[發(fā)明專利]一種懸臂型端面耦合器

有效

• 申請?zhí)枺?/td>: 201811039165.4
• 申請日: 2018-09-06
• 公開（公告）號: CN109031518B
• 公開（公告）日: 2020-01-03
• 發(fā)明（設(shè)計）人: 陳昌華;柏艷飛;仇超;甘甫烷
• 申請（專利權(quán)）人: 南通賽勒光電科技有限公司
• 主分類號: G02B6/10
• 分類號: G02B6/10;G02B6/12
• 代理公司: 31272 上海申新律師事務(wù)所
• 代理人: 俞滌炯

本發(fā)明公開一種懸臂型端面耦合器，包括：硅襯底，于硅襯底上刻蝕具有第一預設(shè)高度的溝槽；埋氧層，形成于硅襯底的上表面；埋氧層包括：平板層，平板層形成于硅襯底的上表面；脊型層，脊型層形成于平板層的上表面，并水平延伸出平板層；硅波導，硅波導形成于埋氧層中，位于脊型層的上方；氮化硅波導，氮化硅波導形成于埋氧層中，位于硅波導的上方。有益效果：采用脊型埋氧層，實現(xiàn)與單模光纖光場模斑匹配的端面耦合器，平板層作為該懸臂型端面耦合器的支撐結(jié)構(gòu)，保證機械穩(wěn)固性，可以充當折射率匹配液的功能，降低該懸臂型端面耦合器對折射率匹配液的依賴性，氮化硅波導作為中間過渡層，使得單模光纖的光場能夠以較高的耦合效率進入硅波導中。

技術(shù)領(lǐng)域

本發(fā)明涉及光學器件技術(shù)領(lǐng)域，尤其涉及一種懸臂型端面耦合器。

背景技術(shù)

硅光子技術(shù)以硅作為光學介質(zhì)，利用CMOS(互補金屬氧化物半導體，英文全稱ComplementaryMetal Oxide Semiconductor)工藝進行光學器件的開發(fā)和集成，有望實現(xiàn)低成本、高速的光通信，擁有廣闊的市場應用前景。如何高效率地實現(xiàn)光芯片上的光信號與外部光信號之間的互聯(lián)成為硅光子技術(shù)中的關(guān)鍵技術(shù)之一。硅基單模波導的模斑尺寸為0.4～0.5um，而單模光纖的模斑尺寸為9～10um，兩者之間存在較大的模斑尺寸失配和有效折射率失配的問題。如果光信號從光纖中直接輸入硅波導中，會存在非常大的損耗。因此，制備具有較高的耦合效率的耦合器，對于硅光子技術(shù)的應用具有十分重要的意義。

目前，硅波導耦合器主要包括兩種，即光柵耦合器和端面耦合器。光柵耦合器的優(yōu)點是對準容差大、便于封裝，并且可進行片上測試等，但其耦合效率不高，工作帶寬窄。端面耦合器一般采用楔形結(jié)構(gòu)，其優(yōu)點是耦合效率高、工作帶寬大。受SOI(絕緣體上硅，SiliconOn Insulator)基片埋氧層厚度的限制，為了防止光場泄露到硅襯底中，楔形結(jié)構(gòu)的端面耦合器的模斑尺寸仍然較小，與單模光纖的模斑尺寸依然存在較大的失配。針對這一問題，國際上先后提出了多種結(jié)構(gòu)的端面耦合器來實現(xiàn)較大的模斑尺寸，主要包括懸臂梁結(jié)構(gòu)、包覆聚合物結(jié)構(gòu)、三維楔形結(jié)構(gòu)等，但這些耦合器加工復雜，其對應結(jié)構(gòu)的制備工藝與CMOS工藝不兼容，不利于大范圍的推廣與應用。

發(fā)明內(nèi)容

針對現(xiàn)有技術(shù)中存在的上述問題，現(xiàn)提供一種懸臂型端面耦合器。

具體技術(shù)方案如下：

一種懸臂型端面耦合器，其中，包括：

一硅襯底，于所述硅襯底上刻蝕一具有第一預設(shè)高度的溝槽；

一埋氧層，形成于所述硅襯底的上表面；所述埋氧層包括：

一平板層，所述平板層形成于所述硅襯底的上表面；

一脊型層，所述脊型層形成于所述平板層的上表面，并水平延伸出所述平板層；

一硅波導，所述硅波導形成于所述埋氧層中，位于所述脊型層的上方；

一氮化硅波導，所述氮化硅波導形成于所述埋氧層中，位于所述硅波導的上方。

優(yōu)選的，所述脊型層為水平脊型結(jié)構(gòu)；所述脊型層包括：

一脊型部，所述脊型部形成于所述平板層的上表面，并水平延伸出所述平板層；

一水平部，所述水平部形成于所述脊型部的一端。

優(yōu)選的，所述脊型部的中軸為楔形結(jié)構(gòu)，所述脊型部的中軸具有一粗端與一細端；

所述脊型部的細端形成于所述水平部的中軸的一側(cè)。

優(yōu)選的，所述脊型部的兩端為條形結(jié)構(gòu)，所述脊型部的兩端分別形成于所述水平部的兩端。

優(yōu)選的，所述硅波導形成于所述水平部的中軸上。

優(yōu)選的，所述硅波導包括：