CC BY
18ВКВ0-2023- РАДИОФОТНИКА И ФИС
перестраиваемый фильтр вернье с термооптическим управлением
Смирнов А.С.*, Земцов Д.С., Гарбузов К.Н., Вергулес А.И., Жигунов Д.М., Земцова А.К., Косолобов С.С., Драчёв В.П.
Сколковский Институт Науки и Технологий, г. Москва * E-mail: al.smirnov@skoltech.ru DOI 10.24412/2308-6920-2023-6-139-139
Одной из важных задач интегральной оптики является создание перестраиваемого узкополосного фильтра в C+L диапазоне, который находит применение в задачах, связанных с анализом спектра оптического излучения и мультиплексирования с разделением по длине волны [1]. В качестве основных элементов таких устройств часто используются микрокольцевые резонаторы. Платформа «кремний на изоляторе» является привлекательной для создания такого рода устройств, поскольку обеспечивает высокий контраст показателей преломления, что позволяет изготавливать микрокольцевые резонаторы с минимальным радиусом и, как следствие, большой областью свободной дисперсии (ОСД). Однако, использование одиночных микрокольцевых резонаторов для решения данных задач ограничено относительно небольшой ОСД, а также ограниченным диапазоном перестройки, который определяется термооптическим коэффициентом кремния [2]. Значительно расширить ОСД устройства и область перестройки позволяет схема, основанная на эффекте Вернье, которая предполагает использование системы, состоящей из двух микрокольцевых резонаторов с близкими радиусами. Одновременно перестраивая микрокольцевые резонаторы, можно осуществить плавную перестройку резонанса фильтра Вернье во всей ОСД.
В данной работе представлены результаты оптических измерений и температурной перестройки фильтра Вернье, изготовленного на чипе по технологии «кремний на изоляторе». Пассивная часть была изготовлена с помощью электронно-лучевой литографии и плазмохимического травления. Термооптическая перестройка каждого микрокольцевого резонатора осуществлялась независимым титановым нагревательным элементом, расположенным непосредственно над микрокольцевым резонатором. Кремниевая пассивная часть и нагревательные элементы отделены друг от друга слоем диэлектрика. В данной работе были исследованы фильтры Вернье с различными соотношениями радиусов микрокольцевых резонаторов, обеспечивающих ОСД системы от 45 до 90 нм. Исследовано влияние ширины прямолинейных волноводов, кольцевых участков резонаторов и расстояния между прямолинейным волноводом и кольцевым сегментом на оптические характеристики фильтра. На основе полученных данных были выбраны параметры, обеспечивающие максимальное подавление боковых пиков по отношению к главному. Конфигурация нагревательных элементов, представленных в данной работе, обеспечивает перестройку резонансной длины волны микрокольцевого резонатора
до 12 нм. Ввод-вывод излучения на чип осуществлялся с помощью дифракционных решеток [3].
Спектр пропускания одного из фильтров, изготовленных по данной технологии, представлен на Рис. 1. В данной схеме ОСД фильтра Вернье составила 53 нм. Подавление боковых пиков по отношению к основному резонансу измерено на уровне более 15 дБ. Ширина резонанса в схеме Вернье по уровню -3дБ составляет менее 250 пм. Была продемонстрирована перестройка фильтра Вернье в диапазоне 60 нм, а также определены 1560 1580 1600 1620 характеристики нагревательных элементов.
Wavelength, nm
Рис. 1. Измеренный спектр пропускания фильтра Вернье
Литература
1. Y. Ren D, et al, IEEE Photon. Technol. Lett. 31, 1503-1506 (2019)
2. Cocorullo G., et al, Appl. Phys. Lett. 74, 3338-3340 (1999)
3. Zemtsov D.S., et al, Opt. Lett. 47, 3339-3342 (2022)
№6 2023 СПЕЦВЫПУСК «ФОТОН-ЭКСПРЕСС-НАУКА 2023»
www.fotonexpres.rufotonexpress@mail.ru 139
