[實(shí)用新型]一種基于串聯(lián)式光學(xué)天線的光學(xué)相控陣芯片

有效

• 申請(qǐng)?zhí)枺?/td>: 201820554790.1
• 申請(qǐng)日: 2018-04-18
• 公開(kāi)（公告）號(hào): CN208270902U
• 公開(kāi)（公告）日: 2018-12-21
• 發(fā)明（設(shè)計(jì)）人: 張文富;章羚璇;孫笑晨;王國(guó)璽
• 申請(qǐng)（專利權(quán)）人: 中國(guó)科學(xué)院西安光學(xué)精密機(jī)械研究所
• 主分類號(hào): G02F1/295
• 分類號(hào): G02F1/295;H01S5/40;G02F1/21;G02F1/01;G02B6/293;G02B6/26;G02B6/12;G01S7/48
• 代理公司: 西安智邦專利商標(biāo)代理有限公司 61211
• 代理人: 楊引雪

1.一種基于串聯(lián)式光學(xué)天線的光學(xué)相控陣芯片，其特征在于：包括基底(126)和導(dǎo)光層；

所述導(dǎo)光層包括依次設(shè)置的上端覆蓋層(123)、芯層(121)和下端覆蓋層(124)；所述下端覆蓋層(124)設(shè)置在基底(126)的上端，所述芯層(121)的折射率高于上端覆蓋層(123)、下端覆蓋層(124)和基底(126)的折射率；

所述芯層(121)包括多個(gè)天線單元，多個(gè)天線單元首尾相連，形成多個(gè)豎向陣列，多個(gè)豎向陣列橫向串聯(lián)為二維陣列；

所述天線單元包括光柵天線(120)、相位調(diào)制器(130)和第一連接波導(dǎo)(150)；所述相位調(diào)制器(130)主要由直波導(dǎo)(170)和兩個(gè)彎曲波導(dǎo)(160)組成，兩個(gè)彎曲波導(dǎo)(160)通過(guò)直波導(dǎo)(170)連接；所述光柵天線(120)與相位調(diào)制器的彎曲波導(dǎo)(160)通過(guò)第一連接波導(dǎo)(150)連接；一個(gè)天線單元的彎曲波導(dǎo)(160)與相鄰天線單元的光柵天線(120)通過(guò)第一連接波導(dǎo)(150)首尾連接，形成豎向陣列，多個(gè)豎向陣列通過(guò)第二連接波導(dǎo)(140)橫向串聯(lián)形成二維陣列；

所述光柵天線(120)包括基體波導(dǎo)和多個(gè)刻蝕狹縫，所述刻蝕狹縫垂直于光傳播方向，多個(gè)刻蝕狹縫相互平行且周期排布，所述光柵天線(120)為淺刻蝕光柵天線或深刻蝕光柵天線，所述淺刻蝕光柵天線的刻蝕狹縫設(shè)置在基體波導(dǎo)的上表面、下表面或上下表面；所述深刻蝕光柵天線的刻蝕狹縫設(shè)置在基體波導(dǎo)的側(cè)面。

2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的基于串聯(lián)式光學(xué)天線的光學(xué)相控陣芯片，其特征在于：所述下端覆蓋層(124)與基底(126)之間或上端覆蓋層(123)與芯層(121)之間還設(shè)置有高反射層(125)，所述高反射層(125)由金屬薄膜或多層介質(zhì)膜構(gòu)成，設(shè)置有高反射層(125)時(shí)，淺刻蝕光柵天線的刻蝕狹縫設(shè)置在基體波導(dǎo)上遠(yuǎn)離高反射層的一面。

3.根據(jù)權(quán)利要求1所述的基于串聯(lián)式光學(xué)天線的光學(xué)相控陣芯片，其特征在于：所述光柵天線與相鄰光柵天線在橫向和豎向均對(duì)齊設(shè)置。

4.根據(jù)權(quán)利要求1或2或3所述的基于串聯(lián)式光學(xué)天線的光學(xué)相控陣芯片，其特征在于：當(dāng)彎曲波導(dǎo)(160)與光柵天線(120)的寬度不一致時(shí)，彎曲波導(dǎo)(160)與光柵天線(120)通過(guò)錐形波導(dǎo)連接。

5.根據(jù)權(quán)利要求4所述的基于串聯(lián)式光學(xué)天線的光學(xué)相控陣芯片，其特征在于：所述淺刻蝕光柵天線的刻蝕深度與基體波導(dǎo)的厚度比值為5％～15％。

6.根據(jù)權(quán)利要求5所述的基于串聯(lián)式光學(xué)天線的光學(xué)相控陣芯片，其特征在于：所述深刻蝕光柵天線的刻蝕深度與基體波導(dǎo)的厚度比值為70％～100％，寬度為基體波導(dǎo)寬度的5％～15％。

7.根據(jù)權(quán)利要求6所述的基于串聯(lián)式光學(xué)天線的光學(xué)相控陣芯片，其特征在于：所述相位調(diào)制器(130)采用半導(dǎo)體材料制作，或采用電光材料制作，或由波導(dǎo)連接電導(dǎo)加熱單元構(gòu)成。

8.根據(jù)權(quán)利要求7所述的基于串聯(lián)式光學(xué)天線的光學(xué)相控陣芯片，其特征在于：所述基底(126)和導(dǎo)光層采用絕緣硅片、氮化硅、摻雜二氧化硅或亞磷酸鹽制作。

9.根據(jù)權(quán)利要求8所述的基于串聯(lián)式光學(xué)天線的光學(xué)相控陣芯片，其特征在于：相鄰天線單元之間的豎向距離為5微米，橫向距離為20微米。