一种基于微环阵列可重构光滤波器制造技术

本发明专利技术公开了一种基于微环阵列可重构光滤波器，属于光纤通信和集成光子学技术领域，该滤波器包括第一总线波导、第二总线波导以及多个微环；第一总线波导和第二总线波导将多个微环并联连接；多个微环在第一总线波导与第二总线波导之间等距排布；微环与第一总线波导之间设有耦合区；微环与第二总线波导之间设有耦合区；相邻微环之间设有耦合区；各耦合区均设有可重构光耦合器，且可重构光耦合器的开关状态均可独立调控。本发明专利技术在微环阵列的耦合区中引入了开关状态可重构的光耦合器结构，可以独立控制各个耦合区是否发生耦合作用，再通过设计组合各个耦合区的开关状态，可在一维微环阵列中实现多种拓扑架构，实现了滤波功能的多样性。

【技术实现步骤摘要】
一种基于微环阵列可重构光滤波器
本专利技术属于光纤通信和集成光子学
，更具体地，涉及一种基于微环阵列可重构光滤波器。
技术介绍
光通信是现代信息、传输最重要的方式之一，正朝着超高速、大容量、大宽带、长距离、低成本的方向前进。光学滤波器对于充分利用光网络的波长资源，保护网络系统中通道最大限度的畅通无阻起着重要作用，是全光信号处理和波分复用系统中的重要器件。微环滤波器是光学滤波器中的一种。基于无源微环，如硅、氮化硅微环的滤波器利用微环的幅度响应和相位响应特性来处理光信号，实现滤波功能；利用热光效应、等离子色散效应等，可以实现良好的中心频率调谐性，并且已有多种结构实现了较好的可调谐特性。此外由于微环与生俱来的可集成优势，被广泛应用于制造集成的光学滤波器中。但目前提出的绝大多数的微环滤波器仅基于如直通型多环级联、上传下载型多环级联、多环串联、双环级联等的某一种拓扑架构，故仅可在某一种或两种特定的滤波功能上实现中心波长和带宽的可调谐。也有将微环与MZI的组合结构级联的可重构方案，但该方案仅调谐了MZI上下臂参与滤波的环的数量以及级联的MZI数量，无法实现包括上传下载型多环级联、多环串联、双环级联等在内的常用的拓扑架构以及他们之间的切换。综上所述，目前还尚未提出能将多种常用的微环阵列拓扑架构整合在一个器件内实现的可重构方案。
技术实现思路
针对现有技术的以上缺陷或改进需求，本专利技术提供了一种基于微环阵列可重构滤波器，其目的在于在微环阵列的耦合区中引入了开关状态可重构的光耦合器结构，可以独立控制各个耦合区是否发生耦合作用，进而设计组合各个耦合区的开关状态，由此解决基于微环结构的滤波器滤波功能单一的技术问题。为实现上述目的，按照本专利技术的一个方面，提供了一种基于微环阵列可重构光滤波器，包括：第一总线波导、第二总线波导以及多个微环；所述第一总线波导和所述第二总线波导将所述多个微环并联连接；所述多个微环在所述第一总线波导与所述第二总线波导之间等距排布；微环与所述第一总线波导之间设有耦合区；微环与所述第二总线波导之间设有耦合区；相邻微环之间设有耦合区；各耦合区均设有可重构光耦合器，且所述可重构光耦合器的开关状态均可独立调控；所述可重构光耦合器用于控制对应耦合区的耦合状态的开关以使相邻微环之间、所述微环与所述第一总线波导之间、所述微环与所述第二总线波导之间发生或不发生耦合作用，从而使所述光滤波器具有不同的滤波功能。优选地，所述可重构光耦合器为具有对称性的2＊2结构；即从任意一个端口输入光信号都能展现相同的耦合特性，以适应滤波器状态切换时经过耦合区的光传输方向可能会改变的情形。引入的可重构光耦合器结构的可重构特性可基于热光效应和电光效应，也可通过引入包括氧化铟锡在内的金属氧化物半导体或石墨烯等折射率可调等离子体材料或包括GTS在内的相变材料来实现。优选地，所述多个微环的尺寸相同。优选地，所述微环半径R满足：2μm≤R≤300μm。半径过小，弯曲损耗大；半径过大，谐振峰之间波长间隔小，作为光滤波器时，会滤出多个波长，不易区分。优选地，所述第一总线波导与所述第二总线波导的尺寸相同。优选地，所述第一总线波导、所述第二总线波导和微环波导均为条型波导结构或脊型波导结构。优选地，所述第一总线波导、所述第二总线波导和微环波导均为硅器件。优选地，所述第一总线波导、所述第二总线波导和微环波导的宽度W满足450nm≤W≤600nm；波导宽度过窄时传输损耗大，波导宽度过宽时，在波导内会有多模传输，导致有多个谐振峰，使得所需基模谐振峰透射率降低；所述第一总线波导、所述第二总线波导和微环波导的高度h满足150nm≤h≤300nm，以保证在波导内只有基模传输。总体而言，通过本专利技术所构思的以上技术方案与现有技术相比，由于在微环阵列的耦合区中引入了开关状态可重构的光耦合器结构，可以独立控制各个耦合区是否发生耦合作用，再通过设计组合各个耦合区的开关状态，可在一维微环阵列中实现包括直通型多环级联、上传下载型多环级联、多环串联、双环级联等在内的多种拓扑架构，实现了在一种滤波器结构中可任意切换多种常用多环拓扑架构，实现了滤波功能的多样性。同时，也可以在耦合区外的环腔波导或总线波导上设置相位调制结构，在可重构的基础上进一步实现各个状态的中心波长及带宽的可调谐性能，提升器件的动态灵活性。附图说明图1是本专利技术提供的基于微环阵列可重构光滤波器的结构示意图；图2是本专利技术的一个实施例中四环可重构光滤波器的结构示意图；图3是本专利技术的一个实施例中拓扑结构为直通型多环级联的等效结构图以及各耦合区开关状态示意图；图4是本专利技术的一个实施例中拓扑结构为上传下载型多环级联的等效结构图以及各耦合区开关状态示意图；图5是本专利技术的一个实施例中拓扑结构为多环串联的等效结构图以及各耦合区开关状态示意图；图6是本专利技术的一个实施例中拓扑结构为双环级联的等效结构图以及各耦合区开关状态示意图。在所有附图中，相同的附图标记用来表示相同的元件或结构，其中：1为第一总线波导；2为第二总线波导。具体实施方式为了使本专利技术的目的、技术方案及优点更加清楚明白，以下结合附图及实施例，对本专利技术进行进一步详细说明。应当理解，此处所描述的具体实施例仅仅用以解释本专利技术，并不用于限定本专利技术。此外，下面所描述的本专利技术各个实施方式中所涉及到的技术特征只要彼此之间未构成冲突就可以相互组合。如图1-6所示，本专利技术提出了一种基于微环阵列可重构光滤波器，包括：第一总线波导、第二总线波导以及多个微环；所述第一总线波导和所述第二总线波导将所述多个微环并联连接；所述多个微环在所述第一总线波导与所述第二总线波导之间等距排布；微环与所述第一总线波导之间设有耦合区；微环与所述第二总线波导之间设有耦合区；相邻微环之间设有耦合区；各耦合区均设有可重构光耦合器，且所述可重构光耦合器的开关状态均可独立调控；所述可重构光耦合器用于控制对应耦合区的耦合状态的开关以使相邻微环之间、所述微环与所述第一总线波导之间、所述微环与所述第二总线波导之间发生或不发生耦合作用，从而使所述光滤波器具有不同的滤波功能。具体的，所述可重构光耦合器为具有对称性的2＊2结构；即从任意一个端口输入光信号都能展现相同的耦合特性，以适应滤波器状态切换时经过耦合区的光传输方向可能会改变的情形。引入的可重构光耦合器结构的可重构特性可基于热光效应和电光效应，也可通过引入包括氧化铟锡在内的金属氧化物半导体或石墨烯等折射率可调等离子体材料或包括GTS在内的相变材料来实现。具体的，所述多个微环的尺寸相同。具体的，所述微环半径R满足：2μm≤R≤300μm。半径过小，弯曲损耗大；半径过大，谐振峰之间波长间隔小，作为光滤波器时，会滤出多个波长，不易区分。具体的，所述第一总线波导与所述第二总线波导的尺寸相同。可选地，所述第一总线波导、所述第二总线波导和微环波导均为条型波导结构或脊型波导结构本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种基于微环阵列可重构光滤波器，其特征在于，包括：第一总线波导、第二总线波导以及多个微环；/n所述第一总线波导和所述第二总线波导将所述多个微环并联连接；/n所述多个微环在所述第一总线波导与所述第二总线波导之间等距排布；/n微环与所述第一总线波导之间设有耦合区；微环与所述第二总线波导之间设有耦合区；相邻微环之间设有耦合区；/n各耦合区均设有可重构光耦合器，且所述可重构光耦合器的开关状态均可独立调控；/n所述可重构光耦合器用于控制对应耦合区的耦合状态的开关以使相邻微环之间、所述微环与所述第一总线波导之间、所述微环与所述第二总线波导之间发生或不发生耦合作用，从而使所述光滤波器具有不同的滤波功能。/n

【技术特征摘要】
1.一种基于微环阵列可重构光滤波器，其特征在于，包括：第一总线波导、第二总线波导以及多个微环；
所述第一总线波导和所述第二总线波导将所述多个微环并联连接；
所述多个微环在所述第一总线波导与所述第二总线波导之间等距排布；
微环与所述第一总线波导之间设有耦合区；微环与所述第二总线波导之间设有耦合区；相邻微环之间设有耦合区；
各耦合区均设有可重构光耦合器，且所述可重构光耦合器的开关状态均可独立调控；
所述可重构光耦合器用于控制对应耦合区的耦合状态的开关以使相邻微环之间、所述微环与所述第一总线波导之间、所述微环与所述第二总线波导之间发生或不发生耦合作用，从而使所述光滤波器具有不同的滤波功能。


2.根据权利要求1所述的一种基于微环阵列可重构光滤波器，其特征在于，所述可重构光耦合器为具有对称性的2＊2结构；即从任意一个端口输入光信号都能展现相同的耦合特性，以适应滤波器状态切换时经过耦合区的光传输方向可能会改变的情形。


3.根据权利要求1或2所述的一种基于...

【专利技术属性】
技术研发人员：张敏明，姚欣怡，刘德明，
申请(专利权)人：华中科技大学，
类型：发明
国别省市：湖北;42