耦合調制光學諧振器制造技術

光學諧振器的耦合調制采用可變模態指數以提供光信號耦合的調制。耦合調制光學諧振器包括：具有耦合部的光學諧振器以及具有與耦合部相鄰且共同延伸并與耦合部隔開一間隔的調制部的總線波導。調制部用于根據總線波導調制部的模態指數與光學諧振器耦合部的模態指數之間的可變差值，來調制光學諧振器與總線波導之間的光信號的耦合。

【技術實現步驟摘要】
【國外來華專利技術】相關申請交叉引用N/A關于聯邦贊助研發的聲明N/A
技術介紹
光學諧振器以各種各樣的方式用于光子系統，各種各樣的方式包括但不限于，信號調制、信號檢測、信號切換和路由(例如，開/關切換、上/下路(add/drop)切換等)，正如光源(例如，在激光腔中)。例如，耦合于總線波導的光學諧振器通常用于選擇性地阻止具有特定波長的光信號的通過，而處于其他波長的光信號可基本上不受影響地穿過總線波導。具體地，具有與第一波長對應的諧振的光學諧振器可選擇性地從總線波導耦合具有第一波長的光信號。例如，選擇性耦合的光信號可被光學諧振器吸收，并且因此無法在總線波導中繼續進行。然而，處于其他波長的光信號可不從總線波導耦合并且因此可基本上不受光學諧振器的影響。由于基本上不受光學諧振器的影響，其他光信號可繼續沿總線波導傳播。在另一示例，光學諧振器可將具有第一波長的光信號從第一耦合總線波導選擇性地耦合至第二耦合總線波導中，而具有其他波長的其他光信號留在第一總線波導中。在采用光學諧振器的多個光子電路中，光學諧振器調制通常對光子電路的性能有用甚至是重要的。具體地，光學諧振器的性能(例如，諧振波長)可在原位變化以控制采用光學諧振器的光子電路的輸入/輸出(I/O)特性。典型地，光學諧振器調制通過調制光學諧振器本身來提供。具體地，腔的長度，或等價地，光學諧振器的諧振波長，可被改變以提供調制。例如，環形諧振器的諧振波長可通過改變或變化組成環形諧振器的光波導的模態指數而被改變。例如，模態指數例如可通過將電場施加到環形諧振器光學諧振器的材料而被改變。然而，調制光學諧振器的諧振波長可能難以實現，可能涉及相對高的能耗，并且進一步可展現與調制帶寬或調制速度相關聯的根本性限制。附圖說明根據本文所描述原理的示例的多種特征參考如下詳細描述并結合附圖可易于理解，其中相同引用數字指代相同的結構元素，并且其中：圖1A示出了根據符合本文所描述原理的示例的脊加載光波導的截面圖。圖1B示出了根據符合本文所描述原理的示例的反向脊加載光波導的截面圖。圖1C示出了根據符合本文所描述原理的示例的條形光波導的截面圖。圖2示出了根據本文所描述原理的示例的耦合調制光學諧振器的框圖。圖3A示出了根據符合本文所描述原理的示例的包括環形諧振器的耦合調制光學諧振器的俯視圖。圖3B示出了根據符合本文所描述原理的示例的包括跑道型環形諧振器的耦合調制光學諧振器的俯視圖。圖4示出了根據符合本文所描述原理的示例的將示例耦合調制光學諧振器中的光信號強度調制作為耦合長度的函數的圖。圖5A示出了根據符合本文所描述原理的示例的耦合調制光學諧振器的一部分的截面圖。圖5B示出了根據符合本文描述原理的另一示例的耦合調制光學諧振器的一部分的截面圖。圖5C示出了根據符合本文描述原理的又一示例的耦合調制光學諧振器的一部分的截面圖。圖6示出了根據符合本文所描述原理的示例的耦合調制光學諧振器系統的框圖。圖7示出了根據符合本文所描述原理的示例的光學諧振器耦合調制方法的流程圖。特定示例具有其他特征，其作為以上參考的附圖中所示出的特征的附加和替換之一。這些和其他特征參考以上提及的附圖在下文詳細描述。具體實施方式根據本文所描述原理的示例提供了光學諧振器的耦合調制。具體地，采用光學諧振器的光子系統的性能特性可利用耦合調制被調整、調諧或以其他方式改變。根據本文描述的原理，耦合調制改變耦合光學諧振器以內和以外之一或兩者的光信號的量。根據符合本文描述的原理的多種示例，與調制光學諧振器相反，采用耦合調制例如可提供基于光學諧振器的系統的更低功耗、更高調制速度且更靈活和簡便的布局、設計和制造。如本文所使用的“光波導”按照定義是指代以下波導：該波導中，傳播光信號被限定在板形，片形或條形材料內并在其中傳播。因此，本文中按照定義，板形光波導或簡稱“板形波導”為支持在板形層中的傳播光信號的板形材料或“板形層”。根據多種示例，耦合調制采用光波導并且在一些示例中采用板形光波導。具體地，光波導可包括但不限于，脊加載光波導、反轉或反向脊加載光波導以及條形光波導。脊加載光波導和反向脊加載光波導均為板形波導，而條形波導被認為不是板形波導。在一些示例中，光波導的橫向尺寸(寬度)被選擇以優先維持光信號的低階傳播模式。在一些示例中，僅單個傳播模式被光波導所維持。例如，寬度可小于特定寬度，以使僅第一橫向電模式(即TE10)可傳播。特定寬度取決于光波導材料的折射率、光波導層的厚度以及光波導的特定物理特性(即，光波導類型)。本文中按照定義，特定傳播模式所經歷的有效折射率為“模態指數”。在一些示例中，耦合調制光學諧振器可直接在半導體基底的表面層(例如，薄膜層)中制造。例如，耦合調制光學諧振器的總線波導部分可采用多種光波導。例如，光波導可作為耦合調制光學諧振器的輸入和輸出端口。類似地，光學諧振器還可采用光波導。光波導可在絕緣體上半導體(SOI)基底的薄膜半導體層(例如，絕緣體上硅基底的硅或多晶硅薄膜層)中制造。圖1A示出了根據符合本文所描述原理的示例的脊加載光波導10的截面圖。脊加載光波導10有時還稱為“脊加載波導”或簡稱“脊波導”。脊加載光波導10包括板形層12。板形層12是光信號通過其傳播的材料或包括該材料并且在脊加載波導10中引導。具體地，根據多種示例，板形層12材料對光信號基本上透明，并且此外，基本上光信號的所有能量被限定在脊加載光波導10的板形層12內。在一些示例，板形層12可包括諸如半導體材料的材料，對于其在光波導中的使用而言基本上起到介電材料的作用。在其它示例中，板形層12可包括不同帶隙和折射率的一個以上的半導體材料。例如，板形層12可包括與光信號兼容的半導體材料，諸如但不限于，硅(Si)、砷化鎵(GaAs)和鈮酸鋰(LiNbO3)。根據多種示例，半導體材料的任何單晶，多晶或非晶層可被采用。板形層材料的透明度通常影響脊加載波導的光損耗。例如，透明材料越少，光信號所經歷的損耗越多。在一些示例(例如，如所示出)中，板形層12由支撐層14支撐。支撐層14物理地支撐板形層12。在一些示例，支撐層14還促進板形層12中的光約束。具體地，支撐層14可包括與板形層12的材料不同的材料。在一些示例中，支撐層14可包括具有比板形層12的折射率小的折射率的材料。例如，支撐層14可為基于氧化物的絕緣體層(例如，硅SOI基底的硅氧化物)，板形層12可本文檔來自技高網...

【技術保護點】
一種耦合調制光學諧振器，包括：光學諧振器，具有耦合部；以及總線波導，具有與所述光學諧振器的所述耦合部相鄰且共同延伸并與所述耦合部隔開一間隙的調制部，所述調制部用于根據總線波導調制部的模態指數與光學諧振器耦合部的模態指數之間的可變差值，來調制所述光學諧振器與所述總線波導之間的光信號的耦合。

【技術特征摘要】
【國外來華專利技術】1.一種耦合調制光學諧振器，包括：
光學諧振器，具有耦合部；以及
總線波導，具有與所述光學諧振器的所述耦合部相鄰且共同延伸并與所述耦合部
隔開一間隙的調制部，所述調制部用于根據總線波導調制部的模態指數與光學諧振器
耦合部的模態指數之間的可變差值，來調制所述光學諧振器與所述總線波導之間的光
信號的耦合。
2.根據權利要求1的耦合調制光學諧振器，其中所述光學諧振器為環形諧振器并
且所述總線波導為彎曲總線波導，所述彎曲總線波導在所述調制部內具有與所述耦合
部內的環形諧振器的曲率對應的曲率。
3.根據權利要求2的耦合調制光學諧振器，其中所述彎曲總線波導的所述調制部
和所述環形諧振器的所述耦合部共面，所述調制部位于所述環形諧振器的外半徑以外，
所述耦合部具有大于約5度的扇出角。
4.根據權利要求1的耦合調制光學諧振器，其中所述光學諧振器為跑道型環形諧
振器，所述耦合部包括所述跑道型環形諧振器的直線部的一部分。
5.根據權利要求1的耦合調制光學諧振器，其中所述總線波導的所述調制部包括
可變模態指數，所述可變模態指數用于提供所述總線波導調制部的模態指數與所述光
學諧振器耦合部的模態指數之間的所述可變差值。
6.根據權利要求5的耦合調制光學諧振器，還包括加熱器，所述加熱器用于加熱
所述總線波導的所述調制部，所述加熱用于改變所述可變模態指數的值。
7.根據權利要求5的耦合調制光學諧振器，還包括與所述總線波導的所述調制部
連接的電極，以改變所述總線波導的所述調制部內的載流子的濃度，其中所述可變模
態指數為由于可變載流子濃度而引起的自由載流子等離子散布的結果。
8.根據權利要求5的耦合調制光學諧振器，還包括所述總線波導的所述調制部內
的量子阱，所述量子阱利用自由載流子等離子散布來改變所述可變模態指數的值。
9.一種耦合調制光學諧振器系統，包括：
光學諧振器，具有耦合...

【專利技術屬性】
技術研發人員：梁迪，戴維·A·法塔勒，
申請(專利權)人：慧與發展有限責任合伙企業，
類型：發明
國別省市：美國;US