專利名稱：槽波導(dǎo)微環(huán)諧振型單纖三向器的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及光纖到戶用戶端光收發(fā)器，尤其涉及一種槽波導(dǎo)微環(huán)諧振型單纖三向器。
背景技術(shù)：
光纖到戶(FTTH)是目前國際上公認(rèn)的“最后一公里”高速、寬帶到戶的最理想解 決方案，是國內(nèi)外光通信領(lǐng)域最具發(fā)展?jié)摿褪袌銮熬暗臒狳c(diǎn)研究開發(fā)項(xiàng)目。日本、韓國、美國及歐洲正在大規(guī)模地推廣這一寬帶接入技術(shù)，我國也開始布署光 進(jìn)銅退的方案，其中用戶端的單纖三向器(采用1310nm、1490nm和1550nm三波長分配方 案。其中1490nm用于語音、數(shù)據(jù)和IP視頻信號的下傳；1550nm用于模擬視頻信號下傳； 1310nm專門用于數(shù)據(jù)和IP視頻信號的上傳)需求量巨大，但目前采用的技術(shù)主要是緊湊 立體封裝或平面光波回路(PLC)結(jié)構(gòu)。出于降低光波導(dǎo)傳輸損耗、波導(dǎo)與光纖耦合損耗，以 及加工工藝要求考慮，PLC采用硅基Si02波導(dǎo)芯層與包層的折射率差較小(0. 75% )，波導(dǎo) 彎曲半徑一般為幾個毫米，制備的硅基PLC三向器尺寸較大，單片硅襯底上芯片的產(chǎn)出量 有限，集成度不高。采用高折射率差絕緣層上硅(SOI)或者III-V-OI芯片制作的槽波導(dǎo)結(jié) 構(gòu)，不僅可將該功能集成芯片的面積減小3-4個數(shù)量級，大大提高了器件集成度、降低三向 器的成本，而且通過適當(dāng)調(diào)節(jié)波導(dǎo)參數(shù)或者包層材料可以實(shí)現(xiàn)溫度無光，偏振無關(guān)的器件。

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明的目的是提供一種槽波導(dǎo)微環(huán)諧振型單纖三向器，具有工藝簡單、低成本、 尺寸小和易于集成的優(yōu)點(diǎn)；本發(fā)明的關(guān)鍵在于采用兩組半徑不同的槽波導(dǎo)雙微環(huán)諧振器分 別下載1490nm和1550nm波長的信號，并使得下載光譜的頂部平坦化，而不影響1310nm波 長信號的上傳。本發(fā)明提供一種槽波導(dǎo)微環(huán)諧振型單纖三向器，包括一襯底；—槽波導(dǎo)雙微環(huán)兩路濾波器，制作于襯底上，該槽波導(dǎo)雙微環(huán)兩路濾波器包括一個主通道波導(dǎo)；一第一波導(dǎo)雙微環(huán)由第一波導(dǎo)微環(huán)和第二波導(dǎo)微環(huán)組成，位于主通道波導(dǎo)的一 側(cè)，第一波導(dǎo)微環(huán)和第二波導(dǎo)微環(huán)的半徑相同；一第二波導(dǎo)雙微環(huán)與第一波導(dǎo)雙微環(huán)由第三波導(dǎo)微環(huán)和第四波導(dǎo)微環(huán)組成，與第 一波導(dǎo)雙微環(huán)位于主通道波導(dǎo)的同一側(cè)，第三波導(dǎo)微環(huán)和第四波導(dǎo)微環(huán)的半徑相同；一第一下載波導(dǎo)位于第二波導(dǎo)微環(huán)的一側(cè)，與第一波導(dǎo)微環(huán)一側(cè)的主通道波導(dǎo)相 垂直，用于下載第一波導(dǎo)雙微環(huán)的諧振波長信號；一第二下載波導(dǎo)位于第四波導(dǎo)微環(huán)的一側(cè)，與第三波導(dǎo)微環(huán)一側(cè)的主通道波導(dǎo)相 垂直，用于下載第二波導(dǎo)雙微環(huán)的諧振波長信號；其中，主通道波導(dǎo)，第一波導(dǎo)雙微環(huán)，第二波導(dǎo)雙微環(huán)，第一下載波導(dǎo)以及第二下載波導(dǎo)均由槽波導(dǎo)結(jié)構(gòu)組成；一第一輸入波導(dǎo)制作于襯底上，與主通道波導(dǎo)的一端相連；一第二輸入波導(dǎo)制作于襯底上，與主通道波導(dǎo)的另一端相連；一第一輸出波導(dǎo)制作于襯底上，與第一下載波導(dǎo)一端相連；一第二輸出波導(dǎo)制作于襯底上，與第二下載波導(dǎo)一端相連；一第一監(jiān)視探測器，該監(jiān)視探測器集成在襯底上，該監(jiān)視探測器的接收窗口與第 一輸出波導(dǎo)的末端相連接；一第二監(jiān)視探測器，該監(jiān)視探測器集成在襯底上，該監(jiān)視探測器的接收窗口與第 二輸出波導(dǎo)的末端相連接；一激光器，該激光器集成在襯底上，其輸出端與第二輸入波導(dǎo)的一端連接。從上述技術(shù)方案可以看出，本發(fā)明具有以下有益效果1.本發(fā)明采用槽波導(dǎo)雙微環(huán)兩路濾波器F代替TFF，微環(huán)的半徑可以降低到5微 米，大大減小了器件的尺寸，降低了成本，提高了集成度。2.本發(fā)明提供的槽波導(dǎo)微環(huán)諧振型單纖三向器可以通過調(diào)節(jié)槽波導(dǎo)雙微環(huán)兩路 濾波器F中兩個雙微環(huán)的結(jié)構(gòu)參數(shù)，從而分別下載1490nm和1550nm波長的信號，而不會對 其他信號產(chǎn)生干擾。3.本發(fā)明中槽波導(dǎo)雙微環(huán)兩路濾波器F可以通過填充負(fù)溫度系數(shù)材料大大改善 器件的溫度穩(wěn)定性。4.本發(fā)明中槽波導(dǎo)雙微環(huán)兩路濾波器F可以通過填充電光或者熱光材料可以實(shí) 現(xiàn)器件的動態(tài)調(diào)制，使得器件的使用更加靈活。5.本發(fā)明中槽波導(dǎo)雙微環(huán)兩路濾波器F可以通過調(diào)節(jié)波導(dǎo)寬和槽寬還可以實(shí)現(xiàn) 偏振無關(guān)。6.本發(fā)明可以通過混合集成和單片集成兩種方式實(shí)現(xiàn)，適用范圍更廣。


為能更清楚地說明本發(fā)明，以下列舉較佳實(shí)施例并配合附圖詳細(xì)說明如后，其 中圖1是本發(fā)明的二維結(jié)構(gòu)示意圖。圖2是本發(fā)明的三維結(jié)構(gòu)示意圖。
具體實(shí)施例方式
請參閱圖1、圖2所示，本發(fā)明提供一種槽波導(dǎo)微環(huán)諧振型單纖三向器，包括一襯底 100 ；一槽波導(dǎo)雙微環(huán)兩路濾波器F，制作于襯底100上，該槽波導(dǎo)雙微環(huán)兩路濾波器F 包括一個主通道波導(dǎo)SO ；一第一波導(dǎo)雙微環(huán)Rl由第一波導(dǎo)微環(huán)Rll和第二波導(dǎo)微環(huán)R12組成，位于主通道 波導(dǎo)SO的一側(cè)，第一波導(dǎo)微環(huán)Rll和第二波導(dǎo)微環(huán)R12的半徑相同，該第一波導(dǎo)雙微環(huán)R1， 用于下載1490nm波長的信號，而不會對主通道波導(dǎo)SO中的1550nm和1310nm波長的信號產(chǎn)生 影響；一第二波導(dǎo)雙微環(huán)R2與第一波導(dǎo)雙微環(huán)Rl由第三波導(dǎo)微環(huán)R21和第四波導(dǎo)微環(huán) R22組成，與第一波導(dǎo)雙微環(huán)Rl位于主通道波導(dǎo)SO的同一側(cè)，第三波導(dǎo)微環(huán)R21和第四波 導(dǎo)微環(huán)R22的半徑相同，該第二波導(dǎo)雙微環(huán)R2，用于下載1550nm波長的信號，而不會對主通 道波導(dǎo)SO中的1490nm和1310nm波長的信號產(chǎn)生影響；其中第一波導(dǎo)微環(huán)Rll的半徑和第三波導(dǎo)微環(huán)R21的半徑不同；一第一下載波導(dǎo)Sl位于第二波導(dǎo)微環(huán)R12的一側(cè)，與第一波導(dǎo)微環(huán)Rll —側(cè)的主 通道波導(dǎo)SO相垂直，且與主通道波導(dǎo)SO的垂直距離等于第一波導(dǎo)微環(huán)Rl 1的直徑，第一下 載波導(dǎo)Sl用于下載第一波導(dǎo)雙微環(huán)Rl的諧振波長為1490nm的信號；一第二下載波導(dǎo)S2位于第四波導(dǎo)微環(huán)R22的一側(cè)，與第三波導(dǎo)微環(huán)R21 —側(cè)的主 通道波導(dǎo)SO相垂直，且與主通道波導(dǎo)SO的垂直距離等于第三波導(dǎo)微環(huán)R21的直徑，第二下 載波導(dǎo)S2用于下載第二波導(dǎo)雙微環(huán)R2的諧振波長為1550nm的信號；其中，主通道波導(dǎo)S0，第一波導(dǎo)雙微環(huán)Rl，第二波導(dǎo)雙微環(huán)R2，第一下載波導(dǎo)Sl以 及第二下載波導(dǎo)S2均由槽波導(dǎo)結(jié)構(gòu)組成； 一第一輸入波導(dǎo)Al制作于襯底100上，與主通道波導(dǎo)SO的一端相連，該第一輸入 波導(dǎo)Al為公用波導(dǎo)，其下傳信號波長為1490nm和1550nm，上傳信號波長為1310nm，該第一 輸入波導(dǎo)Al中的下傳信號波長1490nm和1550nm的下載以及上傳信號波長1310nm的上載 都在同一個主通道波導(dǎo)SO上完成；一第二輸入波導(dǎo)A2制作于襯底100上，與主通道波導(dǎo)SO的另一端相連，用于將 1310nm波長的信號輸入到主通道波導(dǎo)SO中；一第一輸出波導(dǎo)Bl制作于襯底100上，與第一下載波導(dǎo)Sl 一端相連，用于將第一 下載波導(dǎo)Sl中的1490nm波長的信號輸出；—第二輸出波導(dǎo)B2制作于襯底100上，與第二下載波導(dǎo)S2 —端相連，用于將第二 下載波導(dǎo)S2中的1550nm波長的信號輸出；其中第一輸入波導(dǎo)Al，第二輸入波導(dǎo)A2，第一輸出波導(dǎo)Bl和第二輸出波導(dǎo)B2均 采用納米線波導(dǎo)；其中第一輸入波導(dǎo)Al與主通道波導(dǎo)SO之間，第二輸入波導(dǎo)A2與主通道波導(dǎo)SO 之間，第一輸出波導(dǎo)Bl與第一下載波導(dǎo)Sl之間，第二輸出波導(dǎo)B2與第二下載波導(dǎo)S2之間 均采用楔形耦合，以減小耦合損耗，實(shí)現(xiàn)槽波導(dǎo)與納米線波導(dǎo)之間的高效耦合；一第一監(jiān)視探測器D1，該監(jiān)視探測器Dl集成在襯底100上，該監(jiān)視探測器Dl的 接收窗口與第一輸出波導(dǎo)Bl的末端相連接，監(jiān)視第一輸出波導(dǎo)Bl輸出的1490nm波長的信 號；一第二監(jiān)視探測器D2，該監(jiān)視探測器D2集成在襯底100上，該監(jiān)視探測器D2的 接收窗口與第二輸出波導(dǎo)B2的末端相連接，監(jiān)視第二輸出波導(dǎo)B2輸出的1550nm波長的信 號；一激光器D3，該激光器D3集成在襯底100上，用于產(chǎn)生1310nm波長的信號，其輸 出端與第二輸入波導(dǎo)A2的一端連接。其中在槽波導(dǎo)雙微環(huán)兩路濾波器F中的槽內(nèi)填充有負(fù)溫度系數(shù)材料，以提高槽波 導(dǎo)雙微環(huán)兩路濾波器F的溫度穩(wěn)定性；或者在槽波導(dǎo)雙微環(huán)兩路濾波器F的槽內(nèi)填充熱光或者電光材料，以便從外部對器件的性能進(jìn)行調(diào)節(jié)；或者通過調(diào)節(jié)槽波導(dǎo)雙微環(huán)兩路濾波器F的波導(dǎo)寬度和槽寬實(shí)現(xiàn)偏振無關(guān)。下面通過兩個實(shí)施例，對本發(fā)明提供的槽波導(dǎo)微環(huán)諧振型單纖三向器作進(jìn)一步的 詳細(xì)說明。實(shí)施例一，混合集成方法其中襯底100選擇絕緣層上硅時，是將激光器D3、第一 監(jiān)視探測器Dl和第二監(jiān)視探測器D2混合集成在襯底100上。對照圖1和圖2，本發(fā)明采用絕緣層上硅(SOI)作為襯底100，在襯底100上干法刻 蝕制作槽波導(dǎo)雙微環(huán)兩路濾波器F，第一輸入波導(dǎo)Al，第二輸入波導(dǎo)A2，第一輸出波導(dǎo)Bi， 第二輸出波導(dǎo)B2，其中SOI上層硅厚度為320nm，刻蝕深度為320nm，所涉及的各波導(dǎo)厚度為 320nmo槽波導(dǎo)雙微環(huán)兩路濾波器F中包括的一個主通道波導(dǎo)S0，第一波導(dǎo)雙微環(huán)R1，第 二波導(dǎo)雙微環(huán)R2，第一下載波導(dǎo)Sl以及第二下載波導(dǎo)S2均由槽波導(dǎo)結(jié)構(gòu)組成。槽波導(dǎo)的 寬度為500nm，位于槽波導(dǎo)中心的槽寬為lOOnm。槽波導(dǎo)雙微環(huán)兩路濾波器F中第一波導(dǎo)雙微環(huán)Rl位于主通道波導(dǎo)SO的一側(cè)，由 第一波導(dǎo)微環(huán)Rll和第二波導(dǎo)微環(huán)R12組成。第一波導(dǎo)微環(huán)Rll和第二波導(dǎo)微環(huán)R12的 半徑相同均為5. 4584 μ m ；第二波導(dǎo)雙微環(huán)R2與第一波導(dǎo)雙微環(huán)Rl位于主通道波導(dǎo)SO的 同一側(cè)，由第三波導(dǎo)微環(huán)R21和第四波導(dǎo)微環(huán)R22組成，第三波導(dǎo)微環(huán)R21和第四波導(dǎo)微環(huán) R22的半徑相同均為5. 2807 μ m。第一下載波導(dǎo)Sl位于第二波導(dǎo)微環(huán)R12的一側(cè)，與第一波導(dǎo)微環(huán)Rll —側(cè)的主通 道波導(dǎo)SO相垂直，且與主通道波導(dǎo)SO的垂直距離等于第一波導(dǎo)微環(huán)Rl 1的直徑，第一下載 波導(dǎo)Sl用于下載第一波導(dǎo)雙微環(huán)Rl的諧振波長為1490nm的信號。第二下載波導(dǎo)S2位于第四波導(dǎo)微環(huán)R22的一側(cè)，與第三波導(dǎo)微環(huán)R21 —側(cè)的主通 道波導(dǎo)SO相垂直，且與主通道波導(dǎo)SO的垂直距離等于第三波導(dǎo)微環(huán)R21的直徑，第二下載 波導(dǎo)S2用于下載第二波導(dǎo)雙微環(huán)R2的諧振波長為1550nm的信號。槽波導(dǎo)雙微環(huán)兩路濾波器F，通過調(diào)節(jié)第一波導(dǎo)雙微環(huán)Rl和第二波導(dǎo)雙微環(huán)R2的 半徑，各自內(nèi)部微環(huán)之間的距離，與主通道波導(dǎo)SO之間的距離，以及與第一下載波導(dǎo)Bl和 第二下載波導(dǎo)B2之間的距離可以實(shí)現(xiàn)1490nm和1550nm波長信號的分別下載。第一輸入波導(dǎo)Al與主通道波導(dǎo)SO的一端相連，第一輸入波導(dǎo)Al為公用波導(dǎo)，功 能為進(jìn)行1490nm、1550nm波長信號下傳和1310nm波長信號上傳的雙向傳輸任務(wù)；第二輸入 波導(dǎo)A2與主通道波導(dǎo)SO的另一端相連，功能是將激光器D3產(chǎn)生的1310nm波長的信號耦 合進(jìn)主通道波導(dǎo)SO中進(jìn)行上傳；第一輸出波導(dǎo)Bl與第一下載波導(dǎo)Sl 一端相連，功能是將 第一下載波導(dǎo)Sl中的1490nm波長信號輸出到第一監(jiān)視探測器Dl ；第二輸出波導(dǎo)B2與第 二下載波導(dǎo)S2 —端相連，功能是將第二下載波導(dǎo)S2中的1550nm波長信號輸出到第二監(jiān)視 探測器D2。第一輸入波導(dǎo)Al，第二輸入波導(dǎo)A2，第一輸出波導(dǎo)Bl和第二輸出波導(dǎo)B2均采用 納米線波導(dǎo)，其中納米線波導(dǎo)的寬度為400nm，一端與槽波導(dǎo)相連，采用楔形耦合，另一端將 納米線波導(dǎo)進(jìn)行放寬處理，末端寬度為6微米，以方便與光纖，探測器以及激光器相連接。第一輸入波導(dǎo)Al與主通道波導(dǎo)SO之間，第二輸入波導(dǎo)A2與主通道波導(dǎo)SO之間， 第一輸出波導(dǎo)Bl與第一下載波導(dǎo)Sl之間，第二輸出波導(dǎo)B2與第二下載波導(dǎo)S2之間均采用楔形耦合，大大減小耦合損耗。激光器D3采用DFB激光器，通過倒裝方法混合集成在襯底100上，其輸出端與第 二輸入波導(dǎo)A2的一端相連，激光器D3的功能是發(fā)射1310nm波長信號，其調(diào)制備速率為 1. 25Gbps，加載用戶的數(shù)字和語音信號后，通過第二輸入波導(dǎo)A2進(jìn)行上傳。在第一輸出波導(dǎo)Bl和第二輸出波導(dǎo)B2右端分別混合集成第一監(jiān)視探測器Dl和 第二監(jiān)視探測器D2，這兩個探測器均采用半導(dǎo)體鍺探測器，第一監(jiān)視探測器Dl和第二監(jiān)視 探測器D2的功能是接收1490nm數(shù)字、語音信號和1550nm模擬視頻信號，數(shù)字探測器的接 收速率為1. 25Gbps。第一監(jiān)視探測器Dl和第二監(jiān)視探測器D2均為寬譜監(jiān)視器，均可接收1490nm和 1550nm波長的信號。第一波導(dǎo)雙微環(huán)Rl和第二波導(dǎo)雙微環(huán)R2的位置或者半徑在進(jìn)行器件設(shè)計時，可 以在其他結(jié)構(gòu)都不變的情況下互換，而不影響槽波導(dǎo)雙微環(huán)兩路濾波器F的實(shí)際功能，以 實(shí)現(xiàn)1490nm和1550nm波長信號下載端的按需制作。實(shí)施例二，單片集成方法其中襯底100選擇500°C高溫退火下InP/InGaAsP基片與氧化的硅片表面進(jìn)行鍵 合形成的III-V-OI作為襯底，激光器D3采用InP激光器，第一監(jiān)視探測器Dl和第二監(jiān)視 探測器D2均采用InGaAsP探測器，這三者直接在襯底100上制作而成。對照圖1和圖2，本發(fā)明采用高溫下InP/InGaAsP基片與氧化的硅片表面進(jìn)行鍵合 形成的III-V-OI作為襯底100。在襯底100上干法刻蝕制作槽波導(dǎo)雙微環(huán)兩路濾波器F， 第一輸入波導(dǎo)Al，第二輸入波導(dǎo)A2，第一輸出波導(dǎo)Bi，第二輸出波導(dǎo)B2，其中III-V-OI上 層波導(dǎo)InGaAsP厚度為320nm，刻蝕深度為320nm，所涉及的各波導(dǎo)厚度為320nm。槽波導(dǎo)雙微環(huán)兩路濾波器F中包括的一個主通道波導(dǎo)S0，第一波導(dǎo)雙微環(huán)R1，第 二波導(dǎo)雙微環(huán)R2，第一下載波導(dǎo)Sl以及第二下載波導(dǎo)S2均由槽波導(dǎo)結(jié)構(gòu)組成。槽波導(dǎo)的 寬度為500nm，位于槽波導(dǎo)中心的槽寬為lOOnm。槽波導(dǎo)雙微環(huán)兩路濾波器F中第一波導(dǎo)雙微環(huán)Rl位于主通道波導(dǎo)SO的一側(cè)，由 第一波導(dǎo)微環(huán)Rll和第二波導(dǎo)微環(huán)R12組成，第一波導(dǎo)微環(huán)Rll和第二波導(dǎo)微環(huán)R12的半 徑相同為5. 4155 μ m ；第二波導(dǎo)雙微環(huán)R2與第一波導(dǎo)雙微環(huán)Rl位于主通道波導(dǎo)SO的同一 側(cè)，由第三波導(dǎo)微環(huán)R21和第四波導(dǎo)微環(huán)R22組成，第三波導(dǎo)微環(huán)R21和第四波導(dǎo)微環(huán)R22 的半徑相同為5. 2113μπι;第一下載波導(dǎo)Sl位于第二波導(dǎo)微環(huán)R12的一側(cè)，與第一波導(dǎo)微環(huán)Rll —側(cè)的主通 道波導(dǎo)SO相垂直，且與主通道波導(dǎo)SO的垂直距離等于第一波導(dǎo)微環(huán)Rl 1的直徑，第一下載 波導(dǎo)Sl用于下載第一波導(dǎo)雙微環(huán)Rl的諧振波長為1490nm的信號。第二下載波導(dǎo)S2位于第四波導(dǎo)微環(huán)R22的一側(cè)，與第三波導(dǎo)微環(huán)R21 —側(cè)的主通 道波導(dǎo)SO相垂直，且與主通道波導(dǎo)SO的垂直距離等于第三波導(dǎo)微環(huán)R21的直徑，第二下載 波導(dǎo)S2用于下載第二波導(dǎo)雙微環(huán)R2的諧振波長為1550nm的信號。槽波導(dǎo)雙微環(huán)兩路濾波器F，通過調(diào)節(jié)第一波導(dǎo)雙微環(huán)Rl和第二波導(dǎo)雙微環(huán)R2的 半徑，各自內(nèi)部微環(huán)之間的距離，與主通道波導(dǎo)SO之間的距離，以及與第一下載波導(dǎo)Bl和 第二下載波導(dǎo)B2之間的距離可以實(shí)現(xiàn)1490nm和1550nm波長信號的分別下載。第一輸入波導(dǎo)Al與主通道波導(dǎo)SO的一端相連，第一輸入波導(dǎo)Al為公用波導(dǎo)，功能為進(jìn)行1490nm、 1550nm波長信號下傳和1310nm波長信號上傳的雙向傳輸任務(wù)；第二輸入 波導(dǎo)A2與主通道波導(dǎo)SO的另一端相連，功能是將激光器D3產(chǎn)生的1310nm波長的信號耦 合進(jìn)主通道波導(dǎo)SO中進(jìn)行上傳；第一輸出波導(dǎo)Bl與第一下載波導(dǎo)Sl 一端相連，功能是將 第一下載波導(dǎo)Sl中的1490nm波長信號輸出到第一監(jiān)視探測器Dl ；第二輸出波導(dǎo)B2與第 二下載波導(dǎo)S2 —端相連，功能是將第二下載波導(dǎo)S2中的1550nm波長信號輸出到第二監(jiān)視 探測器D2。第一輸入波導(dǎo)Al，第二輸入波導(dǎo)A2，第一輸出波導(dǎo)Bl和第二輸出波導(dǎo)B2均采用 納米線波導(dǎo)，其中納米線波導(dǎo)的寬度為400nm，一端與槽波導(dǎo)相連，采用楔形耦合，另一端將 納米線波導(dǎo)進(jìn)行放寬處理，末端寬度為6微米，以方便與光纖，探測器以及激光器相連接。第一輸入波導(dǎo)Al與主通道波導(dǎo)SO之間，第二輸入波導(dǎo)A2與主通道波導(dǎo)SO之間， 第一輸出波導(dǎo)Bl與第一下載波導(dǎo)Sl之間，第二輸出波導(dǎo)B2與第二下載波導(dǎo)S2之間均采 用楔形耦合，大大減小耦合損耗。激光器D3采用與襯底100相同的InP材料直接在襯底100上制作而成，其輸出端 與第二輸入波導(dǎo)A2的一端相連，激光器D3的功能是發(fā)射1310nm波長信號，其調(diào)制備速率 為1. 25Gbps，加載用戶的數(shù)字和語音信號后，通過第二輸入波導(dǎo)A2進(jìn)行上傳。在第一輸出波導(dǎo)Bl右端的第一監(jiān)視探測器Dl和第二輸出波導(dǎo)B2右端的第二監(jiān) 視探測器D2使用與波導(dǎo)相同的InGaAsP材料直接在襯底100上制作而成，第一監(jiān)視探測器 Dl和第二監(jiān)視探測器D2的功能是接收1490nm數(shù)字、語音信號和1550nm模擬視頻信號，數(shù) 字探測器的接收速率為1. 25Gbps。第一監(jiān)視探測器Dl和第二監(jiān)視探測器D2均為寬譜監(jiān)視器，均可接收1490nm和 1550nm波長的信號。第一波導(dǎo)雙微環(huán)Rl和第二波導(dǎo)雙微環(huán)R2的位置或者半徑在進(jìn)行器件設(shè)計時，可 以在其他結(jié)構(gòu)都不變的情況下互換，而不影響槽波導(dǎo)雙微環(huán)兩路濾波器F的實(shí)際功能，以 實(shí)現(xiàn)1490nm和1550nm波長信號下載端的按需制作。本發(fā)明利用槽波導(dǎo)雙微環(huán)兩路濾波器F中的兩個波導(dǎo)雙微環(huán)結(jié)構(gòu)分別從主通道 波導(dǎo)SO中下載1490nm和1550nm波長的信號，同時1310nm波長信號通過主通道波導(dǎo)SO上 傳而不會受兩個雙微環(huán)的結(jié)構(gòu)影響。微環(huán)的半徑可以降低到幾個微米，從而大大減小了器 件的尺寸，提高了集成度，降低了成本。槽波導(dǎo)雙微環(huán)兩路濾波器F中的波導(dǎo)均采用槽波導(dǎo) 結(jié)構(gòu)，填充負(fù)溫度系數(shù)材料可以提高器件溫度穩(wěn)定性，填充電光/熱光材料可以使器件實(shí) 現(xiàn)動態(tài)調(diào)節(jié)。其中納米線波導(dǎo)與槽波導(dǎo)之間采用楔形耦合結(jié)構(gòu)，大大降低耦合損耗。襯底 可以選用SOI材料，此時可將已經(jīng)制備好的激光器和探測器混合集成在襯底上；襯底也可 以選用III-V-OI材料，此時激光器和探測器則可直接在襯底上制作出來，實(shí)現(xiàn)單片集成。
權(quán)利要求
1.一種槽波導(dǎo)微環(huán)諧振型單纖三向器，包括 一襯底；一槽波導(dǎo)雙微環(huán)兩路濾波器，制作于襯底上，該槽波導(dǎo)雙微環(huán)兩路濾波器包括 一個主通道波導(dǎo)；一第一波導(dǎo)雙微環(huán)由第一波導(dǎo)微環(huán)和第二波導(dǎo)微環(huán)組成，位于主通道波導(dǎo)的一側(cè)，第 一波導(dǎo)微環(huán)和第二波導(dǎo)微環(huán)的半徑相同；一第二波導(dǎo)雙微環(huán)與第一波導(dǎo)雙微環(huán)由第三波導(dǎo)微環(huán)和第四波導(dǎo)微環(huán)組成，與第一波 導(dǎo)雙微環(huán)位于主通道波導(dǎo)的同一側(cè)，第三波導(dǎo)微環(huán)和第四波導(dǎo)微環(huán)的半徑相同；一第一下載波導(dǎo)位于第二波導(dǎo)微環(huán)的一側(cè)，與第一波導(dǎo)微環(huán)一側(cè)的主通道波導(dǎo)相垂 直，用于下載第一波導(dǎo)雙微環(huán)的諧振波長信號；一第二下載波導(dǎo)位于第四波導(dǎo)微環(huán)的一側(cè)，與第三波導(dǎo)微環(huán)一側(cè)的主通道波導(dǎo)相垂 直，用于下載第二波導(dǎo)雙微環(huán)的諧振波長信號；其中，主通道波導(dǎo)，第一波導(dǎo)雙微環(huán)，第二波導(dǎo)雙微環(huán)，第一下載波導(dǎo)以及第二下載波 導(dǎo)均由槽波導(dǎo)結(jié)構(gòu)組成；一第一輸入波導(dǎo)制作于襯底上，與主通道波導(dǎo)的一端相連； 一第二輸入波導(dǎo)制作于襯底上，與主通道波導(dǎo)的另一端相連； 一第一輸出波導(dǎo)制作于襯底上，與第一下載波導(dǎo)一端相連； 一第二輸出波導(dǎo)制作于襯底上，與第二下載波導(dǎo)一端相連；一第一監(jiān)視探測器，該監(jiān)視探測器集成在襯底上，該監(jiān)視探測器的接收窗口與第一輸 出波導(dǎo)的末端相連接；一第二監(jiān)視探測器，該監(jiān)視探測器集成在襯底上，該監(jiān)視探測器的接收窗口與第二輸 出波導(dǎo)的末端相連接；一激光器，該激光器集成在襯底上，其輸出端與第二輸入波導(dǎo)的一端連接。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的槽波導(dǎo)微環(huán)諧振型單纖三向器，其中第一波導(dǎo)微環(huán)的半徑和 第三波導(dǎo)微環(huán)的半徑不同。
3.根據(jù)權(quán)利要求1所述的槽波導(dǎo)微環(huán)諧振型單纖三向器，其中第一輸入波導(dǎo)為公用波 導(dǎo)，其下傳信號波長為1490nm和1550nm，上傳信號波長為1310nm。
4.根據(jù)權(quán)利要求3所述的槽波導(dǎo)微環(huán)諧振型單纖三向器，其中第一輸入波導(dǎo)的下傳信 號波長1490nm和1550nm的下載以及上傳信號波長1310nm的上載都在同一個主通道波導(dǎo) 上完成。
5.根據(jù)權(quán)利要求1所述的槽波導(dǎo)微環(huán)諧振型單纖三向器，其中第一波導(dǎo)雙微環(huán)，用于 下載1490nm波長的信號，而不會對主通道波導(dǎo)中的1550nm和1310nm波長的信號產(chǎn)生影 響，第二波導(dǎo)雙微環(huán)，用于下載1550nm波長的信號，而不會對主通道波導(dǎo)中的1490nm和 1310nm波長的信號產(chǎn)生影響。
6.根據(jù)權(quán)利要求1所述的槽波導(dǎo)微環(huán)諧振型單纖三向器，其中在槽波導(dǎo)雙微環(huán)兩路濾 波器F中的槽內(nèi)填充有負(fù)溫度系數(shù)材料，以提高槽波導(dǎo)雙微環(huán)兩路濾波器的溫度穩(wěn)定性； 或者在槽波導(dǎo)雙微環(huán)兩路濾波器的槽內(nèi)填充熱光或者電光材料，以便從外部對器件的性能 進(jìn)行調(diào)節(jié)；或者通過調(diào)節(jié)槽波導(dǎo)雙微環(huán)兩路濾波器的波導(dǎo)寬度和槽寬實(shí)現(xiàn)偏振無關(guān)。
7.根據(jù)權(quán)利要求1所述的槽波導(dǎo)微環(huán)諧振型單纖三向器，其中第一輸入波導(dǎo)，第二輸入波導(dǎo)，第一輸出波導(dǎo)和第二輸出波導(dǎo)均采用納米線波導(dǎo)。
8.根據(jù)權(quán)利要求1所述的槽波導(dǎo)微環(huán)諧振型單纖三向器，其中第一輸入波導(dǎo)與主通道 波導(dǎo)之間，第二輸入波導(dǎo)與主通道波導(dǎo)之間，第一輸出波導(dǎo)與第一下載波導(dǎo)之間，第二輸出 波導(dǎo)與第二下載波導(dǎo)之間均采用楔形耦合，以減小耦合損耗。
9.根據(jù)權(quán)利要求1所述的槽波導(dǎo)微環(huán)諧振型單纖三向器，其中襯底選擇絕緣層上硅 時，是將激光器、第一監(jiān)視探測器和第二監(jiān)視探測器混合集成在襯底上。
10.根據(jù)權(quán)利要求1所述的槽波導(dǎo)微環(huán)諧振型單纖三向器，其中襯底選擇高溫下hP/ InGaAsP基片與氧化的硅片表面進(jìn)行鍵合形成的III-V-OI時，激光器采用InP激光器，第一 監(jiān)視探測器和第二監(jiān)視探測器均采用InGaAsP探測器，這三者直接在襯底上制作而成。
全文摘要
一種槽波導(dǎo)微環(huán)諧振型單纖三向器，包括一襯底；一槽波導(dǎo)雙微環(huán)兩路濾波器，制作于襯底上，該槽波導(dǎo)雙微環(huán)兩路濾波器包括一個主通道波導(dǎo)，一第一波導(dǎo)雙微環(huán)，一第二波導(dǎo)雙微環(huán)，一第一下載波導(dǎo)，一第二下載波導(dǎo)；其中，主通道波導(dǎo)，第一波導(dǎo)雙微環(huán)，第二波導(dǎo)雙微環(huán)，第一下載波導(dǎo)以及第二下載波導(dǎo)均由槽波導(dǎo)結(jié)構(gòu)組成；一第一輸入波導(dǎo)制作于襯底上；一第二輸入波導(dǎo)制作于襯底上；一第一輸出波導(dǎo)制作于襯底上；一第二輸出波導(dǎo)制作于襯底上；一第一監(jiān)視探測器集成在襯底上，該監(jiān)視探測器的接收窗口與第一輸出波導(dǎo)的末端相連接；一第二監(jiān)視探測器集成在襯底上，該監(jiān)視探測器的接收窗口與第二輸出波導(dǎo)的末端相連接；一激光器，該激光器集成在襯底上，其輸出端與第二輸入波導(dǎo)的一端連接。
文檔編號G02B6/28GK102073102SQ20101059155
公開日2011年5月25日 申請日期2010年12月8日 優(yōu)先權(quán)日2010年12月8日
發(fā)明者吳遠(yuǎn)大, 安俊明, 宋世嬌, 王玥, 胡雄偉 申請人:中國科學(xué)院半導(dǎo)體研究所