基于亚波长光栅和三明治结构的偏振无关微环谐振器的设计与仿真

摘要

基于绝缘体上硅的微环谐振器由于成本低、结构紧凑和集成度高等优点,是构成波分复用器、调制器以及光开关等的核心器件.然而,该类器件由于芯层与覆盖层间的高折射率差,具有较大的偏振相关性,在诸多使用偏振无关器件的应用中受到限制.本文基于亚波长光栅和三明治结构设计了一种偏振无关微环谐振器,通过改变三明治结构中低折射率层SiNx的折射率,同时结合耦合区亚波长光栅的结构参数优化,最终消除微环谐振器的偏振相关性.运用三维有限时域差分法进行建模仿真,对器件的结构参数进行了优化.结果表明,器件在TE和TM偏振模时的3-dB带宽均小于0.8 nm,插入损耗均小于0.8 dB,微环半径仅为10μm,并且在谐振波长1552.26 nm附近的两个自由频谱区内实现了偏振无关.与常见的微环谐振器相比,本文所提出的器件尺寸小、损耗低,可用于构成偏振无关的密集波分复用器,在未来的集成光路中具有较高的应用价值.