陈子维　陈抱雪　汪昌君　方锦辉

摘要：设计和试制了一种基于石英材料的开放式光波导环形谐振器，器件设计采用数值仿真计算结合BPM仿真的手段。结合商用石英波导的常规参数，设计取环行波导的传输损耗和定向耦合器的耦合损耗分别为0.1 dB/cm和0.1 dB，谐振谱共振锐度的设计值为16.7。器件制备采用PECVD技术结合FHD技术的工艺，样品测试采用了0.1 nm 带宽的DFB激光，观察到了明显的谐振谱。

关键词：导波光学； 光波导环形谐振器； 石英波导； 谐振谱

中图分类号： TN 252 文献标志码： A doi： 10.3969/j.issn.10055630.2015.05.013

Abstract：A kind of openmode optical waveguide ring resonator that based on quartz materials is designed and manufactured. The design is by means of numerical simulation combined with BPM simulation. Transmission loss of circular waveguide is 0.1 dB/cm and directional coupler coupling loss is 0.1 dB. The sharpness of the resonance spectrum is 16.7. The PECVD technology was used with FHD technique to manufacture the optical waveguide ring resonator. DFB laser of 0.1 nm bandwidth was used to test sample and the resonance spectrum could be observed easily.

Keywords： guidewave optics； optical waveguide ring resonator； quartz waveguide； resonance spectrum

引 言

光波导环形谐振器具有成本低、结构紧凑、集成度高等优点[12]，在光信号处理、滤波、波分复用、波长调制等方面有广泛应用[34]。利用硅波导相对折射率增量较大的特点，可以制备小尺寸的微环谐振腔，但硅材料构成的器件的抗环境干扰能力较差，实现复杂环境下的稳定性较困难[5]。本文采用了光学特性十分稳定的石英波导材料，设计并试制了一种开放式波导环形谐振器，环形腔的半径在10 mm左右。器件制备采用了等离子增强化学气象沉积技术[6]结合火焰水解沉积技术[7]的方法，器件特性测试使用了中心波长为1 301.10 nm、带宽±0.05 nm的DFB激光，谱线测量可以观察到三个谐振谱。

1 器件原理和设计

开放式光波导环形谐振器的基本结构如图1所示，一个单模环形波导与两根单模直波导通过定向耦合结构实现导模耦合，图中L0是定向耦合结构的等效耦合长度。

以振幅A0表征的直流输入导模经定向耦合结构发生非对称分流，交叉耦合进入环形波导的导模光波环行一周后，与后续进入的导模光波发生相干叠加，如此周而复始，直至达到动态平衡。……