[发明专利]一种硅基耦合波导的可调光延时线及调控光延时方法

权利要求书

1.一种硅基耦合波导的可调光延时线，其特征在于：包括跑道型硅波导结构，所述跑道型硅波导结构具有输入端和至少一个输出端，该跑道型硅波导结构还包括平行设置的第一主道和第二主道，分别设置在所述第一主道和第二主道两侧的第一弯道和第二弯道，以及多个设置在所述第一主道和第二主道之间的弯曲耦合波导，其中，所述第一主道和第二主道包括多个宽度不同的波导且相邻的波导宽度相差1级，所述第一弯道两端连接在第一主道和第二主道上，所述第二弯道一端连接在所述第二主道上，另一端设置在能将光信号耦合传输至所述第一主道内的位置处，多个所述弯曲耦合波导的位置使得传输于所述第一主道和第二主道内的光信号能够被耦合至对应的弯曲耦合波导内并传输，所述第一主道和第二主道上的多个不同宽度的波导沿着光信号传输方向先逐级增加，再逐级减小，其中，所述输入端输入的波导模式为TE0，所述第一主道从输入端沿着光信号传输方向依次排序设置波导模式为TE1、TE2、TE3及TE4再由TE4到TE3到TE2到TE1的波导，所述第一弯道和所述第二弯道输入的波导模式为TE0，所述第二主道从第一弯道沿着光信号传输方向依次排序连接波导模式为TE1、TE2、及TE3再由TE3到TE2到TE1的波导。

2.如权利要求1所述的硅基耦合波导的可调光延时线，其特征在于：所述多个弯曲耦合波导的数量为6个，该6个弯曲耦合波导都是以TE0模式传输光信号，每个所述弯曲耦合波导与第一主道和第二主道上的各自一个波导发生耦合。

3.如权利要求2所述的硅基耦合波导的可调光延时线，其特征在于：每个所述弯曲耦合波导的耦合端与所述第一主道和第二主道之间的间距在耦合作用范围内。

4.如权利要求2所述的硅基耦合波导的可调光延时线，其特征在于：每个所述弯曲耦合波导的耦合端长度满足光信号在两靠近波导间发生耦合的耦合长度公式：

其中Δ_n＝n₁-n₂，n₁、n₂为两根耦合的硅波导的有效折射率，λ₀为光信号波长。

5.如权利要求2所述的硅基耦合波导的可调光延时线，其特征在于：所述弯曲耦合波导与所述第一主道和第二主道上的各个波导中具有不同色散曲线的TE波模式，且色散曲线在相位匹配的波长节点处相交。

6.如权利要求1所述的硅基耦合波导的可调光延时线，其特征在于：所述跑道型硅波导结构制作在SOI衬底上，且该跑道型硅波导结构中的各个波导均为脊型波导。

7.如权利要求1所述的硅基耦合波导的可调光延时线，其特征在于：还包括至少1个输出端，所述输出端上设有相变开关，所述相变开关在电压激发下将所在波导上的光信号导出。

8.如权利要求7所述的硅基耦合波导的可调光延时线，其特征在于：所述输出端为4个，对应4个输出端设有4个相变开关，所述4个相变开关的位置满足光在所述可调光延时线上分别跑满1圈、2圈、3圈和4圈的位置。

9.一种调控光延时方法，使用如权利要求1-8任意一项所述的硅基耦合波导的可调光延时线，其特征在于：所述跑道型硅波导结构中由光信号先从所述输入端以TE0模式经过所述第一主道、第一弯道、第二主道、第二弯道，接着由所述第二弯道将所述TE0模式的光信号耦合至第一主道靠近该第二弯道的TE1模式波导中，由耦合波原理完成从TE0模式到TE1模式的跳变，接着进行下一圈传输，由TE1模式跳变成TE2模式并回到第一主道，重复上述过程直至该光信号被跳变成TE4，或者被任一输出端导出为止。