基础知识：微环的光延迟线

李东霏 2026-04-17 09:59:26 人看过

在“无源与有源偏振管理，Intel 的硅光偏振分集接收方案”的那篇文章里，我提到过中科院展示的接收机结构。

里面标注了一个 “延迟线”，有读者私信问我它的工作原理，这里就详细讲一下。

延迟线的作用，就是对光信号进行时间延迟。要延时嘛，最直观的方案就是让特定波长的光多走一段光路。

微环就是这类应用里很常见的结构，主要利用的是慢光效应。当入射光波长与微环的谐振波长一致时，光会在环形波导内多次循环传播，从而产生群时延。

举个例子，A,B,C 小组跑步训练，正常来说当 C 跑到终点时训练就结束了，但是呢因为小绿人兴奋（只是比喻）又多绕了一圈，导致整个小组（群时延）训练结束的时间拖后了。

在谐振状态下，能够进入微环的波长由谐振条件决定。下面的谐振与反谐振公式，我们在之前多篇文章中都介绍过，这里就不再重复。

微环的传输性能，主要由耦合系数、直通效率以及微环半径共同决定。

基于谐振原理的微环光延迟线，可以通过谐振条件实现群时延的调节。比如通过改变微环的有效折射率，就能调整其谐振波长，进而控制时延大小。

单个微环的时延调节范围有限，我们可以将多个微环通过总线波导串联起来使用。这种结构中，多个微环沿总线波导依次级联，光沿总线单向传输，依次经过每个微环的耦合区域。

满足谐振条件的特定波长光会被高效耦合进环，在环内多圈共振累积后，再耦合回总线输出。

另一种结构则是直接将多个微环串联，光进入第一个环传输一周后，再耦合进入第二个环，以此类推，依次穿过所有微环，形成一个等效长度更长的谐振腔。

这类基于谐振的微环光延迟线，优点是尺寸小、功耗低，但工作带宽较窄，多级微环级联还会带来更大的时延抖动。

同时，要对每个微环的耦合系数和谐振波长进行精准控制，实现起来也比较复杂。

因此还有另一种方案，就是利用反谐振原理，让微环工作在反谐振波长附近。

简单来说，反谐振状态下，除谐振点波长外，其他所有波长都会有一部分光进入微环，这与谐振状态下只有特定波长能够高效进环的特点明显不同。

这样我们就可以通过调整耦合效率来控制时延：耦合效率接近 0 时时延最小，耦合效率接近 1 时时延最大。

反谐振微环的时延主要由耦合效率决定，对谐振波长的变化不敏感，因此工作状态更稳定。

除了微环型光延迟线，还有布拉格光栅延迟线，它依靠光栅的周期性结构产生慢光效应，实现信号延时。

下回我们再把这个方案说一说。

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