[發明專利]基于SOI光波導單片集成的微波光子移相器及制備方法

無效

• 申請號: 200810051199.5
• 申請日: 2008-09-23
• 公開（公告）號: CN101364656A
• 公開（公告）日: 2009-02-11
• 發明（設計）人: 董瑋;陳維友;張歆東;劉彩霞;阮圣平;周敬然;郭文濱;瞿鵬飛
• 申請（專利權）人: 吉林大學
• 主分類號: H01P1/18
• 分類號: H01P1/18;H01P11/00;G02B6/12;G02B6/28
• 代理公司: 長春吉大專利代理有限責任公司
• 代理人: 張景林;劉喜生

1.基于SOI光波導單片集成的微波光子移相器(15)，其特征在于：

A：由三個Y分支組成的級聯波導分路器(11)、四根波導延時線組成的固 定延時單元(12)、在波導延時線上的四個可變液晶光衰減單元(13) 和三個Y分支組成的級聯波導合路器(14)構成；

四個可變液晶光衰減單元(13)分別位于四根波導延時線(12)的中間， 由在波導延時線上垂直于波導截面刻蝕至二氧化硅埋層制作的液晶微槽 (31)、液晶微槽兩側的透明氧化銦錫電極對(32)和填充在液晶槽內 的聚合物分散液晶材料組成；

B：級聯波導分路器、固定延時單元和級聯波導合路器是由制作在SOI襯底 上的脊型光波導(24)構成，由上到下依次為頂層硅(21)、埋層二氧 化硅(22)、硅襯底(23)。

2.如權利要求1所述的基于SOI光波導單片集成的微波光子移相器，其特征 在于：Y分支的級聯波導分路器(11)、合路器(14)采用余弦結構，分支 角度小于1.5度。

3.如權利要求2所述的基于SOI光波導單片集成的微波光子移相器，其特征 在于：Y分支的級聯波導分路器(11)的第一級Y分支把輸入的一路光信 號分成兩路，它的兩路輸出分別通過一段余弦波導與第二級兩個Y分支的 輸入相連，第二級的兩個Y分支再分別把輸入分成兩路，從而實現信號的 一分四處理。

4.如權利要求3所述的基于SOI光波導單片集成的微波光子移相器，其特征 在于：第二級的兩個Y分支的四個輸出與四根波導延時線相連接，四根波 導延時線均為拱形，每個拱形均由兩個相同長度的直線波導與一個半圓環 波導兩端相切連接而成，四個波導延時線長度選擇使得對所選定工作頻率 的微波信號分別實現0度、90度、180度和270度的固定相移。

5.如權利要求3所述的基于SOI光波導單片集成的微波光子移相器，其特征 在于：四根波導延時線的另一端接級聯波導合路器(14)第一級的兩個Y 分支的四個輸入端，將四路信號合成兩路，再分別通過一段余弦波導接至 第二級的一個Y分支的輸入端，合成一路信號，在微波光子移相器(15) 中，所有六個Y分支的形狀和尺寸相同。

6.權利要求1所述的基于SOI光波導單片集成的微波光子移相器的制備方法， ???其步驟如下：

A：選取SOI材料，在SOI襯底的頂層硅(21)一側，通過光刻、感應耦 合等離子體刻蝕頂層硅制作出分路器、固定延時單元和合路器；

B：在SOI襯底的頂層硅(21)的一側繼續光刻和感應耦合等離子體刻蝕， 在波導延時線(12)的中間垂直于波導延時線的方向刻蝕出液晶微槽 (31)，刻蝕至SOI襯底的二氧化硅層(22)；

C：通過濺射的方法在波導表面、液晶微槽的兩個側面和底面制作透明氧化 銦錫導電薄膜作為電極材料；

D：光刻、腐蝕波導表面和液晶微槽底面的氧化銦錫導電薄膜，僅保留液晶 微槽兩個側面及微槽附近波導表面的氧化銦錫導電薄膜，將四個液晶微 槽相互間的氧化銦錫電極分開，并使每一個液晶微槽形成氧化銦錫電極 對；

E：將調配好的聚合物液晶材料注入到液晶微槽中，進行紫外固化；

F：用劃片機劃片，將制作有器件的部分從整個SOI晶片上分離出來，并對 波導的端面進行拋光處理；

G：引出電極，用以給液晶微槽內的聚合物液晶材料施加工作電壓，通過調 整輸入電壓的大小，實現對光通路光通量的連續可變衰減，實現各支路 光信號的改變，最終完成微波信號的移相。