[发明专利]一种超小模体积回音壁模式微腔器件

说明书

本发明涉及光学元件的技术领域，更具体地，涉及一种超小模体积回音壁模式微腔器件，包括用于产生回音壁模式的微盘腔以及用于抑制微盘腔弯曲损耗的同心环，若干所述同心环设于所述微盘腔的外周且若干所述同心环与所述微盘腔同心设置。本发明的超小模体积回音壁模式微腔器件，利用微盘腔周围的同心环抑制了亚波长尺寸的微盘腔所带来的弯曲损耗，提高品质因子；且本发明的微腔器件包括微盘腔和同心环，制作简单，可在芯片集成方面具有广泛的应用。

技术领域

本发明涉及光学元件的技术领域，更具体地，涉及一种超小模体积回音壁模式微腔器件。

背景技术

传统的体光学元件由于体积大、稳定性差和元件分散等缺点，在复杂的信息处理和光信息处理方案中存在很大的局限。随着近年来半导体技术的进步，多种重要的光功能器件已经可以在半导体芯片上实现，集成光学芯片正朝着更小尺寸、更高集成度、更低加工成本的方向发展。小型化、集成化的芯片上器件需要小的模体积和高的品质因子以保证器件的优良特性。对于芯片上集成的小的模体积半导体激光器可以通过多种方式实现谐振腔，如光子晶体、金属电介质谐振腔、等离子体微腔和微盘腔等。其中，具有高质量品质因子的微盘谐振腔由于阈值低、模体积小，而且制作简单，同时光谱具有很高的灵敏性，在芯片集成方面有极大的潜力。然而，波长尺寸大小的超小模式体积的微盘谐振腔存在严重的弯曲损耗，降低了回音壁模式微腔的品质因子Q；且回音壁谐振腔和其他材料结合使得模式泄露，导致品质因子Q降低。

中国专利CN106145021A公开了一种光学微纳谐振腔结构及其制作方法，光学微纳谐振腔结构包括两个对工作电磁波具有全反射功能的单排粒子链，所述单排粒子链由多个间隔排列的粒子组成，所述两个单排粒子链之间的间隔距离使得所述光学微纳谐振腔结构的共振波长为工作电磁波的波长。上述方案利用单排粒子链对于特定偏振光的全反射特性，通过优化单排粒子链的结构以及两个单排粒子链之间的距离，获得一种高品质因子、损耗低的光学微纳谐振腔。然而，上述方案中，采用两个单排粒子链作为谐振腔，制作复杂，集成工艺复杂、制约其在芯片集成方面的应用。

发明内容

本发明的目的在于克服现有技术中的不足，提供一种超小模体积回音壁模式微腔器件，制作简单，且模体积小、损耗低、品质因子高。

为解决上述技术问题，本发明采用的技术方案是：

提供一种超小模体积回音壁模式微腔器件，包括用于产生回音壁模式的微盘腔以及用于抑制微盘腔弯曲损耗的同心环，若干所述同心环设于所述微盘腔的外周且若干所述同心环与所述微盘腔同心设置。

本发明的超小模体积回音壁模式微腔器件，利用微盘腔周围的同心环抑制了亚波长尺寸的微盘腔所带来的弯曲损耗，提高品质因子；且本发明的微腔器件包括微盘腔和同心环，制作简单，可在芯片集成方面具有广泛的应用。

进一步地，还包括用于连接微盘腔和同心环的连接桥。同心环和连接桥两种增强效应对亚波长的超小模体积微盘腔的回音壁模式WGM模式进行品质因子的增强。

进一步地，还包括支撑部，所述连接桥的一端连接于微盘腔的外壁，所述连接桥的另一端与支撑部固定连接，所述微盘腔与所述支撑部之间留有间隙。连接桥连接微盘腔和支撑部，可实现微盘腔结构的悬空，减少其他材料对微腔器件的影响，及保证悬空微腔器件的稳定性。

进一步地，制备所述同心环、连接桥及微盘腔的原材料为同一原材料。采用同一原材料制备同心环、连接桥及微盘腔，可简化制备工艺。

进一步地，若干所述连接桥的一端均匀分布于微盘腔的外壁，且若干所述连接桥的一端的延长线相交于所述同心环的圆心。连接桥呈辐射状均匀地分布于微盘腔的外壁，改善连接桥对亚波长尺寸的超小模体积微盘腔的WGM模式品质因子的增强效应，当然并不作为本发明的限制性规定。