[发明专利]一种基于变换光学设计的高Q值微环谐振器

权利要求书

1.一种基于变换光学设计的高Q值微环谐振器，其特征在于，包括：微环谐振腔、耦合波导、输入波导和输出波导；

所述微环谐振腔包括依次首尾连接的第一连接波导、第一直波导、第二连接波导、第一圆弧波导、第三连接波导、第二直波导、第四连接波导和第二圆弧波导；

所述耦合波导包括依次连接的第一弯曲波导、第三直波导和第二弯曲波导；所述输入波导为第一锥状波导，所述输出波导为第二锥状波导；

所述输入波导与所述第一弯曲波导连接，所述第二弯曲波导与所述输出波导连接；所述第三直波导与所述第一直波导对应设置构成耦合区域；

入射光由所述第一锥状波导入射，经过所述第一弯曲波导，在所述第三直波导的区域进行耦合，所述入射光中满足谐振频率的光耦合进入所述微环谐振腔，其他入射光依次经过所述第二弯曲波导，由所述第二锥状波导输出；

所述第一连接波导、所述第二连接波导、所述第三连接波导和所述第四连接波导的几何形状采用变换光学根据最佳折射率进行设计，其中，各段波导的宽度采用nw模型计算求解，用于确保所述微环谐振腔中的基模在各连接波导的弯曲处绝热传输。

2.如权利要求1所述的基于变换光学设计的高Q值微环谐振器，其特征在于，所述nw模型对后向散射损耗进行综合分析，计算得到所述微环谐振腔的各段波导的最优解宽度，用于降低散射损耗和提高所述微环谐振器的本征Q值。

3.如权利要求1所述的基于变换光学设计的高Q值微环谐振器，其特征在于，所述耦合区域采用定向耦合方式；

所述定向耦合方式满足耦合波导与所述微环谐振腔中特定模式的折射率匹配。

4.如权利要求3所述的基于变换光学设计的高Q值微环谐振器，其特征在于，所述第一锥状波导和所述第二锥状波导的截面宽度相同；

所述第三直波导的宽度和所述第一直波导的宽度相等。

5.如权利要求1所述的基于变换光学设计的高Q值微环谐振器，其特征在于，所述第一连接波导、所述第二连接波导、所述第三连接波导、所述第四连接波导、所述第一直波导、所述第二直波导、所述第一圆弧波导和所述第二圆弧波导均为多模波导；

所述第一锥状波导和所述第二锥状波导为由单模到多模的过渡波导；所述第一弯曲波导、所述第二弯曲波导以及第三直波导为多模波导。

6.如权利要求5所述的基于变换光学设计的高Q值微环谐振器，其特征在于，所述第三直波导的长度能够调节，不同的耦合长度对应不同的耦合系数。

7.如权利要求1所述的基于变换光学设计的高Q值微环谐振器，其特征在于，所述第一连接波导、所述第二连接波导、所述第三连接波导、所述第四连接波导、所述第一直波导、所述第二直波导、所述第一圆弧波导、所述第二圆弧波导、所述第一锥状波导、所述第二锥状波导、所述第一弯曲波导、所述第二弯曲波导以及所述第三直波导采用条形波导、脊形波导和多层波导中的任一种形状。

8.如权利要求1所述的基于变换光学设计的高Q值微环谐振器，其特征在于，所述第一连接波导、所述第二连接波导、所述第三连接波导、所述第四连接波导、所述第一直波导、所述第二直波导、所述第一圆弧波导、所述第二圆弧波导、所述第一锥状波导、所述第二锥状波导、所述第一弯曲波导、所述第二弯曲波导以及所述第三直波导采用绝缘体上硅、铌酸锂、氮化硅、磷化铟和砷化镓中的任一种材料。

9.一种带通滤波器，其特征在于，所述带通滤波器采用如权利要求1-8任一项所述的基于变换光学设计的高Q值微环谐振器。

10.一种带阻滤波器，其特征在于，所述带阻滤波器采用如权利要求1-8任一项所述的基于变换光学设计的高Q值微环谐振器。