硫系波导结构及其光学器件

本公开涉及一种光波导结构及其光学器件，特别是涉及一种硫系波导结构及其光学器件。

背景技术：

1、硫系材料是由s、se、te中的一种或几种元素和其他电负性较弱的元素形成的无机玻璃。与其他材料相比，硫系材料具有较宽的透过性能，透过区域完全覆盖了整个可见光、近红外及中红外区域；其次硫系材料折射率可调，它还具有极高的非线性光学性能，较低的双光子吸收。目前基于硫族化合物材质制备的光波导损耗已经大幅度降低，并且基于硫族基质的波导已经应用在了多个重要光学领域，利用硫系基质平台制备波导已成为了当前光通信研究的主要方向。

2、fano(法诺)共振最早在原子系统中被发现，是一种会产生非对称线形的散射共振现象，是离散态和连续态通过不同路径耦合的产物。相较于对称的洛伦兹线型，fano共振光谱在共振波长附近具有不对称且更陡峭尖锐的谐振峰,传输光的强度在共振波长附近从0突变为1，实现了光传输强度的剧烈变化。该机制可显著提高硅基光开关、探测器、传感器，以及光非互易性全光信号处理的性能，因而被广泛应用于多个光学领域。

3、eit(类电磁诱导透明)效应最早是在原子系统中被发现，该效应发生时在共振频率附近会出现一个透明峰，即一束本来应该被吸收的光变得不再被吸收，但在原子系统中实现eit效应实验条件严苛且花费巨大，而在耦合谐振系统中实现就容易的多。当两个具有相同谐振波长的微环发生耦合时，在相同谐振波长处也会产生狭窄且尖锐的透明峰，与eit效应类似，因此被称作类eit效应。此透明峰导致光在介质中的群速度改变，同时会伴随强烈的反常色散，因此该效应在光缓存、光开关、光传感等多个方面具有重要的研究价值。

4、目前大多数的光学器件只能实现上述一种效应，因此用途单一，限制了其应用。

技术实现思路

1、本公开要解决的技术问题是为了克服现有技术中的缺陷，提供一种能够同时实现fano共振和类eit效应的硫系波导结构。

2、本公开是通过下述技术方案来解决上述技术问题：

3、一种硫系波导结构，包括衬底，以及设于衬底上的波导，所述波导包括第一环形波导、第一直条型波导，第二环形波导和第二直条型波导；

4、所述第一直条型波导和第二直条型波导相互平行，并且两者之间设置所述第二环形波导，所述第一环形波导设于所述第一直条型波导相对于所述第二环形波导的另一侧；

5、所述第一环形波导与所述第一直条型波导之间设有第一间隙，所述第二环形波导与所述第一直条型波导以及第二直条型波导之间设有第二间隙。

6、优选地，所述第一环形波导与所述第二环形波导的径向尺寸大小不同，所述第一环形波导产生的谐振波长数多于所述第二环形波导的谐振波长数，且所述第一环形波导的谐振波长包含所述第二环形波导的谐振波长。

7、优选地，所述第一环形波导的外径为10μm，所述第二环形波导的外径为5μm。

8、优选地，所述第一间隙为0.1μm-0.2μm，所述第二间隙为0。

9、优选地，所述第一间隙为0.15μm。

10、优选地，所述第一环形波导、第一直条型波导、第二环形波导和第二直条型波导的宽度为300nm-740nm，厚度为300nm。

11、优选地，所述第一环形波导、第一直条型波导、第二环形波导和第二直条型波导的宽度为600nm。

12、优选地，所述衬底材料为硅或者二氧化硅，衬底的厚度为2μm～4μm，所述波导的材料为ge28sb12se60薄膜。

13、优选地，所述第一环形波导的圆心与第二环形波导的圆心之间的连线与所述第一直条型波导以及所述第二直条型波导垂直。

14、本公开的另一方面，提供一种光学器件，包括如上述中任一项所述的硫系波导结构。

15、在符合本领域常识的基础上，上述各优选条件，可任意组合，即得本公开各较佳实例。

16、本公开的积极进步效果在于：本公开实施例的该硫系波导结构同时实现了fano共振和类eit效应，且该硫系微环结构简单易于集成，而无论是fano共振还是类eit效应都由于它们独特的优势，在一定程度上可以提高器件性能，所提出器件适用于光传感、光开关、光缓存等多个应用领域，集成度更高，从而使得该硫系波导结构在中红外波段有广阔应用前景。

技术特征：

1.一种硫系波导结构，包括衬底，以及设于所述衬底上的波导，其特征在于，所述波导包括第一环形波导(21)、第一直条型波导(22)，第二环形波导(23)和第二直条型波导(24)；

2.如权利要求1所述的硫系波导结构，其特征在于，所述第一环形波导(21)与所述第二环形波导(23)的径向尺寸大小不同，所述第一环形波导(21)产生的谐振波长数多于所述第二环形波导(23)的谐振波长数，且所述第一环形波导(21)的谐振波长包含所述第二环形波导(23)的谐振波长。

3.如权利要求2所述的硫系波导结构，其特征在于，所述第一环形波导(21)的外径为10μm，所述第二环形波导(23)的外径为5μm。

4.如权利要求1所述的硫系波导结构，其特征在于，所述第一间隙为0.1μm-0.2μm，所述第二间隙为0。

5.如权利要求4所述的硫系波导结构，其特征在于，所述第一间隙为0.15μm。

6.如权利要求1所述的硫系波导结构，其特征在于，所述第一环形波导(21)、第一直条型波导(22)、第二环形波导(23)和第二直条型波导(24)的宽度为300nm-740nm，厚度为300nm。

7.如权利要求6所述的硫系波导结构，其特征在于，所述第一环形波导(21)、第一直条型波导(22)、第二环形波导(23)和第二直条型波导(24)的宽度为600nm。

8.如权利要求1所述的硫系波导结构，其特征在于，所述衬底(10)材料为硅或者二氧化硅，所述衬底的厚度为2μm～4μm，所述波导的材料为ge28sb12se60薄膜。

9.如权利要求1所述的硫系波导结构，其特征在于，所述第一环形波导(21)的圆心与所述第二环形波导(23)的圆心之间的连线与所述第一直条型波导(22)以及所述第二直条型波导(24)垂直。

10.一种光学器件，其特征在于，包括如权利要求1-9中任一项所述的硫系波导结构。

技术总结本公开提供了一种硫系波导结构及其光学器件，包括衬底，以及设于衬底上的波导，波导包括第一环形波导、第一直条型波导，第二环形波导和第二直条型波导；第一直条型波导和第二直条型波导相互平行，并且两者之间设置第二环形波导，第一环形波导设于所述第一直条型波导相对于第二环形波导的另一侧；第一环形波导与所述第一直条型波导之间设有第一间隙，第二环形波导与第一直条型波导以及第二直条型波导之间设有第二间隙。本公开的该硫系波导结构同时实现了Fano共振和类EIT效应，且该结构简单易于集成，具有该结构的光学器件适用于光传感、光开关、光缓存等多个应用领域，集成度更高，从而使得该硫系波导结构在中红外波段有广阔应用前景。技术研发人员：张巍,陶玉姣,刘肖龙,赵鑫鑫,张培晴,高一骁受保护的技术使用者：宁波大学技术研发日：技术公布日：2024/6/11