[發明專利]縫槽型波導結構及其制造方法、使用該波導結構的MZI結構

在審

• 申請號: 201810293462.5
• 申請日: 2018-04-03
• 公開（公告）號: CN108318968A
• 公開（公告）日: 2018-07-24
• 發明（設計）人: 常麗敏;李智勇;劉磊;俞育德
• 申請（專利權）人: 中國科學院半導體研究所
• 主分類號: G02B6/122
• 分類號: G02B6/122;G02B6/125;G02B6/136;G02B6/12
• 代理公司: 中科專利商標代理有限責任公司 11021
• 代理人: 謝海燕

1.一種縫槽型波導結構，包括：

低折射率波導，其呈縫槽狀，且沿光傳播方向延伸；

高折射率波導，其設置在所述低折射率波導的兩側；

其中，在所述高折射率波導之間夾設有所述低折射率波導，光信號在所述縫槽型波導結構中被限制在所述低折射率波導傳輸。

2.根據權利要求1所述的縫槽型波導結構，其特征在于，所述縫槽型波導結構的橫截面中的所述高折射率波導的寬度為300-500nm，所述高折射率波導的高度為200-300nm，其中：

所述縫槽型波導結構為豎直縫槽型波導結構中，所述低折射率波導的橫向寬度為80-120nm；

所述縫槽型波導結構為水平縫槽型波導結構中，所述低折射率波導縱向高度為50-100nm；

所述縫槽型波導結構為正交縫槽型波導結構中，所述低折射率波導的橫向寬度為80-120nm，所述低折射率波導縱向高度為50-100nm。

3.根據權利要求2所述的縫槽型波導結構，其特征在于，

TE模式光場被限制在所述豎直縫槽型波導結構或所述正交縫槽型波導結構中的豎直的縫槽狀低折射率波導，TM模式光場被限制在所述水平縫槽型波導結構或所述正交縫槽型波導結構中的水平的縫槽狀低折射率波導。

4.根據權利要求1所述的縫槽型波導結構，其特征在于，

所述低折射率波導的材料含有SiO₂、SiN或SiON，所述高折射率波導的材料含有單晶硅、單晶鍺、lnP或GaAs。

5.根據權利要求1至4中任一項所述的縫槽型波導結構，其特征在于，

所述高折射率波導的尺寸相同或不同；和/或

所述高折射率波導的材料相同或不同；和/或

所述高折射率波導為條形和/或脊型波導。

6.根據權利要求1至4中任一項所述的縫槽型波導結構，其特征在于，

所述縫槽型波導結構還包括襯底，所述襯底的材料是高折射率材料或低折射率材料，且所述襯底的折射率小于所述高折射率波導。

7.一種豎直縫槽型波導結構的制造方法，包括：

在襯底上沉積高折射率材料而形成高折射率薄膜的工序；

經由掩模對所述高折射率薄膜進行刻蝕，由所述高折射率薄膜以夾設縫槽的方式形成高折射率波導的工序；

在夾設于所述高折射率波導之間的所述縫槽沉積低折射率材料而形成縫槽狀低折射率波導的工序。

8.一種水平縫槽型波導結構的制造方法，包括：

在襯底上沉積高折射率材料而形成高折射率薄膜的工序；

在所述高折射率薄膜依次沉積低折射率材料和高折射率材料，從而以低折射率層呈縫槽狀的方式形成多層薄膜結構的工序；

經由掩模對所述多層薄膜結構進行刻蝕，從而由所述多層薄膜結構形成高低高折射率層波導即水平縫槽型波導結構的工序。

9.一種正交縫槽型波導結構的制造方法，包括：

在襯底上沉積高折射率材料而形成高折射率薄膜的工序；

在所述高折射率薄膜依次沉積低折射率材料和高折射率材料，從而以低折射率層呈縫槽狀的方式形成高低高折射率層的多層薄膜結構的工序；

經由掩模對所述多層薄膜結構進行刻蝕，從而由所述多層薄膜結構形成在兩個高低高折射率層波導結構之間夾設有縫槽的組合波導結構的工序；

在所述組合波導結構所夾設的縫槽沉積低折射率材料，而形成縫槽狀低折射率波導的工序。

10.一種MZI結構，包括分束器、相位控制波導和合束器，其中，

所述相位控制波導分別與所述分束器的各輸出端口和所述合束器的各輸入端口連接；

所述相位控制波導使用權利要求1至6中任一項所述的縫槽型波導結構。

11.根據權利要求10所述的MZI結構，其特征在于，

所述分束器和所述合束器分別采用相同的結構、或不同的結構。