[發明專利]彎曲波導結構及偏振分束旋轉器

在審

• 申請號: 201810218999.5
• 申請日: 2018-03-16
• 公開（公告）號: CN108227075A
• 公開（公告）日: 2018-06-29
• 發明（設計）人: 趙瑛璇;仇超;甘甫烷;武愛民;盛振;李偉
• 申請（專利權）人: 中國科學院上海微系統與信息技術研究所
• 主分類號: G02B6/125
• 分類號: G02B6/125;G02B6/126;G02B6/13;G02B6/136
• 代理公司: 上海光華專利事務所(普通合伙) 31219
• 代理人: 佟婷婷

本發明提供一種彎曲波導結構、制備方法及基于所述彎曲波導結構的偏振分束旋轉器，彎曲波導結構包括：襯底；第一波導，彎曲設置于襯底上，包括第一耦合區；第二波導，彎曲設置于襯底上，第二波導包括與第一耦合區耦合的第二耦合區，第二波導與第一波導之間具有預設間距，第二耦合區包括下部波導及位于下部波導上方的上部波導，下部波導與上部波導的截面寬度不同。通過上述方案，本發明提供的彎曲波導結構，通過改進外部波導的結構，在整體波導結構中引入了非對稱結構的設計，使得外部波導的耦合區的兩端以及上下均具有不同的尺寸，該非對稱性設計具有增大帶寬的作用，解決了現有波導結構的對波長敏感問題，進一步拓寬了彎曲波導結構的實際應用。

技術領域

本發明屬于半導體光電技術領域，特別是涉及一種彎曲波導結構及偏振分束旋轉器。

背景技術

隨著人們對信息傳輸、處理速度要求的不斷提高和多核計算時代的來臨，基于金屬的電互連將會由于過熱、延遲、電子干擾等缺陷成為發展瓶頸。而采用光互連來取代電互連，可以有效解決這一難題。在光互連的具體實施方案中，硅基光互連以其無可比擬的成本和技術優勢成為首選。硅基光互連既能發揮光互連速度快、帶寬大、抗干擾、功耗低等優點，又能充分利用微電子工藝成熟、高密度集成、高成品率、成本低廉等優勢，其發展必將推動新一代高性能計算機、數據通信系統的發展，有著廣闊的市場應用前景。

一般的，硅基光互連的核心技術是在硅基上實現各種光功能器件，如硅基激光器、電光調制器、光電探測器、濾波器、波分復用器、耦合器、分光器等。而實現這些功能器件的基本結構或基本器件是硅基光波導結構。

然而，該結構需要嚴格的相位匹配條件來達到模式耦合和轉換，所以該結構對波長和工藝敏感，工作帶寬小，限制了此結構在PSR(polarization splitter-rotator，偏振分束旋轉器)等中的應用?；谠摻Y構具有的尺寸小，高效率，CMOS工藝兼容等特點，可以在此結構上進行改進，來達到增大工作帶寬的效果。

因此，提供一種彎曲波導結構及基于其的偏振分束旋轉器，以解決現有技術中波導結構對波長和工藝等敏感以及工作帶寬小等問題實屬必要。

發明內容

鑒于以上所述現有技術的缺點，本發明的目的在于提供一種彎曲波導結構、制備及基于所述彎曲波導結構的偏振分束旋轉器，用于解決現有技術中波導結構對波長和工藝等敏感、工作帶寬小等問題。

為實現上述目的及其他相關目的，本發明提供一種彎曲波導結構，包括：

襯底；

第一波導，彎曲設置于所述襯底上，所述第一波導包括第一耦合區；以及

第二波導，彎曲設置于所述襯底上，所述第二波導包括與所述第一耦合區耦合的第二耦合區，且所述第二波導與所述第一波導之間具有預設間距，其中，所述第二耦合區包括下部波導及位于所述下部波導上方的上部波導，所述下部波導與所述上部波導的截面寬度不同。

作為本發明的一種優選方案，所述第二耦合區的截面形狀包括階梯形狀，所述上部波導的截面寬度小于所述下部波導的截面寬度。

優選地，沿所述第二耦合區的長度方向上，所述上部波導兩端的截面寬度不同，所述下部波導兩端的截面寬度不同。

優選地，所述下部波導具有第一厚度、第一端部寬度及第二端部寬度，所述上部波導對應具有第二厚度、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。

優選地，所述第二厚度大于所述第一厚度。

優選地，所述第二波導中，自所述下部波導的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過渡，自所述上部波導的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過渡。