[发明专利]基于布拉格光栅反向耦合器的光学谐振器

说明书

本发明公开了一种基于布拉格光栅反向耦合器的光学谐振器，包括耦合波导和位于该耦合波导旁侧的光回路；所述光回路包括两个反向耦合器、上波导和下波导，两个反向耦合器通过上波导和下波导相向连接构成光回路。在本发明中，两个相向的耦合器起到两个反射镜的作用，从耦合波导耦合到回路的光会在两个反向耦合器之间被来回反射，当传播一圈积累的相位变化为2π的整数倍时谐振，形成谐振腔。此结构避免了微环结构中存在的弯曲损耗问题，从而可以有效的减小器件尺寸。

技术领域

本发明属于光学谐振器技术领域，具体涉及一种基于布拉格光栅反向耦合器的光学谐振器。

背景技术

近些年，微环谐振腔在光波导器件中发挥了越来越重要的作用，被认为是未来大规模集成光学回路的基本元件。典型的微环谐振腔如图1所示，光从直波导通过倏逝波耦合进微环腔中，当光在环中走的相移为2π的整数倍时，光会在微环谐振腔中发生谐振效应。利用这种谐振效应，微环谐振腔可以被用在调制器，滤波器，多波长光源发生器等领域。微环谐振腔除了环形之外，还可以是盘形，跑道型，球形等。

最近，研究者最近利用碳化硅，铌酸锂等材料设计了脊形波导的微环结构，来实现光学频率梳的产生等应用。此类应用要求微环的弯曲损耗不能太大，但由于碳化硅，铌酸锂等材料极难刻蚀，为了得到较小的弯曲损耗，微环的曲率半径不能过小，器件无法保证小型化，限制了其在集成光学领域的应用价值。

发明内容

为避免上述微环谐振腔不能有过大弯曲曲率半径的问题，提供一种基于布拉格光栅反向耦合器的光学谐振器，其利用布拉格光栅反向耦合器和两段连接波导组成的光学回路代替微环结构，形成光学谐振器。其中布拉格光栅又被称为布拉格反射镜，亚波长光栅等。此结构避免了微环结构中存在的弯曲损耗问题，从而可以有效的减小器件尺寸。

本发明是通过以下技术方案实现的：

一种基于布拉格光栅反向耦合器的光学谐振器，包括耦合波导和位于该耦合波导旁侧的光回路；

所述光回路包括两个反向耦合器、上波导和下波导，两个反向耦合器通过上波导和下波导相向连接构成光回路。

在上述技术方案中，光回路中两个反向耦合器，对称布置在光回路两端；中间的上波导和下波导为弯曲波导或为折线波导，所述折线波导由中间直波导段和两端的斜波导段组成。

在上述技术方案中，反向耦合器结构为布拉格光栅结构，所述布拉格光栅结构包括上、下两个波导段，两个波导段既可平行也可以不平行，在上下波导段两侧或波导段上具有周期性或近似周期性结构对上下波导段的折射率进行周期性或近似周期性扰动。

在上述技术方案中，反向耦合器包括波导段a和波导段b，及在波导段a和波导段b的相对侧设置有周期性或近似周期性的齿状结构。

在上述技术方案中，反向耦合器包括波导段c和波导段d，及在波导段c的上下两侧和波导段d的上下两侧设置的周期性或近似周期性的齿状结构。

在上述技术方案中，反向耦合器包括波导段f和波导段g，及在波导段f和波导段g之间的平分线上周期性或近似周期性排布的长方体结构。

在上述技术方案中，反向耦合器包括波导段r和波导段t，及在波导段r和波导段t之间的平分线上周期性或近似周期性排布的圆柱体结构。

在上述技术方案中，反向耦合器包括波导段k和波导段x，在波导段k和波导段x的表面直接周期性或近似周期性地刻蚀凹槽。

在上述技术方案中，反向耦合器包括波导段，在该波导段中间周期性或近似周期性刻蚀孔，包括但不限于方孔、圆孔、椭圆孔，所述孔沿该波导段的中心线周期性或近似周期性地排布。