[發(fā)明專利]彎曲波導(dǎo)結(jié)構(gòu)及偏振分束旋轉(zhuǎn)器

在審

• 申請?zhí)枺?/td>: 201810218999.5
• 申請日: 2018-03-16
• 公開（公告）號: CN108227075A
• 公開（公告）日: 2018-06-29
• 發(fā)明（設(shè)計）人: 趙瑛璇;仇超;甘甫烷;武愛民;盛振;李偉
• 申請（專利權(quán)）人: 中國科學(xué)院上海微系統(tǒng)與信息技術(shù)研究所
• 主分類號: G02B6/125
• 分類號: G02B6/125;G02B6/126;G02B6/13;G02B6/136
• 代理公司: 上海光華專利事務(wù)所(普通合伙) 31219
• 代理人: 佟婷婷

1.一種彎曲波導(dǎo)結(jié)構(gòu)，其特征在于，所述彎曲波導(dǎo)結(jié)構(gòu)包括：

襯底；

第一波導(dǎo)，彎曲設(shè)置于所述襯底上，所述第一波導(dǎo)包括第一耦合區(qū)；以及

第二波導(dǎo)，彎曲設(shè)置于所述襯底上，所述第二波導(dǎo)包括與所述第一耦合區(qū)耦合的第二耦合區(qū)，且所述第二波導(dǎo)與所述第一波導(dǎo)之間具有預(yù)設(shè)間距，所述第二耦合區(qū)包括下部波導(dǎo)及位于所述下部波導(dǎo)上方的上部波導(dǎo)，所述下部波導(dǎo)與所述上部波導(dǎo)的截面寬度不同。

2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的彎曲波導(dǎo)結(jié)構(gòu)，其特征在于，所述第二耦合區(qū)的截面形狀包括階梯形狀，所述上部波導(dǎo)的截面寬度小于所述下部波導(dǎo)的截面寬度。

3.根據(jù)權(quán)利要求1或2所述的彎曲波導(dǎo)結(jié)構(gòu)，其特征在于，沿所述第二耦合區(qū)的長度方向上，所述上部波導(dǎo)兩端的截面寬度不同，所述下部波導(dǎo)兩端的截面寬度不同。

4.根據(jù)權(quán)利要求3所述的彎曲波導(dǎo)結(jié)構(gòu)，其特征在于，所述下部波導(dǎo)具有第一厚度、第一端部寬度及第二端部寬度，所述上部波導(dǎo)對應(yīng)具有第二厚度、第三端部寬度及第四端部寬度，且所述第二端部寬度小于所述第一端部寬度，所述第四端部寬度大于所述第三端部寬度。

5.根據(jù)權(quán)利要求4所述的彎曲波導(dǎo)結(jié)構(gòu)，其特征在于，所述第二厚度大于所述第一厚度。

6.根據(jù)權(quán)利要求3所述的彎曲波導(dǎo)結(jié)構(gòu)，其特征在于，所述第二波導(dǎo)中，自所述第一端部寬度處至所述第二端部寬度處的截面寬度連續(xù)過渡，自所述第三端部寬度處至所述第四端部寬度處的截面寬度連續(xù)過渡。

7.根據(jù)權(quán)利要求6所述的彎曲波導(dǎo)結(jié)構(gòu)，其特征在于，所述第一厚度介于0.14μm～0.16μm之間，所述第二厚度介于0.33μm～0.35μm之間，所述第一端部寬度介于0.44μm～0.46μm之間，所述第二端部寬度介于0.32μm～0.35μm之間，所述第三端部寬度介于0.22μm～0.24μm之間，所述第四端部寬度介于0.27μm～0.29μm之間。

8.根據(jù)權(quán)利要求1所述的彎曲波導(dǎo)結(jié)構(gòu)，其特征在于，所述第二波導(dǎo)與所述第一波導(dǎo)的厚度相同；所述第二耦合區(qū)的截面寬度小于所述第一耦合區(qū)的截面寬度。

9.根據(jù)權(quán)利要求8所述的彎曲波導(dǎo)結(jié)構(gòu)，其特征在于，所述第一波導(dǎo)及所述第二波導(dǎo)的厚度均介于0.33μm～0.36μm之間；所述第一波導(dǎo)及所述第二波導(dǎo)之間的間距介于0.19μm～0.21μm之間；所述第一波導(dǎo)的截面寬度介于0.39μm～0.41μm之間。

10.根據(jù)權(quán)利要求1所述的彎曲波導(dǎo)結(jié)構(gòu)，其特征在于，所述第一波導(dǎo)的第一耦合區(qū)與所述第二波導(dǎo)的第二耦合區(qū)具有相同的彎角，且所述第二波導(dǎo)位于所述第一波導(dǎo)的外圍。

11.根據(jù)權(quán)利要求1所述的彎曲波導(dǎo)結(jié)構(gòu)，其特征在于，所述第一波導(dǎo)還包括第一入射區(qū)及第一出射區(qū)，所述第一入射區(qū)及所述第一出射區(qū)分別與所述第一耦合區(qū)的兩端相連接，所述第二波導(dǎo)對應(yīng)包括第二入射區(qū)及第二出射區(qū)，所述第二入射區(qū)及所述第二出射區(qū)分別對應(yīng)與所述第二耦合區(qū)的兩端相連接。

12.根據(jù)權(quán)利要求11所述的彎曲波導(dǎo)結(jié)構(gòu)，其特征在于，所述第二入射區(qū)彎曲設(shè)置，且所述第二入射區(qū)與所述第一入射區(qū)具有不同的彎曲曲率；所述第一出射區(qū)的出射口與所述第二出射區(qū)的出射口之間的距離大于所述預(yù)設(shè)間距。

13.根據(jù)權(quán)利要求1所述的彎曲波導(dǎo)結(jié)構(gòu)，其特征在于，所述襯底包括底層硅層以及位于所述底層硅上表面的氧化硅層，所述第一波導(dǎo)的材料包括硅，所述第二波導(dǎo)的材料包括硅。

14.一種偏振分束旋轉(zhuǎn)器，其特征在于，所述偏振分束旋轉(zhuǎn)器包括如權(quán)利要求1～13中任意一項所述的彎曲波導(dǎo)結(jié)構(gòu)。

15.一種彎曲波導(dǎo)結(jié)構(gòu)的制備方法，其特征在于，包括如下步驟：

1)提供一SOI襯底，所述SOI襯底包括底層硅、埋氧層及頂層硅；

2)對所述頂層硅進行第一次刻蝕，以形成第二波導(dǎo)的上部波導(dǎo)以及對應(yīng)形成部分第一波導(dǎo)；以及

3)對所述頂層硅進行第二次刻蝕，以形成位于所述埋氧層表面的完整的所述第二波導(dǎo)以及完整的所述第一波導(dǎo)，其中，所述第一波導(dǎo)及所述第二波導(dǎo)均彎曲設(shè)置，所述第一波導(dǎo)包括第一耦合區(qū)，所述第二波導(dǎo)包括與所述第一耦合區(qū)耦合的第二耦合區(qū)，所述第二波導(dǎo)與所述第一波導(dǎo)之間具有預(yù)設(shè)間距，且所述第二耦合區(qū)包括下部波導(dǎo)及位于所述下部波導(dǎo)上方的所述上部波導(dǎo)，所述下部波導(dǎo)與所述上部波導(dǎo)的截面寬度不同。