[发明专利]一种混合微环波导器件

说明书

本发明属于集成光学技术领域，具体公开了一种混合微环波导器件，该器件包括同时位于衬底(7)上的微环波导(1)、直波导(2)、第一声子晶体波导(3)及第二声子晶体波导(4)；直波导(2)与微环波导(1)相互耦合；第一声子晶体波导(3)同时沿该微环波导(1)的内侧与外侧分布，第二声子晶体波导(4)沿该直波导(2)远离微环波导(1)的一侧分布；并且，微环波导(1)和直波导(2)的材料光折射率均高于第一声子晶体波导(3)和第二声子晶体波导(4)的材料光折射率。本发明通过引入声子晶体波导，利用微环波导和声子晶体波导的协同作用，可实现光场和声场的限制和独立调控，由此解决了布里渊器件尺寸大，阈值功率高的问题。

技术领域

本发明属于集成光学技术领域，更具体地，涉及一种混合微环波导器件，该混合微环波导器件能够实现布里渊效应。

背景技术

集成光子器件在光通信波段可以实现近乎透明的信号传输，而且其高折射率使得器件的尺寸得到极大的缩小。这不仅能够产生强烈的光场限制，而且也极大的增强了波导内的光能量密度，从而激发起丰富非线性光学效应，可以被用来构建多种不同用途的集成光子器件。布里渊散射是最常见的非线性光学效应之一，在光学传感、微波光子学、全光信号处理等领域具有广泛的应用，因此一个可集成的片上布里渊器件在未来的信息系统中将发挥重要的作用。

现有技术中产生布里渊的集成器件主要为直波导器件，这种器件虽然可以产生较强的布里渊效应，但是器件尺寸普遍较大，非常不利于制作和集成。微环波导对光场具有很强的谐振增强作用，微环中传输的光功率密度比直波导要大很多倍，这可以提高布里渊的激发效率。但是，传统的微环波导只能对光场进行限制和增强，并不能对声场产生很强的限制效果，因此传统微环波导的布里渊效应很弱。

声子晶体波导是由声学材料性质不同的介质在空间上周期排列形成。其最重要的特征是具声子带隙，通过在声子晶体波导中适当引入线缺陷可以在纳米尺寸的波导体积中产生较强的声场限制，这种独特的特性可以有效地控制声子的传输，从而加强布里渊效应。

目前还没有结合微环波导和声光子晶体波导来增强布里渊效应的技术方案。

发明内容

针对现有技术的以上缺陷或改进需求，本发明的目的在于提供一种混合微环波导器件，其中通过引入声子晶体波导，利用微环波导和声子晶体波导的协同作用，可实现光场和声场的限制和独立调控，由此解决了布里渊器件尺寸大，阈值功率高的问题；并且，本发明还优选通过向声子晶体波导中引入缺陷，并通过控制这些缺陷的形状及分布，能够进一步实现对声场调控和限制，确保布里渊器件的性能。

为实现上述目的，按照本发明，提供了一种混合微环波导器件，其特征在于，包括同时位于衬底(7)上的微环波导(1)、直波导(2)、第一声子晶体波导(3)及第二声子晶体波导(4)；其中，

所述直波导(2)位于所述微环波导(1)外部，所述直波导(2)与所述微环波导(1)相互耦合；所述第一声子晶体波导(3)同时沿该微环波导(1)的内侧与外侧分布，所述第二声子晶体波导(4)沿该直波导(2)远离所述微环波导(1)的一侧分布；

并且，在预先设定的目标光波长条件下，所述微环波导(1)和所述直波导(2)的材料光折射率均高于所述第一声子晶体波导(3)和所述第二声子晶体波导(4)的材料光折射率。

作为本发明的进一步优选，所述微环波导(1)和所述直波导(2)用于将波长满足预先设定的目标光波长条件的光场限制在所述微环波导(1)和所述直波导(2)中，所述第一声子晶体波导(3)和所述第二声子晶体波导(4)用于将频率满足预先设定的目标频率条件的声子限制在所述微环波导(1)和所述直波导(2)中，所述第一声子晶体波导(3)和所述第二声子晶体波导(4)均具有重复排列分布的空气孔，这些空气孔均通至所述衬底(7)的表面，并且在衬底表面所在平面上的投影均为圆形、矩形或六边形，这些空气孔的中心轴线均垂直于所述衬底(7)；当所述投影为圆形时，这些空气孔为圆柱形空气孔，任意一个所述圆柱形空气孔的半径均为0.1微米～1微米；