[發明專利]一種鈮酸鋰光調制器及其制備與封裝方法

有效

• 申請號: 201310606965.0
• 申請日: 2013-11-25
• 公開（公告）號: CN104460054B
• 公開（公告）日: 2017-11-28
• 發明（設計）人: 朱忻;王子昊;沈雷;其他發明人請求不公開姓名
• 申請（專利權）人: 蘇州矩陣光電有限公司
• 主分類號: G02F1/035
• 分類號: G02F1/035;G02B6/132
• 代理公司: 北京三聚陽光知識產權代理有限公司11250
• 代理人: 張建綱

技術領域

本發明涉及一種光纖通信傳輸通信領域，具體地說是一種鈮酸鋰光調制器及其制備與封裝方法。

背景技術

光調制器的主要功用在于將無意義的連續光波轉換成高頻率的負載有效信息的光信號。由于鈮酸鋰材料的高光電效應，鈮酸鋰光調制器已經成為現有系統中使用最廣泛的光調制器。鈮酸鋰光調制器的主要組成部分為鈮酸鋰波導芯片，將鈮酸鋰波導芯片進行一定的封裝工藝便可以獲得鈮酸鋰光調制器。

現有的鈮酸鋰波導芯片主要是用鈦摻雜等方式制備而成，但是由于折射率對比度不高，鈮酸鋰波導芯片的波導尺寸一般比較大。這就導致鈮酸鋰光調制器的電極間距比較大，因而便需要較高的電壓來保證足夠的調制驅動場強，或者通過增長調制區域的長度來實現足夠的調制器相位變化。無論采用哪一種方式都會一定程度上加大工業制備的難度，也造成了資源的浪費。

現有技術中也有人提出使用高硅量的氮化硅材料加在鈦摻雜的鈮酸鋰波導上來改善波導芯片尺寸較大的不足的技術方案，進而改進鈮酸鋰光調制器的尺寸。如專利號為“CN101620296A”，專利名稱為“一種光電襯底上的高約束波導”。這種波導雖然在一定程度上利用氮化硅材料本身的高折射對比度達到減少波導尺寸的效果，但是為了取得較好的光連通效果，需要氮化硅波導與鈦摻雜鈮酸鋰波導兩層波導相結合使用，最終導致整個波導芯片的尺寸其實并未真正縮小，而且由于氮化硅的折射率相對于鈮酸鋰來說并沒有高太多，所以這種設計的實際尺寸優化效果不是很好。

另外，現有的鈮酸鋰光調制器為了實現較好的射頻與匹配，射頻波導的信號線往往很細。而為了避免射頻信號線與光學波導相沖突，一般需要兩層金屬連接以實現與外界射頻接口的連接。并且現有的鈮酸鋰光調制器的相關封裝工藝還不夠完善，例如鈮酸鋰光調制器的波導線往往是采用裸露的金屬線直接與外界光纖接口相連，這種金屬線電極間距即使是在6微米級別都有可能因為環境潮濕而導致斷路或者短路等的現象，對環境適應能力較差。

發明內容

為此，本發明所要解決的技術問題在于現有技術中鈮酸鋰波導芯片的尺寸較大、制備工藝較為復雜、封裝工藝較為簡陋，從而提出一種制造價格低廉，波導芯片尺寸小，所需調制電壓低，并且最大化器件的光電效應的一種鈮酸鋰光調制器及其制備與封裝方法。為解決上述技術問題，本發明采用如下技術方案實現。

一種鈮酸鋰光調制器，包括波導芯片以及在所述波導芯片上端涂覆的保護材料和與外部光纖連接的波導線；所述波導芯片包括鈮酸鋰基底，以及依次設置于所述鈮酸鋰基底上的非晶硅層、二氧化硅層和金屬電極；其中，所述非晶硅層的厚度小于所述鈮酸鋰基底的厚度，所述鈮酸鋰基底和所述非晶硅層共同構成波導；所述二氧化硅層上成型有電極填充區域，所述金屬電極設置于所述電極填充區域內；所述波導線設置于所述鈮酸鋰基底和所述非晶硅層之間。

進一步地所述非晶硅層厚度為70nm-200nm。

進一步地所述非晶硅層厚度為70nm-150nm。

進一步地所述二氧化硅層厚度為1um-2um。

進一步地所述非晶硅層為氫化非晶硅層。

一種鈮酸鋰光調制器的制備方法，包括如下步驟:

S1：在鈮酸鋰基底表面沉積一層非晶硅材料，形成非晶硅層，所述非晶硅層的厚度小于所述鈮酸鋰基底的厚度；

S2：在所述非晶硅層進行光刻顯影，形成波導；

S3：在所述波導上沉積一層二氧化硅，形成二氧化硅層；

S4：在所述二氧化硅層上刻蝕得到電極填充區域；

S5：在所述電極填充區域內填充金屬，形成金屬電極。

進一步地所述步驟S4包括：

S41：在所述二氧化硅層上依次設置剝離膠層和光阻劑層；在所述光阻劑層上描繪出電極填充區域的形狀；

S42：根據所述電極填充區域形狀進行干法刻蝕以形成電極填充區域；

所述步驟S5還包括：

剝離掉光阻劑層并去除所述電極填充區域之外的金屬，得到波導芯片。

進一步地所述非晶硅層的厚度為70nm-200nm。

進一步地所述非晶硅層厚度為70nm-150nm。

進一步地所述非晶硅為氫化非晶硅。

一種鈮酸鋰光調制器的封裝方法，包括如下步驟:

在所述波導芯片上涂覆保護材料；

在所述金屬電極上的保護材料外表面上設置保護結構；

在所述波導線上包裹絕緣材料。

進一步地所述絕緣材料為二氧化硅。

本發明的上述技術方案相比現有技術具有以下優點：