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1、(10)申请公布号 CN 103760699 A (43)申请公布日 2014.04.30 CN 103760699 A (21)申请号 201410056302.0 (22)申请日 2014.02.19 G02F 1/13(2006.01) G02F 1/1343(2006.01) (71)申请人 华中科技大学 地址 430074 湖北省武汉市洪山区珞喻路 1037 号 (72)发明人 张敏明 戴竞 刘德明 (74)专利代理机构 北京华沛德权律师事务所 11302 代理人 刘杰 (54) 发明名称 基于液晶狭缝波导的微环谐振腔型可调谐光 滤波器 (57) 摘要 本发明公开了一种基于液晶狭缝波。
2、导的微环 谐振腔型可调谐光滤波器， 包括衬底、 第一直波 导、 第二直波导、 微环波导、 第一电极、 第二电极及 上包层 ； 第一直波导、 和 / 或、 第二直波导内设有 狭缝结构， 第一直波导及第二直波导分别设置在 衬底的上表面 ； 微环波导内设有狭缝结构， 微环 波导设置在衬底上， 且微环波导位于第一直波导 与第二直波导二者之间 ； 第一电极设置在微环波 导的内圆环区域， 第二电极设置在微环波导的外 圆环区域 ； 上包层分别覆盖在第一直波导、 第二 直波导、 微环波导、 第一电极和第二电极上， 以及 上包层填充在狭缝结构内。本发明具有控制电压 小、 谐振波长的调谐范围大及结构简单的特点。 。
3、(51)Int.Cl. 权利要求书 3 页 说明书 6 页 附图 3 页 (19)中华人民共和国国家知识产权局 (12)发明专利申请 权利要求书3页 说明书6页 附图3页 (10)申请公布号 CN 103760699 A CN 103760699 A 1/3 页 2 1. 一种基于液晶狭缝波导的微环谐振腔型可调谐光滤波器， 其特征在于， 包括 ： 衬底 ； 第一直波导及第二直波导 ； 所述第一直波导、 和 / 或、 所述第二直波导内设有狭缝结 构， 所述第一直波导及所述第二直波导分别设置在所述衬底上， 且所述第一直波导与所述 第二直波导相互平行 ； 所述第一直波导与所述第二直波导的宽度是 10。
4、0nm-1000nm ； 所述第 一直波导与所述第二直波导的高度是 100nm-1000nm ； 微环波导 ； 所述微环波导内设有狭缝结构， 所述微环波导设置在所述衬底上， 所述微环 波导位于所述第一直波导与所述第二直波导二者之间 ； 所述微环波导与所述第一直波导之 间的间隔距离是 10nm-1000nm、 和 / 或、 所述微环波导与所述第二直波导之间的间隔距离是 10nm-1000nm ； 第一电极及第二电极 ； 所述第一电极设置在所述微环波导的内圆环区域， 所述第二电 极设置在所述微环波导的外圆环区域 ； 所述第一电极外接电压源及所述第二电极接地、 或 者、 所述第二电极外接电压源及所述。
5、第一电极接地 ； 上包层 ； 所述上包层分别覆盖在所述第一直波导、 所述第二直波导、 所述微环波导、 所 述第一电极和所述第二电极上， 以及所述上包层填充在所述狭缝结构内。 2. 根据权利要求 1 所述的微环谐振腔型可调谐光滤波器， 其特征在于 ： 所述微环波导包括 ： 内环波导及外环波导 ； 所述内环波导与所述外环波导分别设置在所述衬底上， 且所述内环波导与所述外环 波导位于所述第一直波导与所述第二直波导二者之间 ； 所述外环波导与所述第一直波导 之间的间隔距离是 10nm-1000nm、 和 / 或、 所述外环波导与所述第二直波导之间的间隔距 离是 10nm-1000nm ； 所述内环波导。
6、的外侧边缘部位与所述外环波导的内侧边缘部位相距 10nm-1000nm 构成所述微环波导的狭缝结构 ； 所述第一电极设置在所述内环波导的内圆环 区域， 所述第二电极设置在所述外环波导的外圆环区域 ； 所述上包层分别覆盖在所述第一 直波导、 所述第二直波导、 所述内环波导、 所述外环波导、 所述第一电极和所述第二电极上， 以及所述上包层填充在所述狭缝结构内。 3. 根据权利要求 1 所述的微环谐振腔型可调谐光滤波器， 其特征在于 ： 所述微环波导包括内环波导、 中环波导及外环波导 ； 所述内环波导、 所述中环波导及所述外环波导分别设置在所述衬底上， 所述中环波导 位于所述内环波导及所述外环波导二。
7、者之间 ； 所述内环波导、 所述中环波导及所述外环波 导分别位于所述第一直波导与所述第二直波导二者之间 ； 所述外环波导与所述第一直波导 之间的间隔距离是 10nm-1000nm、 和 / 或、 所述外环波导与所述第二直波导之间的间隔距离 是 10nm-1000nm ； 所述内环波导设置在所述外环波导的内圆环区域内 ； 且所述内环波导的 外侧边缘部位与所述外环波导的内侧边缘部位相距 10nm-1000nm ； 所述内环波导与所述中 环波导之间的缝隙和所述外环波导与所述中环波导之间的缝隙分别对应构成所述狭缝机 构 ； 所述第一电极设置在所述内环波导的内圆环区域， 所述第二电极设置在所述外环波导 。
8、的外圆环区域 ； 所述第一电极外接电压源及所述第二电极接地、 或者、 所述第二电极外接电 压源及所述第一电极接地 ； 所述上包层分别覆盖在所述第一直波导、 所述第二直波导、 所述 内环波导、 所述中环波导、 所述外环波导、 所述第一电极和所述第二电极上， 以及所述上包 层填充在所述狭缝结构内。 权 利 要 求 书 CN 103760699 A 2 2/3 页 3 4. 根据权利要求 2 或 3 所述的微环谐振腔型可调谐光滤波器， 其特征在于 ： 所述内环波导包括 ： 第一条形波导及第一平板波导 ； 所述第一条形波导的高度是 100nm-1000nm ； 所述第一平板波导的高度是 10nm-10。
9、00nm ； 所述第一条形波导设置在所述 第一平板波导的端部且二者截面呈 U 型结构 ； 所述第一电极设置在所述第一平板波导上 ； 以及， 所述外环波导包括 ： 第二条形波导及第二平板波导 ； 所述第二条形波导的高度是 100nm-1000nm ； 所述第二平板波导的高度是 10nm-1000nm ； 所述第二条形波导设置在所述 第二平板波导的端部且二者截面呈 L 型结构 ； 所述第二电极设置在所述第二平板波导上 ； 所述第二条形波导的侧面与所述第一条形波导的侧面相距 10nm-1000nm 构成所述微环波 导的狭缝结构。 5. 根据权利要求 3 所述的微环谐振腔型可调谐光滤波器， 其特征在于。
10、 ： 所述中环波导包括 ： 第三条形波导 ； 所述第三条形波导的高度和 / 或宽度是 100nm-1000nm ； 所述外环波导包括 ： 第二条形波导及第二平板波导 ； 所述第二条形波导的高度是和 / 或宽度是 100nm-1000nm ； 所述第二平板波导的高度是 10nm-1000nm ； 所述第二条形波导设 置在所述第二平板波导的端部且二者截面呈 L 型结构 ； 所述第二电极设置在所述第二平板 波导上 ； 所述第二条形波导的侧面与所述第一条形波导的侧面相距 20nm-1000nm ； 所述第 三条形波导设置在所述第一条形波导、 所述第二条形波导二者之间， 且所述第三条形波导 到所述第一条。
11、形波导的垂直距离与所述第三条形波导到所述第二条形波导的垂直距离相 等， 所述第三条形波导与所述第一条形波导之间的缝隙和所述第三条形波导与所述第二条 形波导之间的缝隙构成 2 个狭缝结构。 6. 根据权利要求 4 所述的微环谐振腔型可调谐光滤波器， 其特征在于 ： 所述第一条形波导的高度与所述第二条形波导的高度相等 ； 和 / 或， 所述第一条形波导的宽度与所述第二条形波导的宽度相等 ； 和 / 或， 所述第一平板波导的高度与所述第二平板波导的高度相等 ； 和 / 或， 所述第一电极到所述第一条形波导的垂直距离与所述第二电极到所述第二条形波导 的垂直距离相等。 7. 根据权利要求 1 所述的微环。
12、谐振腔型可调谐光滤波器， 其特征在于 ： 所述第一直波导的宽度与所述第二直波导的宽度相等 ； 和 / 或， 所述第一直波导的高度与所述第二直波导的高度相等。 8. 根据权利要求 5 或 6 或 7 所述的微环谐振腔型可调谐光滤波器， 其特征在于 ： 所述第一直波导、 所述第二直波导及所述微环波导的材料是掺有杂质的 P 型可导硅 ； 所述上包层的材料是有机液晶。 9. 根据权利要求 8 所述的微环谐振腔型可调谐光滤波器， 其特征在于 ： 所述衬底的材料是二氧化硅。 权 利 要 求 书 CN 103760699 A 3 3/3 页 4 10. 根据权利要求 8 所述的微环谐振腔型可调谐光滤波器， 。
13、其特征在于 ： 所述有机液晶是向列型液晶。 权 利 要 求 书 CN 103760699 A 4 1/6 页 5 基于液晶狭缝波导的微环谐振腔型可调谐光滤波器 技术领域 0001 本发明属于光通讯技术领域， 特别涉及一种基于液晶狭缝波导的微环谐振腔型可 调谐光滤波器。 背景技术 0002 光微环谐振腔的概念被Marcatili于1969年首次提出， 即当光的波长满足一定条 件， 才能在光环中进行干涉谐振， 进而实现频率滤波的功能。 0003 近几年， 随着平面波导制作工艺的迅速发展， 硅基微环谐振腔器件作为集成光路 中最重要的基础器件之一， 越来越突出它的集成性和性能多样性， 然而微环谐振腔型。
14、可调 谐滤波器， 其主要采用的方法是热光效应调谐、 电光效应调谐和载流子注入等方式， 上述传 统的调谐方式存在着功耗大、 调控限制等问题， 相比较而言， 目前液晶波导微环谐振腔型光 滤波器， 其是以条形波导作为基本波导结构形成微环谐振腔结构， 一定程度上克服了传统 的调谐方式存在功耗大的技术问题， 但由于该结构直接采用条形波导形成微环谐振腔结 构， 其也存在以下缺点 ： 0004 1、 调谐电压过大， 限制光滤波器的应用范围 ； 0005 2、 谐振波长的调谐范围较小 ； 0006 3、 电极结构设计较为复杂。 发明内容 0007 本发明所要解决的技术问题是提供一种控制电压小、 谐振波长的调谐。
15、范围大的基 于液晶狭缝波导的微环谐振腔型可调谐光滤波器。 0008 为解决上述技术问题， 本发明提供了一种基于液晶狭缝波导的微环谐振腔型可调 谐光滤波器， 一种基于液晶狭缝波导的微环谐振腔型可调谐光滤波器， 包括 ： 衬底 ； 第一直 波导及第二直波导 ； 所述第一直波导、 和 / 或、 所述第二直波导内设有狭缝结构， 所述第一 直波导及所述第二直波导分别设置在所述衬底上， 且所述第一直波导与所述第二直波导相 互平行 ； 所述第一直波导与所述第二直波导的宽度是 100nm-1000nm ； 所述第一直波导与所 述第二直波导的高度是 100nm-1000nm ； 微环波导 ； 所述微环波导内设有。
16、狭缝结构， 所述微 环波导设置在所述衬底上， 所述微环波导位于所述第一直波导与所述第二直波导二者之 间 ； 所述微环波导与所述第一直波导之间的间隔距离是 10nm-1000nm、 和 / 或、 所述微环波 导与所述第二直波导之间的间隔距离是 10nm-1000nm ； 第一电极及第二电极 ； 所述第一电 极设置在所述微环波导的内圆环区域， 所述第二电极设置在所述微环波导的外圆环区域 ； 所述第一电极外接电压源及所述第二电极接地、 或者、 所述第二电极外接电压源及所述第 一电极接地 ； 上包层 ； 所述上包层分别覆盖在所述第一直波导、 所述第二直波导、 所述微环 波导、 所述第一电极和所述第二电。
17、极上， 以及所述上包层填充在所述狭缝结构内。 0009 进一步地， 所述微环波导包括 ： 内环波导及外环波导 ； 所述内环波导与所述外环 波导分别设置在所述衬底上， 且所述内环波导与所述外环波导位于所述第一直波导与所述 说 明 书 CN 103760699 A 5 2/6 页 6 第二直波导二者之间 ； 所述外环波导与所述第一直波导之间的间隔距离是 10nm-1000nm、 和 / 或、 所述外环波导与所述第二直波导之间的间隔距离是 10nm-1000nm ； 所述内环波导的 外侧边缘部位与所述外环波导的内侧边缘部位相距 10nm-1000nm 构成所述微环波导的狭 缝结构 ； 所述第一电极设。
18、置在所述内环波导的内圆环区域， 所述第二电极设置在所述外环 波导的外圆环区域 ； 所述上包层分别覆盖在所述第一直波导、 所述第二直波导、 所述内环波 导、 所述外环波导、 所述第一电极和所述第二电极上， 以及所述上包层填充在所述狭缝结构 内。 0010 进一步地， 所述微环波导可以包括内环波导、 中环波导及外环波导 ； 所述内环波 导、 所述中环波导及所述外环波导分别设置在所述衬底上， 所述中环波导位于所述内环波 导及所述外环波导二者之间 ； 所述内环波导、 所述中环波导及所述外环波导分别位于所述 第一直波导与所述第二直波导二者之间 ； 所述外环波导与所述第一直波导之间的间隔距离 是10nm-。
19、1000nm、 和/或、 所述外环波导与所述第二直波导之间的间隔距离是10nm-1000nm ； 所述内环波导设置在所述外环波导的内圆环区域内 ； 且所述内环波导的外侧边缘部位与所 述外环波导的内侧边缘部位相距 10nm-1000nm ； 所述内环波导与所述中环波导之间的缝隙 和所述外环波导与所述中环波导之间的缝隙分别对应构成所述狭缝机构 ； 所述第一电极设 置在所述内环波导的内圆环区域， 所述第二电极设置在所述外环波导的外圆环区域 ； 所述 第一电极外接电压源及所述第二电极接地、 或者、 所述第二电极外接电压源及所述第一电 极接地 ； 所述上包层分别覆盖在所述第一直波导、 所述第二直波导、 。
20、所述内环波导、 所述中 环波导、 所述外环波导、 所述第一电极和所述第二电极上， 以及所述上包层填充在所述狭缝 结构内。 0011 进一步地， 所述内环波导包括 ： 第一条形波导及第一平板波导 ； 所述第一条形波 导的高度是 100nm-1000nm ； 所述第一平板波导的高度是 10nm-1000nm ； 所述第一条形波导 设置在所述第一平板波导的端部且二者截面呈 U 型结构 ； 所述第一电极设置在所述第一平 板波导上 ； 以及， 所述外环波导包括 ： 第二条形波导及第二平板波导 ； 所述第二条形波导的 高度是 100nm-1000nm ； 所述第二平板波导的高度是 10nm-1000nm 。
21、； 所述第二条形波导设置 在所述第二平板波导的端部且二者截面呈 L 型结构 ； 所述第二电极设置在所述第二平板波 导上 ； 所述第二条形波导的侧面与所述第一条形波导的侧面相距 10nm-1000nm 构成所述微 环波导的狭缝结构。 0012 进一步地， 所述中环波导包括 ： 第三条形波导 ； 所述第三条形波导的高度和 / 或 宽度是 100nm-1000nm ； 所述外环波导包括 ： 第二条形波导及第二平板波导 ； 所述第二条形 波导的高度是和 / 或宽度是 100nm-1000nm ； 所述第二平板波导的高度是 10nm-1000nm ； 所 述第二条形波导设置在所述第二平板波导的端部且二者。
22、截面呈 L 型结构 ； 所述第二电极 设置在所述第二平板波导上 ； 所述第二条形波导的侧面与所述第一条形波导的侧面相距 20nm-1000nm ； 所述第三条形波导设置在所述第一条形波导、 所述第二条形波导二者之间， 且所述第三条形波导到所述第一条形波导的垂直距离与所述第三条形波导到所述第二条 形波导的垂直距离相等， 所述第三条形波导与所述第一条形波导之间的缝隙和所述第三条 形波导与所述第二条形波导之间的缝隙构成 2 个狭缝结构。 0013 进一步地， 所述第一条形波导的高度与所述第二条形波导的高度相等 ； 和 / 或， 所 述第一条形波导的宽度与所述第二条形波导的宽度相等 ； 和 / 或， 。
23、所述第一平板波导的高 说 明 书 CN 103760699 A 6 3/6 页 7 度与所述第二平板波导的高度相等 ； 和 / 或， 所述第一电极到所述第一条形波导的垂直距 离与所述第二电极到所述第二条形波导的垂直距离相等。 0014 进一步地， 所述第一直波导的宽度与所述第二直波导的宽度相等 ； 和 / 或， 所述第 一直波导的高度与所述第二直波导的高度相等。 0015 进一步地， 所述第一直波导、 所述第二直波导及所述微环波导的材料是掺有杂质 的 P 型可导硅 ； 所述上包层的材料是有机液晶。 0016 进一步地， 所述衬底的材料是二氧化硅。 0017 进一步地， 所述有机液晶是向列型液晶。
24、。 0018 本发明提供的一种基于液晶狭缝波导的微环谐振腔型可调谐光滤波器， 通过将第 一直波导及第二直波导分别设置在衬底的上表面， 微环波导内设狭缝结构， 且微环波导设 置在衬底上， 并位于第一直波导与第二直波导二者之间 ； 第一电极设置在微环波导的内圆 环区域， 第二电极设置在微环波导的外圆环区域 ； 上包层分别覆盖在第一直波导、 第二直波 导、 微环波导、 第一电极和第二电极上， 以及上包层分别填充在第一直波导、 第二直波导及 微环波导的狭缝结构内， 使得在实际作业过程中， 第一电极外接电压源作为本发明的正电 极， 第二电极接地作为本发明的负电极 （或者， 第二电极外接电压源， 第一电极。
25、接地） ， 第一 直波导作为本实施例一光的输入直波导， 第二直波导作为本实施例一光的输出直波导， 通 过电压源产生连续可调的电压改变液晶分子的指向失方向， 进而改变微环波导中狭缝结构 的等效传输折射率， 从而导致由第一直波导输入光束谐振波长的改变， 最终实现光滤波器 的可调谐性 ； 且采用微环波导内设狭缝结构的狭缝波导模式使得谐振波长的调谐范围更 大， 在微环波导的内圆环区域、 外圆环区域分别设置第一电极、 第二电极简化了电极结构的 设计， 同时具有控制电压小的特点。 附图说明 0019 为了更清楚地说明本发明实施例或现有技术中的技术方案， 下面将对实施例中所 需要使用的附图作简单地介绍， 显。
26、而易见地， 下面描述中的附图仅仅是本发明的一些实施 例， 对于本领域普通技术人员来讲， 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。 0020 图 1 为本发明实施例一提供的基于液晶狭缝波导的微环谐振腔型可调谐光滤波 器整体结构俯视图 ； 以及 0021 图 2 为本发明实施例一提供的基于液晶狭缝波导的微环谐振腔型可调谐光滤波 器中衬底、 上包层及微环波导的部分结构剖视图 ； 以及 0022 图 3 为本发明实施例二提供的基于液晶狭缝波导的微环谐振腔型可调谐光滤波 器中衬底、 上包层、 微环波导的部分结构剖视图 ； 以及 0023 图 4 为本发明实施例一提供的基于液晶狭。
27、缝波导的微环谐振腔型可调谐光滤波 器， 当微环波导中内圆环区域半径设置为 20m 时， 所滤得光的波长与控制电压的数值仿 真结果关系图 ； 0024 其中， 1- 衬底， 2- 上包层， 3- 狭缝结构， 4- 电压源， 101- 第一直波导， 102- 第二直 波导， 201- 第一电极， 202- 第二电极， 301- 第一条形波导， 302- 第二条形波导， 303- 第三条 形波导， 401- 第一平板波导， 402- 第二平板波导。 说 明 书 CN 103760699 A 7 4/6 页 8 具体实施方式 0025 下面将结合本发明实施例中的附图， 对本发明实施例中的技术方案进行清。
28、楚、 完 整地描述， 显然， 所描述的实施例仅仅是本发明一部分实施例， 而不是全部的实施例。基于 本发明中的实施例， 本领域普通技术人员所获得的所有其他实施例， 都属于本发明保护的 范围。 0026 目前微环谐振腔型可调谐滤波器， 其主要采用的方法有热光效应调谐、 电光效应 调谐和载流子注入等方式， 然而上述传统的调谐方式存在着功耗大、 调控限制等问题， 相比 较而言， 液晶的高电光系数为实现高效可调谐的集成光电子器件提供了可能性， 本发明基 于上述理论提供了下述实施例 ： 0027 实施例一 0028 参见图 1-2， 本发明实施例提供的一种基于液晶狭缝波导的微环谐振腔型可调 谐光滤波器， 。
29、包括衬底 1、 第一直波导 101、 第二直波导 102、 1 个微环波导、 第一电极 201、 第二电极 202 及上包层 2 ； 其中， 第一直波导 101 和 / 或第二直波导 102 内设有用于光束 传输的狭缝结构 3， 第一直波导 101 及第二直波导 102 分别设置在衬底 1 的上表面， 且第 一直波导 101 与第二直波导 102 相互平行 ； 第一直波导 101 与第二直波导 102 的宽度是 100nm-1000nm ； 第一直波导 101 与第二直波导 102 的高度是 100nm-1000nm ； 相应的， 微环 波导内也设置有狭缝结构 3， 微环波导设置在衬底 1 上。
30、， 且微环波导位于第一直波导 101 与第二直波导 102 二者之间 ； 微环波导与第一直波导 101 之间的间隔距离 （最短距离） 是 10nm-1000nm、 微环波导与第二直波导 102 之间的间隔距离 （最短距离） 是 10nm-1000nm ； 第 一电极 201 设置在微环波导的内圆环区域， 第二电极 202 设置在微环波导的外圆环区域 ； 上包层 2 分别覆盖在第一直波导 101、 第二直波导 102、 微环波导、 第一电极 201 和第二电极 202 上， 以及上包层 2 分别填充在第一直波导 101、 第二直波导 102 及微环波导的狭缝结构 3 内。实际作业过程中， 将第一。
31、电极 201 外接电压源 4 作为本实施例一的正电极， 第二电极 202接地作为本实施例一的负电极 （或者， 第二电极202外接电压源， 第一电极201接地） ， 第 一直波导 101 作为本实施例一光的输入直波导， 第二直波导 102 作为本实施例一光的输出 直波导， 通过电压源 4 产生连续可调的电压改变液晶分子的指向失方向， 进而改变微环波 导中狭缝结构3的等效传输折射率， 从而导致由第一直波导101输入光束谐振波长的改变， 最终实现了光滤波器的可调谐性。 0029 具体而言， 本实施例一中微环波导包括 ： 截面呈 U 型结构的圆桶状内环波导， 以及 中心部位设置有环形侧壁的外环波导 ；。
32、 其中， 内环波导与外环波导分别设置在衬底 1 上， 且 内环波导与外环波导位于第一直波导 101 与第二直波导 102 二者之间 ； 内环波导的外侧边 缘部位与外环波导的内侧 （环形侧壁） 边缘部位相距10nm-1000nm构成微环波导的狭缝结构 3 ； 同时， 第一电极 201 设置在内环波导上， 第二电极 202 设置在外环波导上。 0030 更进一步的， 内环波导包括 ： 第一条形波导 301 及第一平板波导 401 ； 外环波 导包括 ： 第二条形波导 302 及第二平板波导 402 ； 其中， 第一条形波导 301 的高度是 100nm-1000nm ； 第二条形波导 302 的高。
33、度是 100nm-1000nm ； 第一平板波导 401 的高度是 10nm-1000nm ； 第二平板波导402的高度是10nm-1000nm;同时， 第一条形波导301设置在第 一平板波导401的端部且二者截面呈U型结构， 第二条形波导302设置在第二平板波导402 说 明 书 CN 103760699 A 8 5/6 页 9 的端部且二者截面呈 L 型结构 ； 优选的， 第一条形波导 301 与第一平板波导 401 的合成结 构、 第二条形波导 302 与第二平板波导 402 的合成结构可通过刻蚀工艺完成 ； 第一电极 201 设置在第一平板波导401的上表面 ； 第二电极202设置在第。
34、二平板波导402的上表面 ； 实际 作业过程中， 第二条形波导 302 的侧面与第一条形波导 301 的侧面相距 10nm-1000nm 进而 构成微环波导的狭缝结构 3， 通过电压源 4 产生连续可调的电压改变液晶分子的指向失方 向， 进而改变由第二条形波导 302， 第一条形波导 301 与狭缝结构 3 构成的单狭缝波导的等 效传输折射率， 从而导致由第一直波导 101 输入光束谐振波长的改变， 最终实现了光滤波 器的可调谐性。 0031 需要指出的是， 为便于本实施例一结构简单、 易于制作且兼容于 CMOS 工艺， 优选 的， 第一条形波导301的高度、 宽度分别与第二条形波导302的高。
35、度、 宽度对应相等 ； 第一电 极 201 到第一条形波导 301 的垂直距离与第二电极 202 到第二条形波导 302 的垂直距离相 等 ； 第一直波导 101 的高度、 宽度分别与第二直波导 102 的高度、 宽度对应相等。同时， 为便 于电势场的产生， 形成导通电路， 优选的， 第一直波导 101、 第二直波导 102 及微环波导 （第 一条形波导301、 第二条形波导302、 第一平板波导401、 第二平板波导402） 的材料可选用掺 有杂质的 P 型可导硅 ； 上包层 2 的材料可选用有机液晶 （如向列型液晶材料 5CB 等） ； 衬底的 材料可选用二氧化硅。 0032 下面， 为进。
36、一步对本发明做详细说明， 以支持本发明所要解决的技术问题， 以基 于 SOI（Silicon-On-Insulator， 绝缘衬底上的硅） 制作的基于液晶狭缝波导的单狭缝微 环谐振腔型可调谐光滤波器为列， 其中 ： 衬底 （SiO2） 的高度为 2m， 狭缝结构 3 的区宽为 100nm， 第一条形波导 301、 第二条形波导 302 的宽度为 200nm， 第一条形波导 301、 第二条形 波导302高度为220nm， 第一平板波导401、 第二平板波导402的高度为60nm， 第一电极201、 第二电极 202（金属电极） 分别对应镀在第一平板波导 401、 第二平板波导 402 的上表面。
37、， 且 第二电机202外接电压源4， 选用向列型液晶材料5CB作为上包层2， 高度为2m， 且填充于 狭缝结构 3 里面， 图 4 为当微环波导中内圆环区域半径设置为 20m 时， 所滤得光的波长与 控制电压的数值仿真结果关系图， 由图可知本发明通过引入狭缝波导的概念， 并在上包层 区及狭缝结构 3 中填充有机液晶材料， 大大提高了调谐能力 （增大了波长调谐范围） ； 且通过 分别在第一平板波导 401、 第二平板波导 402 的上表面镀上第一电极 201、 第二电极 202， 缩 短了电极与液晶电控区域的距离， 提高了调谐效率并降低了电压源 4 的最大调制电压 ； 同 时， 本发明还具有结构。
38、简单、 易于制作、 成本低廉及兼容于 CMOS 工艺的特点。 0033 实施例二 0034 相对于本发明实施例一而言， 由于双狭缝波导的等效折射率改变值大于单狭缝波 导的等效折射率改变值， 进而双狭缝波导的可调谐范围大于单狭缝波导的可调谐范围， 基 于上述理论， 本实施二提供了另一种基于液晶狭缝波导的双狭缝结构的微环谐振腔型可调 谐光滤波器， 如下所述 ： 0035 请参阅图 3， 本实施例二提供的微环谐振腔型可调谐光滤波器包括 ： 衬底 1 ； 第一 直波导 101 及第二直波导 102 ； 第一直波导 101 和 / 或第二直波导 102 内设有狭缝结构 3， 第一直波导 101 及第二直。
39、波导 102 分别设置在衬底 1 上， 且第一直波导 101 与第二直波导 102 相互平行 ； 第一直波导 101 与第二直波导 102 的宽度是 100nm-1000nm ； 第一直波导 101 与第二直波导102的高度是100nm-1000nm ； 微环波导 ； 所述微环波导包括内环波导、 中环波 说 明 书 CN 103760699 A 9 6/6 页 10 导及外环波导 ； 其中， 内环波导、 中环波导及外环波导分别设置在衬底 1 上， 且中环波导位 于内环波导及外环波导之间， 内环波导、 中环波导及外环环波导位于第一直波导 101 与第 二直波导 102 二者之间 ； 外环波导与第。
40、一直波导 101 之间的间隔距离是 10nm-1000nm， 外环 波导与第二直波导 102 之间的间隔距离是 10nm-1000nm ； 内环波导的外侧边缘部位与外环 波导的内侧边缘部位相距 10nm-1000nm ； 第一电极 201 及第二电极 202 ； 第一电极 201 设置 在内环波导的内圆环区域， 第二电极 202 设置在外环波导的外圆环区域 ； 第一电极 201 外 接电压源 4 作为本实施例二的正电极， 第二电极 202 接地作为本实施例二的负电极 （或者， 第二电极 202 外接电压源， 第一电极 201 接地） ， 上包层 2 ； 上包层 4 分别覆盖在第一直波导 101。
41、、 第二直波导 102、 内环波导、 外环波导、 第一电极 201 和第二电极 202 的上表面， 以及上 包层 2 分别填充在外环波导的狭缝结构 3 内。 0036 具体来说， 内环波导包括 ： 第一条形波导 301 及第一平板波导 401 ； 第一条形波导 301 的高度是 100nm-1000nm ； 第一平板波导 401 的高度是 10nm-1000nm ； 第一条形波导 301 设置在第一平板波导 401 的端部且二者截面呈 U 型结构 ； 第一电极 201 设置在第一平板波 导 401 的上表面 ； 中环波导包括 ： 第三条形波导 303 ； 外环波导包括 ： 第二条形波导 302。
42、 及 第二平板波导 402 ； 第二条形波导 302 的高度是 100nm-1000nm ； 第三条形波导 303 的高度 是 100nm-1000nm ； 第二平板波导 402 的高度是 10nm-1000nm ； 第二条形波导 302 设置在第 二平板波导 402 的端部且二者截面呈 L 型结构 ； 第二电极 202 设置在第二平板波导 402 上 ； 第二条形波导302的侧面与第一条形波导301的侧面相距20nm-2000nm ； 第三条形波导303 设置在第一条形波导 301、 第二条形波导 302 二者之间， 且第三条形波导 303 到第一条形波 导 301 的垂直距离与第三条形波导。
43、 303 到第二条形波导 302 的垂直距离相等， 第三条形波 导 303 与第一条形波导 301 之间的缝隙和第三条形波导 303 与第二条形波导 302 之间的缝 隙构成 2 个狭缝结构 3。实际作业过程中， 将第一电极 201 外接电压源 4 作为本实施例一 的正电极， 第二电极202接地作为本实施例一的负电极 （或者， 第二电极202外接电压源， 第 一电极 201 接地） ， 第一直波导 101 作为本实施例二光的输入直波导， 第二直波导 102 作为 本实施例二光的输出直波导， 通过电压源 4 产生连续可调的电压改变液晶分子的指向失方 向， 进而改变微环波导中分别由第一条形波导30。
44、1、 第三条形波导303、 第二条形波导302与 2个狭缝结构3构成的双狭缝波导的等效传输折射率， 从而导致由第一直波导101输入光束 谐振波长的改变， 最终实现了光滤波器的可调谐性， 较相本发明实施例一而言， 由于双狭缝 波导的等效折射率改变值大于单狭缝波导的等效折射率改变值， 因此双狭缝波导的可调谐 范围大于单狭缝波导的可调谐范围。 0037 需要说明的是， 由于本发明实施例二是基于实施例一提供的另一种双狭缝结构的 微环谐振腔型可调谐光滤波器， 与实施例一提供的单狭缝结构的微环谐振腔型可调谐光滤 波器相比， 实施例二中除微环波导部分结构与实施例一不同外， 其他结构组成部分与实施 例一完全相。
45、同， 因此， 实施例二中未详述部分可以参见实施例一中的介绍， 这里不再赘述。 0038 最后所应说明的是， 以上具体实施方式仅用以说明本发明的技术方案而非限制， 尽管参照实例对本发明进行了详细说明， 本领域的普通技术人员应当理解， 可以对本发明 的技术方案进行修改或者等同替换， 而不脱离本发明技术方案的精神和范围， 其均应涵盖 在本发明的权利要求范围当中。 说 明 书 CN 103760699 A 10 1/3 页 11 图 1 说 明 书 附 图 CN 103760699 A 11 2/3 页 12 图 2 图 3 说 明 书 附 图 CN 103760699 A 12 3/3 页 13 图 4 说 明 书 附 图 CN 103760699 A 13 。