[实用新型]一种直线闭环谐振腔结构

说明书

一、技术领域

本实用新型属于集成光学技术领域，涉及一种用于光通信系统、光计算机系统及光子/光电子集成回路的波导型光滤波器，具体地说是一种直线闭环谐振腔结构。

二、背景技术

光滤波器是光通信系统、光计算机系统及光子/光电子集成回路的基础元件，用以实现波分复用/解复用、光上下路、光信号无中断监控等功能。光滤波器主要有光栅型、干涉型、波导阵列光栅型、光纤熔锥型及波导微环谐振腔型等种类。光栅型光滤器波长适用范围较窄，干涉型光滤波器滤波信道数少，且薄膜材料易受潮而改变其稳定性，波导阵列光栅型光滤波器对温度变化及入射光的偏振态敏感，光纤熔锥型光滤波器信道隔离度差。以上四种光滤波器均为分立元件，不易于与其它光子器件实现单片集成。波导微环谐振腔型光滤波器具有体积小、品质因数高等优点，易与波导型调制器/开关、激光器、探测器等光子器件实现单片集成。目前，波导微环谐振腔型光滤波器主要采用圆形微环结构，这种结构的缺点是：1、圆形微环的加工难度大，而且容易带来散射损耗；2、圆形微环与输入/出通道的互作用距离短，因而微环与输入/出通道的间距小，进一步增加加工难度，器件良品率低；3、光滤波器自由频谱范围小，不易应用于密信波分复用光网络中。

三、发明内容

为了克服现有波导微环谐振腔型光滤波器的不足，本实用新型的目的是提供一种直线闭环谐振腔结构，该闭环谐振腔结构结构紧凑，加工工艺难度小，自由频谱范围大。

本实用新型的目的是通过以下技术方案来实现的：

一种直线闭环谐振腔结构，其特征在于：它包括公用通道和矩形微环谐振腔，所述矩形微环谐振腔由四个直角拐弯器首尾相连构成；直角拐弯器的角上引入切成四十五度角的多模波导；公用通道位于矩形微环谐振腔的侧面，公用通道的中间部分与矩形微环构成定向耦合器。

本实用新型中，公用通道可以是一条，也可以有两条，只用一条共用通道，形成陷波滤波器。当采用两条公用通道时，在矩形微环谐振腔的左侧面设有公用通道，在矩形微环谐振腔的右侧面也设有公用通道，两条公用通道的中间部分分别与矩形微环谐振腔构成左侧定向耦合器和右侧定向耦合器。

采用两条公用通道时，左侧公用通道的端头分别为输入通道1a和直通通道1b；右侧公用通道的端头分别为下路通道2a和上路通道2b。

根据不同的需要，本实用新型所述矩形微环谐振腔可以是一维或二维串联形成高阶滤波器。

本实用新型由矩形微环谐振腔和公用通道组成。其中矩形微环谐振腔由四个直角拐弯器首尾相连构成，公用通道在矩形微环谐振腔的两侧，中间部分与矩形微环构成两个定向耦合器，其余四端为输入通道、上路通道、下路通道及直通通道。直角拐弯器的角上引入切成四十五度角的多模波导，根据时域耦合模理论，谐振波长可无反射及无辐射地从输入波导耦合至输出波导，实现低损耗的直角拐弯器。由输入通道输入的多波长光信号经第一个定向耦合器光场部分耦合至矩形微环谐振腔中，并沿环传输，经第二个定向耦合器光场再次部分耦合至输出通道，其余光场沿环继续传输，返回至第一个定向耦合器。光信如此往复传输。若某波长信号沿环传输一周(多周)后的光场与该波长的输入光场有π的奇数倍的相位差，根据光的干涉原理，则两者相消干涉，由能量守恒定律，第二个定向耦合器的该波长光场相长干涉，因此该波长从下路通道输出，实现滤波功能。类似的，在一个定向耦合器中相长干涉的波长光信号在第二个定向耦合器中相消干涉，因此该波长光信号由直通通道输出，成为直通光信号。

与现有技术相比，本实用新型的优点是：1、结构紧凑；没有弯曲波导，加工难度小，良品率高；2、定向耦合器的互作区离距长，增加两者间距，进一步减小加工难度；3、由于直角拐弯器与矩形微环均有选频功能，因此自由频谱围大，可应用于密信波分复用光网络中。

本实用新型中定向耦合器的互作区离距长，可以达到0.5～0.8μm，而原有光滤波器中定向耦合器的互作区离距为0.2μm左右，因而本实用新型的加工难度小。而且，本实用新型的自由频谱围大，可以达到60nm左右，而原有的光滤波器在1～10nm。本实用新型的应用领域广阔。

四、附图说明

图1是本实用新型第一个实例具有两条公用通道的结构示意图。

图2是本实用新型中直角拐弯器的结构示意图。

图3是本实用新型中直角拐弯器的频谱特性图。

图4是本实用新型中直角拐弯器在工作波长为1.55μm时的光场分布图。

图5是本实用新型第一个实例的频谱特性图。

图6是本实用新型第一个实例在工作波长为1.55μm的光场分布图。