[实用新型]一种单模半微盘谐振腔

说明书

技术领域

本实用新型涉及集成光电子技术领域，尤其涉及一种谐振腔。

背景技术

有源微环谐振腔是集成光电子学中的重要元件，具有非常广泛的用途，涵盖滤波、调制、逻辑运算、传感、热光开关、调谐等，在集成光电子学走向商用化的过程中占据至关重要的地位。然而有源微环谐振腔的电学连接不易实现，因为重掺杂的连接结构会造成可观的光场损失，大幅降低器件性能，这是阻碍有源微环谐振腔进一步向小型化和高性能发展的主要困难之一。另一方面，部分谐振腔需要机械连接结构，以实现光波与机械波的相互作用，这迫切需要能实现低损耗机械连接的新谐振腔器件。

近年国外有部分工作致力于解决这一问题。麻省理工学院提出“绝热微环谐振腔”，它使用椭圆形内腔，在波导变宽处可以允许小范围的环内电学连接，而不造成较大的光场泄漏。但这种结构连接范围太小，导致连接电阻偏大，而速度受RC常数制约，也即电阻、电容乘积,因此电阻较大的话，就难以实现高速响应。该缺陷是受谐振腔结构的制约，难以显著改善。要实质性地解决有源微环谐振腔电学连接的困难，需要实用新型新的谐振腔型。

实用新型内容

（一）要解决的技术问题

本实用新型要解决的技术问题就是如何增大现有谐振腔结构连接范围，减小连接电阻，从而实现高速响应。

（二）技术方案

为了解决上述技术问题，本实用新型提供了一种单模半微盘谐振腔，包括分别闭合的内、外轮廓线，内、外轮廓线之间为非良导体材料的波导，或非良导体材料与金属结合的表面等离子体波导，其特征在于，所述内轮廓线由用于电学连接或机械连接的扇形连接区域，以及实现波导宽度从窄到宽的渐变过渡曲线组成，所述扇形连接区域的角度小于或等于270度大于0度。

电学连接和机械连接制作在扇形连接区域内，最大允许270度范围的连接结构。当连接结构和连接区域同样大时，则连接结构为充满连接区域，形成实心状，否则为空心状。

所述过渡曲线的作用是实现波导宽度从窄到宽的渐变，以保证不激发高阶模式和泄漏模式，实现单模运行。所述过渡曲线是平滑连接的曲线，包括样条曲线、插值曲线、最小变化曲线、欧拉螺线等。本实用新型在过渡曲线部分也可制作电学连接，但只能允许两种，也即“平板波导连接”和“侧壁光栅连接”，但是这种连接会造成损耗，而在连接区域2制作连接不会增大损耗。

所述非良导体材料包括介质、有机物等。

单模半微盘谐振腔采用倏逝场耦合方式输入光。

所述外轮廓使用圆形或者过渡曲线形。

优选地，所述的单模半微盘谐振腔的外轮廓线为圆形，外轮廓使用圆形的性能优于过渡曲线形。

优选地，所述连接区域为半圆形。

（三）有益效果

本实用新型的单模半微盘谐振腔由于封闭的内轮廓线由扇形连接区域以及过渡曲线组成，从而可以允许更大范围的电学或机械连接，实现更高速率，或同样大小的连接结构情况下实现更低损耗。

附图说明

为了更清楚地说明本实用新型实施例或现有技术中的技术方案，下面将对实施例或现有技术描述中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本实用新型的一些实施例，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。

图1为单模半微盘谐振腔的结构示意图；

图2为单模半微盘谐振腔的光场分布示意图；

图3为单模半微盘谐振腔的内轮廓线设计实例的示意图；

图4为在单模半微盘谐振腔基础上实现高速调制器的结构示意图；

图中：1、过渡曲线；2、连接区域；3、波导；4、N型硅；5、P型硅；6、N+型硅；7、P+型硅；8、本征硅；9、金属电极。

具体实施方式

下面结合附图和实施例对本实用新型的实施方式作进一步详细描述。以下实施例用于说明本实用新型，但不能用来限制本实用新型的范围。