采用弯曲形状定向耦合器耦合的光波导微环器件.pdf

本发明公开了一种采用弯曲形状定向耦合器耦合的光波导微环器件。在输入/输出光波导一定距离上，采用与具有闭环谐振结构的光波导微环相同的弯曲形状，并且与光微环并行设置，构成弯曲形状的定向耦合器，通过波导中光波模式消逝场实现输入/输出光波导与光波导微环间的光功率耦合，并行的一定距离是根据应用中耦合量大小需要确定的。本发明采用弯曲形状的定向耦合器，可以在相当长的距离上设置光微环与输入/输出光波导间的耦合，从而可以容易地实现不同大小的光微环输入/输出功率耦合，进一步地利用定向耦合器的特性以及电光效应等，还可以容易地实现功率耦合大小的可调控制。

1.  一种采用弯曲形状定向耦合器耦合的光波导微环器件，其特征在于：在输入/输出光波导一定距离上，采用与具有闭环谐振结构的光波导微环相同的弯曲形状，并且与光波导微环并行设置，构成弯曲形状的定向耦合器，通过波导中光波模式消逝场实现输入/输出光波导与光波导微环间的光功率耦合，并行的一定距离是根据应用中耦合量大小需要确定的。

2.  根据权利要求1所述的一种采用弯曲形状定向耦合器耦合的光波导微环器件，其特征在于：输入/输出光波导与光波导微环在同一光波导平面内、彼此并行的距离上设置。

3.  根据权利要求1所述的一种采用弯曲形状定向耦合器耦合的光波导微环器件，其特征在于：输入/输出光波导与光波导微环在不同的光波导平面内、彼此并行的距离上设置；光波导微环所在的层面是在输入/输出光波导的层面上方或下方。

4.  根据权利要求1、2或3所述的一种采用弯曲形状定向耦合器耦合的光波导微环器件，其特征在于：所说的光波导微环是圆环形状光微环或任意闭环形状光微环。

采用弯曲形状定向耦合器耦合的光波导微环器件
技术领域
本发明涉及光学元器件，特别涉及一种光波导微环器件。
背景技术
光波导微环谐振器是一种重要的光波导器件结构单元，它在激光器、光滤波器、光调制器、光色散补偿器等光器件中均有着重要的应用。要充分利用光波导微环谐振器的特性，实现光微环中光功率的输入与输出耦合是最基本的。它要求根据不同的需要，能够获得不同的功率耦合系数。在基于光微环的一些可调光器件中，这种耦合进一步被利用，通过功率耦合量的调整来实现功能特性的可调。
目前现有的耦合方式都是基于输入/输出直波导与光微环间的耦合，为实现大的功率耦合以及耦合可控，不得不将光微环中的一段也设计为直波导，这大大增加了光微环的周长，限制了器件的应用。也有人采用复杂的马赫-曾德结构进行耦合控制，严重影响器件的结构与尺寸，特别地，对微小微环尺寸实现是不可行的。
发明内容
本发明的目的在于提供一种采用弯曲形状定向耦合器耦合的光波导微环器件，可以根据需要容易地实现各种情况的光功率耦合，还可以用于实现耦合的可调。
本发明解决其技术问题所采用的技术方案是：在输入/输出光波导一定距离上，采用与具有闭环谐振结构的光波导微环相同的弯曲形状，并且与光波导微环并行设置，构成弯曲形状的定向耦合器，通过波导中光波模式消逝场实现输入/输出光波导与光波导微环间的光功率耦合，并行的一定距离是根据应用中耦合量大小需要确定的。
输入/输出光波导与光波导微环在同一光波导平面内、彼此并行的距离上设置。
输入/输出光波导与光波导微环在不同的光波导平面内、彼此并行的距离上设置；光波导微环所在的层面是在输入/输出光波导的层面上方或下方。
所说的光波导微环是圆环形状光微环或任意闭环形状光微环。
本发明具有的有益的效果是：
1)本发明采用弯曲形状的定向耦合器，可以在相当长的距离上设置光微环与输入/输出光波导间的耦合，从而可以容易地实现不同大小的光微环输入/输出功率耦合；特别地，对于圆环形光微环，可以不需要因为耦合的需要而再特别设置结构，也就不需要增大微环的周长；
2)利用定向耦合器的特性以及电光效应等，在本发明采用的弯曲形状定向耦合器上可以容易地实现功率耦合大小的可调控制。
附图说明
图1是同一平面时的采用弯曲形状定向耦合器耦合的具有任意闭环形状的光波导微环器件；
图2是上下层面时的采用弯曲形状定向耦合器耦合的具有任意闭环形状的光波导微环器件；
图3是同一平面时的采用弯曲形状定向耦合器耦合的具有圆形形状的光波导微环器件；
图4是上下层面时的采用弯曲形状定向耦合器耦合的具有圆形形状的光波导微环器件。
具体实施方式
如图1所示，是同一平面时的采用弯曲形状定向耦合器耦合的具有任意闭环形状的光波导微环器件；图1(a)、(b)中，1为输入/输出波导，2为任意闭环形状光微环，3弯曲形状的定向耦合器。
如图2所示，是上下层面时的采用弯曲形状定向耦合器耦合的具有任意闭环形状的光波导微环器件；图2(a)、(b)、(c)中，11为输入/输出波导，12为任意闭环形状光微环，13为弯曲形状的定向耦合器。图2(b)中输入/输出波导11在上层面15，任意闭环形状光微环12位于输入/输出波导11的下层面14。图2(c)中输入/输出波导11在下层面14，任意闭环形状光微环12位于输入/输出波导12的上层面15。
如图3所示，是同一平面时的采用弯曲形状定向耦合器耦合的具有圆形形状的光波导微环器件；图3(a)、(b)中，21为输入/输出波导，22为圆形形状光微环，23弯曲形状的定向耦合器。
如图4所示，是上下层面时的采用弯曲形状定向耦合器耦合的具有圆形形状地光波导微环器件；图4(a)、(b)、(c)中，31为输入/输出波导，32为圆形形状光微环，33为弯曲形状的定向耦合器。图4(b)中输入/输出波导31在上层面35，圆形形状光微环32位于输入/输出波导31的下层面34。图4(c)中输入/输出波导31在下层面34，圆形形状光微环32位于输入/输出波导32的上层35。
本发明的实施方式很多，在此以有机聚合物多层平面光波导工艺为实施例，但决非仅限于此实施例。
以硅片或玻璃为衬底材料，采用旋转涂敷成膜法制作下限制层，再制作芯层，并用光刻与干法刻蚀，制作出具有输入/输出光波导和光波导微环的波导图形。完成芯层后涂敷上限制层。由此就可以获得了共平面时的输入/输出光波导与光微环间的弯曲形状定向耦合器输入/输出耦合结构。在定向耦合器部分利用电光效应或其它效应加以电极实现，即可以控制光微环与输入/输出波导间的功率耦合。
对上下平面结构，同样可以以硅片或玻璃为衬底材料，采用旋转涂敷成膜法制作第一层的下限制层，再制作第一层的芯层，并用光刻与干法刻蚀，制作出具有输入/输出光波导(或光波导微环)的波导图形。完成芯层后涂敷上限制层。这个上限制层也将作为第二层的下限制层。随后是第二层的芯层制作与光波导微环(或输入/输出光波导)的波导刻蚀与上限制层的涂敷。由此就可以完成了上下层面时的输入/输出光波导与光微环间的采用弯曲形状定向耦合器耦合的光波导微环器件。