專利名稱：多向傳輸接口高性能平面光波光路諧振腔濾波器的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本實用新型屬于集成光電子領(lǐng)域，涉及一種新型的無源集成光器件，具體地說是一種多 向傳輸接口高性能平面光波光路諧振腔濾波器。二、 背景技術(shù)多通道光濾波器是密集波分復(fù)用(DWDM)光通信系統(tǒng)、光計算機系統(tǒng)、生物醫(yī)學(xué)光子檢 測系統(tǒng)等的核心器件之一，其性能決定了整個系統(tǒng)的性能。平面光波光路諧振腔型濾波器易 與光波光路調(diào)制器/開關(guān)、半導(dǎo)體異質(zhì)結(jié)激光器等器件單片集成，便于構(gòu)成未來各類小型化光 子系統(tǒng)。目前已出現(xiàn)的平面光波光路諧振腔型濾波器只能按某一方向傳輸濾波信號，限制了 與其他光器件集成時的排列自由度和光信號的傳輸，欲提高器件性能需付出尺寸代價。三、 發(fā)明內(nèi)容本實用新型的目的是提供一種多向傳輸接口高性能平面光波光路諧振腔濾波器，該濾波 器克服了現(xiàn)有技術(shù)只能按一種方向傳輸濾波光信號的缺點，能沿多個方向傳輸濾波光信號。 本實用新型的目的是通過以下技術(shù)方案來實現(xiàn)的-一種多向傳輸接口高性能平面光波光路諧振腔濾波器，其特征在于它包括上路光波光 路、諧振腔和下路光波光路，所述上路光波光路與光信號輸入端連接；下路光波光路與光信 號輸出端連接；上路光波光路與一組諧振腔間通過多模干涉耦合作用后將被選頻的光信號再 耦合并傳遞給一組下路光波光路，由一組下路光波光路將選頻后的光信號輸出。本實用新型中，所述諧振腔是圓盤型、圓環(huán)型和矩型中的任意一種。所述一組下路光波光路與相對應(yīng)的諧振腔相切并呈任意角度傾斜。傾斜角度可以根據(jù)光 信號的輸出方向要求來設(shè)定。為避免兩個相鄰諧振腔之間以及光波光路與光波光路之間產(chǎn)生干擾，兩個相鄰的諧振腔 相距為1-4微米。兩個相鄰的下路光波光路相距為5-IO微米。本實用新型中，見附圖1，附圖1是多向傳輸接口光波光路諧振腔濾波器結(jié)構(gòu)示意圖。 光信號從上路光波光路的左端輸入，光信號通過光波光路與諧振腔之間的多模干涉耦合作用 耦合進第一層的圓盤型、圓環(huán)型和矩型等主諧振腔中，諧振腔起諧振選頻既濾波的作用，被 選頻的光信號再經(jīng)多模干涉耦合進兩邊對稱的兩個諧振腔中，兩個對稱的諧振腔相距幾個微 米的距離，在左邊的諧振腔的左側(cè)放置一個與諧振腔相切的呈任意角度的傾斜向右的下路光 波光路(也是用多模干涉耦合)，則形成傾斜向右的濾波信號輸出；類似地，在右邊諧振腔的 右側(cè)放置與諧振腔相切的呈傾斜向左的下路光波光路，則形成傾斜向左的濾波信號輸出。本 實用新型中光波光路與諧振腔之間的耦合均采用多模干涉耦合的方式，以增強輸入/輸出耦合 光信號的能量。本實用新型的有益效果如下 本實用新型采用多模干涉耦合作用，在同一平面上可沿多個方向輸出濾波光信號，便于 實現(xiàn)各類諧振腔的有效組合，提高器件性能，便于與其它光器件構(gòu)成集成光器件模塊時的連 接和排部，以及與其他光器件如激光光源、光調(diào)制器/光開關(guān)等集成。附圖1是本實用新型 的結(jié)構(gòu)示意圖；作為特例，附圖2給出了由園環(huán)型諧振腔構(gòu)成的多向傳輸接口的平面光波光 路諧振腔濾波器的沿垂直、水平輸出的光波電磁場的傳播仿真實驗結(jié)果，由附圖2可見光波 光路中的光波是按單模模式傳播的。四、
圖1是本實用新型的結(jié)構(gòu)示意圖；圖2是多向傳輸接口光波光路諧振腔濾波器的光波傳輸場圖；圖3是用圖形掩模技術(shù)制作平面諧振腔濾波器的工藝流程圖；圖4 (a)是6個矩形諧振腔并聯(lián)構(gòu)成的駐波型濾波器的示意圖；圖4 (b)是6個矩形諧振腔并聯(lián)構(gòu)成的駐波型濾波器的濾波器電鏡照片圖；圖4 (c)是6個矩形諧振腔并聯(lián)構(gòu)成的駐波型濾波器的濾波特性圖；圖5(a)是并聯(lián)矩形諧振腔濾波器的群延時圖；圖5 (b)是并聯(lián)矩形諧振腔濾波器的色度色散圖；圖5 (C)是并聯(lián)矩形諧振腔濾波器的差分群延時圖；圖5 (d)是并聯(lián)矩形諧振腔濾波器的偏振相關(guān)損耗相關(guān)測試曲線圖；圖6 (a)是并聯(lián)跑道型諧振腔濾波器的示意圖'圖6 (b)是并聯(lián)跑道型諧振腔濾波器的掃描電鏡照片；圖6 (C)是并聯(lián)跑道型諧振腔濾波器的濾波特性圖；圖6 (d)是并聯(lián)跑道型諧振腔濾波器的器件局部照片；圖7 (a)是矩形-圓環(huán)濾波器的示意圖；圖7 (b)是矩形-圓環(huán)濾波器的掃描電鏡照片； 圖7 (C)是矩形-圓環(huán)濾波器的濾波特性圖；五具體實施方式
一種多向傳輸接口高性能平面光波光路諧振腔濾波器，包括上路光波光路1、諧振腔2 和下路光波光路3，上路光波光路2與光信號輸入端連接；下路光波光路3與光信號輸出端連接；上路光波光路1與一組3個諧振腔2間通過多模干涉耦合作用后將被選頻的光信號再耦合并傳遞給一組2個下路光波光路3，由2個下路光波光路3將選頻后的光信號輸出。
由于介質(zhì)平面光波光路諧振腔通常為三種類型既圓環(huán)型、圓盤型和矩形，故這三類諧振 腔按兩兩相切的方式排列并與上下路光波光路按多模干涉耦合的形式進行光耦合，則均可構(gòu) 成如圖l所示的具有多向傳輸結(jié)構(gòu)的平面光波光路濾波器。為避免兩個對稱諧振腔之間以及 光波光路與光波光路之間產(chǎn)生干擾，兩個諧振腔應(yīng)隔開3-6微米的距離，光波光路之間隔開 5-10pm左右。介質(zhì)平面光波光路器件的制作均借助于微電子工藝和技術(shù)，圖3為采用圖形掩模技術(shù)制作多向傳輸平面光波光路諧振腔濾波器的工藝流程圖。制作時，首先進行光致抗蝕 劑涂布，在In襯底上依次覆蓋有波導(dǎo)層和(正性)光致抗蝕劑，得到濾波器底板，并在顯影 前烘烤；然后再用波導(dǎo)圖形掩模版對涂布后的濾波器底板進行曝光處理；經(jīng)過曝光處理后再 進行顯影處理，至此完成了整個光刻過程；接著進行腐蝕過程對顯影后的濾波器底板進行 腐蝕處理，然后除膠，制成平面波導(dǎo)諧振腔濾波器。本實用新型以InP/InGaAsP-MQW為波導(dǎo)材料，在三維FDTD仿真模擬的基礎(chǔ)上，基于半導(dǎo) 體材料生長、圖形掩模、和光刻工藝，制作了諧振腔濾波器即并聯(lián)跑道形、并聯(lián)矩形和矩形-環(huán)行混合形3種類型的諧振腔型濾波器芯片，且對裸片進行了測試。除用Agilent公司的 86142B光譜分析儀(OSA)測試了濾波器對應(yīng)端口的功率譜圖外，還采Agilent的81910A光 子全參數(shù)測試儀測試了器件的PDL、 GD、 DGD和CD參數(shù)。一種本實用新型所述的并聯(lián)矩形型諧振腔濾波器。圖4為6個矩形諧振腔并聯(lián)構(gòu)成的駐波型濾波器，矩形諧振腔的尺寸為10x10um，諧振 腔之間的間距為1.5um，濾波器總長為3000"m，波導(dǎo)端口增加了一段梯形SSC過渡段，由 圖4(c)可見在波1520-1538nm的波長范圍有8個濾波波峰且較明顯，F(xiàn)SR約為3nm，最大的 FWHM約為3nm， F約為1.0。由圖5(a)-(c)給出了并聯(lián)矩形諧振腔濾波器的群延時(GD); (b)色度色散(CD); (c) 差分群延時(DGD); (d)偏振相關(guān)損耗(PDL)相關(guān)測試曲線?？梢姡?537.5-1547. 5nm約 10nm的范圍內(nèi)，群延時變化劇烈，在其它波段處為一常數(shù)值，這表明在這一波段 InP/InGaAsP-MQW材料有較強的材料色散，結(jié)合圖5(b)的色度色散可估算出器件的最小帶寬 約接近0.2Tb/s。圖5(d)給出了并聯(lián)矩形諧振腔濾波器的偏振相關(guān)損耗，在1544nm處，約 0. 15dB，在1550nm處為ldB。另一種本實用新型所述的并聯(lián)跑道型諧振腔濾波器。圖6(a)、 (b)、 (d)分別為并聯(lián)跑道型諧振腔濾波器的結(jié)構(gòu)示意圖、掃描電鏡照片和局部 電鏡照片。照片中的矩形塊為電極。圖6 (c)為相應(yīng)的濾波譜圖，由圖可見約有17個濾波波 峰，F(xiàn)SR約為1.5nm， FWHM約為lnm， F約為1.5，濾波波峰在1520-1535nm的范圍內(nèi)較明顯。又一種本實用新型所述的矩-圓環(huán)混合諧振腔濾波器。圖7(a) 、 (b)和(c)分別為矩形-圓環(huán)諧振腔濾波器的示意圖、掃描電鏡照片和對應(yīng)的濾 波特性測試曲線。FWHM約為20nm。
權(quán)利要求1、一種多向傳輸接口高性能平面光波光路諧振腔濾波器，其特征在于它包括上路光波光路(1)、諧振腔(2)和下路光波光路(3)，所述上路光波光路(1)與光信號輸入端連接；下路光波光路(3)與光信號輸出端連接；上路光波光路(1)與一組諧振腔(2)間通過多模干涉耦合作用后將被選頻的光信號再耦合并傳遞給一組下路光波光路(3)，由一組下路光波光路(3)將選頻后的光信號輸出。
2、 根據(jù)權(quán)利要求1所述的多向傳輸接口高性能平面光波光路諧振腔濾波器,其特征在于: 所述諧振腔(2)是圓盤型、圓環(huán)型和矩型中的任意一種或幾種的混合。
3、 根據(jù)權(quán)利要求1所述的多向傳輸接口高性能平面光波光路諧振腔濾波器，其特征在于:所述一組下路光波光路(3)與相對應(yīng)的諧振腔(2)相切并呈任意角度傾斜。
4、 根據(jù)權(quán)利要求1所述的多向傳輸接口高性能平面光波光路諧振腔濾波器，其特征在于: 兩個相鄰的諧振腔(2)相距為1-4微米。
5、 根據(jù)權(quán)利要求1所述的多向傳輸接口高性能平面光波光路諧振腔濾波器，其特征在于-兩個相鄰的下路光波光路(3)相距為5-10微米。
專利摘要本實用新型公開了一種多向傳輸接口高性能平面光波光路諧振腔濾波器，包括上路光波光路、諧振腔和下路光波光路，所述上路光波光路與光信號輸入端連接；下路光波光路與光信號輸出端連接；上路光波光路與一組諧振腔間通過多模干涉耦合作用后將被選頻的光信號再耦合并傳遞給一組下路光波光路，由一組下路光波光路將選頻后的光信號輸出。本實用新型在同一平面上可沿多個方向輸出濾波光信號，便于實現(xiàn)各類諧振腔的有效組合，提高器件性能，它適用于與其它光器件構(gòu)成集成光器件模塊時的連接和排部。
文檔編號G02B6/12GK201035180SQ20062007471
公開日2008年3月12日 申請日期2006年7月5日 優(yōu)先權(quán)日2006年7月5日
發(fā)明者旭 劉, 孫小菡, 柏寧豐, 肖金標(biāo), 純 蔡 申請人:東南大學(xué)