[發(fā)明專利]一種折射率梯度變化的硅光子模斑轉(zhuǎn)換器

有效

• 申請(qǐng)?zhí)枺?/td>: 201710556977.5
• 申請(qǐng)日: 2017-07-10
• 公開（公告）號(hào): CN107329208B
• 公開（公告）日: 2023-05-09
• 發(fā)明（設(shè)計(jì)）人: 方青;胡娟;張志群;陳華
• 申請(qǐng)（專利權(quán)）人: 熠譜（上海）半導(dǎo)體制造有限公司
• 主分類號(hào): G02B6/14
• 分類號(hào): G02B6/14;G02B6/122
• 代理公司: 哈爾濱市陽光惠遠(yuǎn)知識(shí)產(chǎn)權(quán)代理有限公司 23211
• 代理人: 鄧宇

1.一種折射率梯度變化的硅光子模斑轉(zhuǎn)換器，其特征在于：包括SiO₂外包層(1)、SiO₂支撐結(jié)構(gòu)(2)、硅光子錐形波導(dǎo)(3)、硅光子條形波導(dǎo)(4)、SOI晶片襯底(5)和梯度疊層SiO_xN_y內(nèi)包層(6)，SOI晶片襯底(5)表面設(shè)有SiO₂支撐結(jié)構(gòu)(2)，SiO₂支撐結(jié)構(gòu)(2)上表面與硅光子錐形波導(dǎo)(3)下表面相連，硅光子錐形波導(dǎo)(3)與硅光子條形波導(dǎo)(4)處于同一平面，且位于SiO₂支撐結(jié)構(gòu)(2)上方，SiO₂支撐結(jié)構(gòu)(2)、硅光子錐形波導(dǎo)(3)、硅光子條形波導(dǎo)(4)上設(shè)有將這三個(gè)結(jié)構(gòu)封閉包圍的梯度疊層SiO_xN_y內(nèi)包層(6)；梯度疊層SiO_xN_y內(nèi)包層(6)置于SOI晶片襯底(5)之上，梯度疊層SiO_xN_y內(nèi)包層(6)中從下至上的每層材料O/N含量比例逐步增大、折射率逐步減小；梯度疊層SiO_xN_y內(nèi)包層(6)四周設(shè)有SiO₂外包層(1)，其中梯度疊層SiO_xN_y內(nèi)包層中x、y分別為材料中氧、氮的原子摩爾數(shù)且2x+3y＝4，0≤x≤2，0≤y≤4/3。

2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的折射率梯度變化的硅光子模斑轉(zhuǎn)換器，其特征在于：SiO₂外包層(1)位于SOI晶片襯底(5)上，含有SOI晶片襯底(5)晶片部分埋氧層。

3.根據(jù)權(quán)利要求1所述的折射率梯度變化的硅光子模斑轉(zhuǎn)換器，其特征在于：SiO₂支撐結(jié)構(gòu)(2)為SOI晶片襯底(5)晶片埋氧層的部分或者與SOI晶片襯底(5)晶片埋氧層相連接。

4.根據(jù)權(quán)利要求1所述的折射率梯度變化的硅光子模斑轉(zhuǎn)換器，其特征在于：硅光子錐形波導(dǎo)(3)為單層或疊層錐形波導(dǎo)結(jié)構(gòu)，硅光子錐形波導(dǎo)(3)尖端與輸入端面間距5～100微米，硅光子錐形波導(dǎo)(3)末端橫截面與硅光子條形波導(dǎo)(4)橫截面相同。

5.根據(jù)權(quán)利要求1或4所述的折射率梯度變化的硅光子模斑轉(zhuǎn)換器，其特征在于：硅光子錐形波導(dǎo)(3)和硅光子條形波導(dǎo)(4)位于SiO₂支撐結(jié)構(gòu)(2)和梯度疊層SiO_xN_y內(nèi)包層(6)之間，或者嵌在SiO₂支撐結(jié)構(gòu)(2)內(nèi)部。

6.根據(jù)權(quán)利要求5所述的折射率梯度變化的硅光子模斑轉(zhuǎn)換器，其特征在于：以SOI晶片襯底(5)為底梯度疊層SiO_xN_y內(nèi)包層(6)中最低層材料中的材料折射率低于硅光子錐形波導(dǎo)(3)和硅光子條形波導(dǎo)(4)的折射率，最高層的材料折射率高于SiO₂外包層(1)材料折射率。