[發(fā)明專利]一種硅基鈮酸鋰高速光調(diào)制器及其制備方法在審
| 申請?zhí)枺?/td> | 201710255559.2 | 申請日： | 2017-04-19 |
| 公開（公告）號： | CN108732795A | 公開（公告）日： | 2018-11-02 |
| 發(fā)明（設計）人： | 李萍;范寶泉;劉丹;姜紹志 | 申請（專利權(quán)）人： | 天津領芯科技發(fā)展有限公司 |
| 主分類號： | G02F1/03 | 分類號： | G02F1/03;G02F1/035 |
| 代理公司： | 天津市三利專利商標代理有限公司 12107 | 代理人： | 張義 |
| 地址： | 300000 天津市北辰區(qū)北辰經(jīng)濟*** | 國省代碼： | 天津;12 |
| 權(quán)利要求書： | 查看更多 | 說明書： | 查看更多 |
| 摘要： | |||
| 搜索關鍵詞： | 二氧化硅下包層 硅基 鈮酸鋰薄膜 調(diào)制器 鈮酸鋰晶片 薄膜化 高速光 鈮酸鋰 晶片 制備 鈮酸鋰光調(diào)制器 低介電常數(shù) 低介電損耗 微波電磁場 鈮酸鋰單晶 調(diào)制帶寬 調(diào)制效率 高絕緣性 光學波導 降低器件 金屬電極 驅(qū)動電壓 耦合光纖 電場 硅V形槽 硅單晶 晶體的 上表面 異質(zhì) 調(diào)制 | ||
1.一種硅基鈮酸鋰高速光調(diào)制器，其特征在于，包括：硅基底晶片(1)、二氧化硅下包層(2)、鈮酸鋰薄膜(3)、光學波導(4)、金屬電極、硅V形槽(6)、耦合光纖(7)，
所述硅基底晶片(1)采用[100]晶向的單晶硅晶片，厚度在0.1mm至2mm；
所述二氧化硅下包層(2)位于硅基底晶片的上表面，所述二氧化硅下包層(2)的厚度在1μm至30μm；
所述鈮酸鋰薄膜(3)位于二氧化硅下包層(2)之上，鈮酸鋰薄膜的晶向為X切Y傳或X切Z傳，厚度在1μm至20μm；
所述光學波導(4)為鈦擴散波導或退火質(zhì)子交換波導，為直條形波導結(jié)構(gòu)或MZ波導結(jié)構(gòu)，所述光學波導(4)制作于鈮酸鋰薄膜(3)中，波導寬度在1μm至10μm，波導深度在1μm至10μm；
所述金屬電極包括信號電極(5-1)和地電極(5-2)，采用行波式電極結(jié)構(gòu)，制作于鈮酸鋰薄膜(3)上表面，厚度在1μm至30μm，所述金屬電極采用金作為電極材料；
所述硅V形槽(6)采用[100]晶向的單晶硅材料，用于放置耦合光纖(7)；
所述耦合光纖(7)為單模光纖或單模保偏光纖，置于硅V形槽(6)中。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的硅基鈮酸鋰高速光調(diào)制器，其特征在于，所述光學波導(4)為直條形波導結(jié)構(gòu)時，信號電極(5-1)和地電極(5-2)置于光學波導的左、右兩側(cè)；所述光學波導(4)為MZ波導結(jié)構(gòu)時，由輸入波導(4-1)、Y分支結(jié)構(gòu)波導(4-2)、雙臂波導(4-3)和輸出波導(4-4)組成，光學波導(4)制作于鈮酸鋰薄膜(3)中，金屬電極由一個信號電極(5-1)和兩個地電極(5-2)組成，置于雙臂波導(4-3)的左側(cè)、中間和右側(cè)。
3.根據(jù)權(quán)利要求2所述的硅基鈮酸鋰高速光調(diào)制器，其特征在于，所述硅V形槽(6)具有與硅基底晶片(1)相同的熱膨脹性質(zhì)。
4.一種制備如權(quán)利要求1所述的硅基鈮酸鋰高速光調(diào)制器的制備方法，其特征在于，包括如下制備步驟：
第一步：在硅基底晶片(1)上表面，采用熱氧化工藝或采用離子濺射技術、磁控濺射技術、化學氣相沉積技術任一鍍膜技術，制備一層二氧化硅下包層(2)，形成硅基二氧化硅基底晶片；
第二步：將鈮酸鋰單晶晶片與硅基二氧化硅基底晶片進行鍵合；
第三步：采用精細研磨拋光工藝，將鈮酸鋰單晶晶片進行減薄，形成鈮酸鋰薄膜(3)；
第四步：在鈮酸鋰薄膜(3)上表面，采用光刻和鍍膜工藝，制備形成退火質(zhì)子交換光學波導所需的鉻膜圖形或二氧化硅膜圖形；
第五步：采用退火質(zhì)子交換工藝，在鈮酸鋰薄膜(3)中制備退火質(zhì)子交換光學波導；
第六步：采用濕法腐蝕工藝，將鈮酸鋰薄膜(3)上表面的鉻膜圖形或二氧化硅膜圖形腐蝕掉；
第七步：在鈮酸鋰薄膜(3)上表面，采用光刻和鍍膜工藝，制備形成行波電極結(jié)構(gòu)所需的鈦金膜或鉻金膜圖形；
第八步：采用厚膠光刻工藝，制備行波電極電鍍所需的厚光刻膠掩膜結(jié)構(gòu)；
第九步：將采用步驟一至步驟八制備的晶片浸泡在金電鍍液中，制備行波電極所需的厚電極結(jié)構(gòu)；
第十步：在波導晶片端面點紫外膠，將帶有單模光纖或單模保偏光纖的硅V形槽(6)與波導晶片端面進行粘接，對紫外膠進行曝光固化。
5.一種制備如權(quán)利要求1所述的硅基鈮酸鋰高速光調(diào)制器的制備方法，其特征在于，包括如下制備步驟：
第一步：在硅基底晶片(1)上表面，采用熱氧化工藝或采用離子濺射技術、磁控濺射技術、化學氣相沉積技術任一鍍膜技術，制備一層二氧化硅下包層(2)，形成硅基二氧化硅基底晶片；
第二步：鈮酸鋰單晶晶片上表面，采用光刻和鍍膜工藝，制備形成鈦擴散光學波導所需的鈦膜圖形；
第三步：采用鈦擴散工藝，在鈮酸鋰單晶晶片中制備鈦擴散光學波導；
第四步：將形成有鈦擴散光學波導的鈮酸鋰單晶晶片與硅基二氧化硅基底晶片進行鍵合；
第五步：采用精細研磨拋光工藝，將鈮酸鋰單晶晶片進行減薄，形成鈮酸鋰薄膜；
第六步：在鈮酸鋰薄膜(3)上表面，采用光刻和鍍膜工藝，制備形成行波電極結(jié)構(gòu)所需的鈦金膜或鉻金膜圖形；
第七步：采用厚膠光刻工藝，制備行波電極電鍍所需的厚光刻膠掩膜結(jié)構(gòu)；
第八步：將采用步驟一到七制備的晶片浸泡在金電鍍液中，制備行波電極所需的厚電極結(jié)構(gòu)；
第九步：在波導晶片端面點紫外膠，將帶有單模光纖或單模保偏光纖的硅V形槽與波導晶片端面進行粘接，對紫外膠進行曝光固化。
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G02F 用于控制光的強度、顏色、相位、偏振或方向的器件或裝置，例如轉(zhuǎn)換、選通、調(diào)制或解調(diào)，上述器件或裝置的光學操作是通過改變器件或裝置的介質(zhì)的光學性質(zhì)來修改的；用于上述操作的技術或工藝；變頻；非線性光學；光學
G02F1-00 控制來自獨立光源的光的強度、顏色、相位、偏振或方向的器件或裝置，例如，轉(zhuǎn)換、選通或調(diào)制；非線性光學
G02F1-01 .對強度、相位、偏振或顏色的控制
G02F1-29 .用于光束的位置或方向的控制，即偏轉(zhuǎn)
G02F1-35 .非線性光學
G02F1-355 ..以所用材料為特征的
G02F1-365 ..在光波導結(jié)構(gòu)中的
