脊部和底部在宽度和/或高度上相等逐渐变化至脊部和底部整体与所述条形波导在宽度和/或高度上相等。
  6. 如权利要求5所述的脊形波导，其特征在于，所述第一直线部的脊部的宽度和底部的宽度均与所述条形波导的宽度不等，所述第一线形过渡部包括依次连接的第一线形过渡段、第二线形过渡段和第三线形过渡段，所述第一线形过渡段连接所述第一直线部，所述第三线形过渡段用于连接所述条形波导，
    所述第一线形过渡部自连接所述第一直线部的一端至远离所述第一直线部的一端的方向上，所述第一线形过渡段的底部的宽度与所述第一直线部的底部的宽度相等，所述第一线形过渡段的脊部的宽度由与所述第一直线部的脊部的宽度相等逐渐变化至与所述条形波导的宽度相等；所述第二线形过渡段的底部的宽度与所述第一线形过渡段的底部的宽度相等，所述第二线形过渡段的脊部的宽度与所述条形波导的宽度相等；所述第三线形过渡 段的脊部的宽度与所述条形波导的宽度相等，所述第三线形过渡段的底部的宽度由与所述第二线形过渡段的底部的宽度相等逐渐变化至与所述条形波导的宽度相等。
  7. 如权利要求3所述的脊形波导，其特征在于，还包括：
    光反射结构，所述光反射结构连接所述线形结构的一个端部。
  8. 如权利要求2所述的脊形波导，其特征在于，多个所述直线部和所述弯曲部连接形成环形结构。
  9. 如权利要求2至8中任一项所述的脊形波导，其特征在于，所述直线部的脊部与所述弯曲部的脊部在宽度和/或高度不等，所述脊形波导还包括连接所述直线部和所述弯曲部的第二线形过渡部，所述第二线形过渡部包括依次连接的第四线形过渡段和第五线形过渡段，所述第四线形过渡段连接所述弯曲部，所述第五线形过渡段连接所述直线部，
    所述第四线形过渡段的脊部与所述弯曲部的脊部在宽度和/或高度上相等；所述第五线形过渡段自连接所述直线部的一端至远离所述直线部的一端的方向上，所述第五线形过渡段的脊部由与所述直线部的脊部在宽度和/或高度上相等逐渐变化至与所述第四线形过渡段的脊部在宽度和/或高度上相等。
  10. 如权利要求2至8中任一项所述的脊形波导，其特征在于，沿所述脊形波导的长度方向，相邻且夹角大于0°及小于180°的两个所述直线部分别为第二直线部和第三直线部，所述第二直线部和所述第三直线部围合形成第一区间，所述第二直线部与所述第三直线部之间通过一个所述弯曲部连接，且所述弯曲部的所述圆弧段的圆心位于所述第一区间。
  11. 如权利要求2至8中任一项所述的脊形波导，其特征在于，沿所述脊形波导的长度方向，相邻且平行的两个所述直线部分别为第二直线部和第三直线部，所述第二直线部与所述第三直线部之间通过两个所述弯曲部连接；两个所述弯曲部中，连接所述第二直线部的为第一弯曲部，连接所述第三直线部的为第二弯曲部，
    沿所述第二直线部的长度方向，所述第一弯曲部和所述第二弯曲部位于所述第二直线部和所述第三直线部的同侧，所述第二直线部、所述第一弯曲部、所述第二弯曲部和所述第三直线部围合形成第二区间，所述第一弯曲部和所述第二弯曲部的所述圆弧段的圆心均位于所述第二区间；或
    沿所述第二直线部的长度方向，所述第一弯曲部和所述第二弯曲部均位于所述第二直线部和所述第三直线部之间，所述第一弯曲部与所述第二直线部围合形成第三区间，所述第一弯曲部的所述圆弧段的圆心位于所述第三区间，所述第二弯曲部与所述第三直线部围 合形成第四区间，所述第二弯曲部的所述圆弧段的圆心位于所述第四区间。
  12. 如权利要求2至8中任一项所述的脊形波导，其特征在于，所述脊形波导呈螺旋分布，所述脊形波导的所有螺旋层中，位于相邻螺旋层且平行的两个所述脊形直波导之间的间距小于所述圆弧段的曲率半径。
  13. 如权利要求2至8中任一项所述的脊形波导，其特征在于，
    所有的所述直线部均沿第一直线方向依次排布，所述第一直线方向与所述直线部的延伸方向不同；或，
    所有的所述直线部均沿第一螺旋线方向依次排布；或，
    其中部分所述直线部均沿所述第一螺旋线方向依次排布，剩余部分所述直线部均沿第二螺旋线方向依次排布，且所述第一螺旋线方向与所述第二螺旋线方向的旋向相同，且所述其中部分所述直线部中位于中心的一个所述直线部与所述剩余所述直线部中位于中心的一个所述直线部经至少一个所述弯曲部连接。
  14. 如权利要求1所述的脊形波导，其特征在于，所述弯曲部的数量为多个，多个所述弯曲部连接形成环形结构。
  15. 一种微环谐振器，其特征在于，包括权利要求1至14中任一项所述的脊形波导。
  16. 一种可调光延迟线，其特征在于，包括权利要求1至14中任一项所述的脊形波导。
  17. 一种芯片，其特征在于，包括基材和权利要求1至14中任一项所述的脊形波导，所述脊形波导设置于所述基材上。
CN202180099298.4A 2021-07-01 2021-07-01 脊形波导、微环谐振器、可调光延迟线及芯片 Pending CN117561463A (zh)

Applications Claiming Priority (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
PCT/CN2021/104047 WO2023272690A1 (zh) 2021-07-01 2021-07-01 脊形波导、微环谐振器、可调光延迟线及芯片

Publications (1)

Publication Number Publication Date
CN117561463A true CN117561463A (zh) 2024-02-13

Family

ID=84692200

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
CN202180099298.4A Pending CN117561463A (zh) 2021-07-01 2021-07-01 脊形波导、微环谐振器、可调光延迟线及芯片

Country Status (2)

Country Link
CN (1) CN117561463A (zh)
WO (1) WO2023272690A1 (zh)

Family Cites Families (6)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JP2005208445A (ja) * 2004-01-26 2005-08-04 Hitachi Chem Co Ltd 曲線光導波路及び光学装置
CN100414329C (zh) * 2004-04-19 2008-08-27 日立化成工业株式会社 S形曲线光波导及光学装置
FI124843B (fi) * 2012-10-18 2015-02-13 Teknologian Tutkimuskeskus Vtt Taivutettu optinen aaltojohde
CN103576413A (zh) * 2013-11-05 2014-02-12 华中科技大学 一种高非线性的微环波导光器件
US9690045B2 (en) * 2014-03-31 2017-06-27 Huawei Technologies Co., Ltd. Apparatus and method for a waveguide polarizer comprising a series of bends
EP3287821B1 (en) * 2015-05-08 2023-09-27 Huawei Technologies Co., Ltd. Tapered waveguide and silicon-based chip

Also Published As

Publication number Publication date
WO2023272690A1 (zh) 2023-01-05

Similar Documents

Publication Publication Date Title
US7242837B2 (en) Photonic crystal structure for mode conversion
US7099549B2 (en) Radial Bragg ring resonator
CN104781708B (zh) 弯曲光波导
US6374013B1 (en) Optical arrayed waveguide grating devices
Olivier et al. Mini-stopbands of a one-dimensional system: The channel waveguide in a two-dimensional photonic crystal
US6643432B2 (en) Optical waveguide device and optical waveguide method
US7113673B2 (en) High-index contrast distributed Bragg reflector
US6539150B2 (en) Segmented waveguide flattening the passband of a phasar
JP4012367B2 (ja) 単一モード光ウェーブガイド結合要素
US7702200B2 (en) Waveguide grating optical router suitable for CWDM
JP2001501747A (ja) 光導波路フィルタ
JP3952944B2 (ja) リング共振回路
JP4377848B2 (ja) スポットサイズ変換器
CN117561463A (zh) 脊形波导、微环谐振器、可调光延迟线及芯片
JP4195013B2 (ja) 非対称のアレイ導波路格子
US20040062483A1 (en) Optical resonator and laser applications
JPH11248957A (ja) 界分布変換光ファイバおよびその界分布変換光ファイバを用いたレーザダイオードモジュール
US20090323755A1 (en) Optical resonator and laser light source
KR101023254B1 (ko) 플라즈몬 투과 필터
JP2009063673A (ja) 導波路共振器型光バッファ
US20100247036A1 (en) Flat-top response arrayed waveguide grating
JP2023524520A (ja) ブリック化されたサブ波長周期的ウェーブガイド、モードアダプタ、パワーディバイダおよび同ウェーブガイドを用いた偏光スプリッタ
JP7047256B2 (ja) 光分配器および光アンテナ
WO2003007032A1 (fr) Dispositif a reseau de diffraction de guide d'ondes optiques et procede de fabrication correspondant
Cohen et al. Low-loss, high finesse, add-drop resonators from a commercial silicon photonics foundry

Legal Events

Date Code Title Description
PB01 Publication
PB01 Publication
SE01 Entry into force of request for substantive examination
SE01 Entry into force of request for substantive examination