[發明專利]基于光子晶體諧振腔的兩級縮束系統及其制作方法

無效

• 申請號: 201110452806.0
• 申請日: 2011-12-30
• 公開（公告）號: CN102419480A
• 公開（公告）日: 2012-04-18
• 發明（設計）人: 王維彪;梁靜秋;梁中翥;周建偉
• 申請（專利權）人: 中國科學院長春光學精密機械與物理研究所
• 主分類號: G02B27/09
• 分類號: G02B27/09;G02B6/122;G02B6/24;G02B6/13
• 代理公司: 長春菁華專利商標代理事務所 22210
• 代理人: 王淑秋

1.一種基于光子晶體諧振腔的兩級縮束系統，其特征在于由W7型光子晶體波導(4)、光子晶體諧振腔(5)、W1型光子晶體波導(6)和納米線波導(7)順序密接排列構成；光子晶體諧振腔(5)采用在光子晶體中加入點缺陷(14)構成，并且光子晶體諧振腔(5)與W7型光子晶體波導(4)銜接處分布一行介質柱(13)，該行介質柱構成耦合區；光子晶體諧振腔(5)與W1型光子晶體波導銜接處，且與點缺陷(14)對應位置分布有一個或多個耦合介質柱(15)；整個系統集成在一個基底上。

2.根據權利要求1所述的基于光子晶體諧振腔的兩級縮束系統，其特征在于所述構成W7型光子晶體波導(4)、光子晶體諧振腔(5)及W1型光子晶體波導(6)主體結構的介質柱(11)半徑為r；光子晶體諧振腔(5)與W1型光子晶體波導(6)銜接處分布一行半徑為r₂的耦合區介質柱(13)；光子晶體諧振腔中的點缺陷(14)由一個半徑為r₃的介質柱構成；光子晶體諧振腔(5)與W1型光子晶體波導銜接處，且與點缺陷(14)對應位置分布有一個耦合介質柱(15)，耦合介質柱半徑為r₄；納米線波導寬度W＝140nm，光子晶體諧振腔中的點缺陷(14)與納米線波導(7)間距離d＝1.05μm，r＝102nm，r₁＝51nm，r₂＝45nm，r₃＝r₄＝57nm。

3.一種如權利要求1所述的基于光子晶體諧振腔的兩級縮束系統的制作方法，其特征在于通過在基底上制作鈦酸鍶介質柱陣列和鈦酸鍶納米線波導構成縮束系統結構，具體制作過程如下：

第一步，制備劃片所需的劃片槽；

第二步，制備ICP刻蝕鈦酸鍶介質柱陣列和鈦酸鍶納米線波導所需的光刻膠掩膜；

第三步，利用第二步制備的ICP光刻膠掩膜結構進行ICP刻蝕，制作基于光子晶體諧振腔的兩級縮束系統主體結構；

第四步，對要求尺寸精度高于10nm的介質柱進行單獨加工；

第五步，去除器件結構邊緣區。

4.根據權利要求3所述的基于光子晶體諧振腔的兩級縮束系統的制作方法，其特征在于制備劃片所需的劃片槽的步驟如下：

(A)對襯底硅(101)上生長二氧化硅埋層(102)的基底進行清潔處理；

(B)在二氧化硅埋層(102)上利用溶膠凝膠法制備一層鈦酸鍶薄膜(103)；

(C)在鈦酸鍶薄膜(103)上制作一層光刻膠膜(104)；

(D)將步驟(C)制作完成的結構放入烘箱中前烘；

(E)對光刻膠膜(104)進行紫外曝光，得到與刻蝕劃片槽所需光刻版相同的圖形；

(F)經過顯影、堅膜，得到制作劃片槽所需的光刻膠掩膜結構；

(G)對步驟(F)制作好的光刻膠掩膜結構進行ICP刻蝕，然后去掉光刻膠膜(104)得到?帶有劃片槽的劃片結構。

5.根據權利要求3所述的基于光子晶體諧振腔的兩級縮束系統的制作方法，其特征在于制備ICP刻蝕鈦酸鍶介質柱陣列和鈦酸鍶納米線波導所需的光刻膠掩膜步驟如下：

(H)在步驟(G)制備好的帶有劃片槽的劃片結構上制作一層光刻膠膜(201)；

(I)將步驟(H)制備完成的結構放入烘箱中前烘；

(J)對制備好的光刻膠膜(201)進行電子束曝光；

(K)經過顯影、堅膜，得到制作鈦酸鍶介質柱陣列和鈦酸鍶納米線波導所需的ICP光刻膠掩膜結構。

6.根據權利要求3所述的基于光子晶體諧振腔的兩級縮束系統的制作方法，其特征在于利用第二步制備的ICP光刻膠掩膜結構進行ICP刻蝕，制作基于光子晶體諧振腔的兩級縮束系統主體結構步驟如下：

(L)對步驟(K)制作好的ICP光刻膠掩膜結構進行ICP刻蝕，得到鈦酸鍶介質柱陣列和鈦酸鍶納米線波導；

(M)將鈦酸鍶介質柱陣列和鈦酸鍶納米線波導上的光刻膠去除，并清洗。