[發(fā)明專利]基于垂直狹縫結(jié)構(gòu)的環(huán)境溫度無關(guān)氮化硅微環(huán)濾波芯片

有效

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• 申請日: 2019-06-17
• 公開（公告）號(hào): CN110261958B
• 公開（公告）日: 2021-11-12
• 發(fā)明（設(shè)計(jì)）人: 馮吉軍;劉曉騰;張福領(lǐng);曾和平
• 申請（專利權(quán)）人: 上海理工大學(xué)
• 主分類號(hào): G02B6/12
• 分類號(hào): G02B6/12
• 代理公司: 上海申匯專利代理有限公司 31001
• 代理人: 柏子雵

本發(fā)明提供了一種基于垂直狹縫結(jié)構(gòu)的環(huán)境溫度無關(guān)氮化硅微環(huán)濾波芯片，包括鍍在硅襯底上的緩沖層及芯層，其特征在于，芯層為由兩個(gè)氮化硅微環(huán)中間夾著一個(gè)二氧化硅微環(huán)組成的垂直狹縫型的微環(huán)諧振腔，氮化硅微環(huán)波導(dǎo)及二氧化硅微環(huán)波導(dǎo)均由環(huán)形波導(dǎo)和直波導(dǎo)組成；芯層由涂敷在緩沖層上的負(fù)熱光系數(shù)外包層包裹。本發(fā)明的特別之處在于它的垂直狹縫結(jié)構(gòu)，與此同時(shí)結(jié)合負(fù)熱光系數(shù)外包層，可實(shí)現(xiàn)濾波的溫度無關(guān)特性。

技術(shù)領(lǐng)域

本發(fā)明涉及一種氮化硅微環(huán)濾波器。

背景技術(shù)

近年來，社會(huì)高速發(fā)展步入信息化的時(shí)代，因此對數(shù)據(jù)的傳輸量，以及傳輸速度提出了更高的要求。隨著技術(shù)的發(fā)展，超高清視頻格式的擴(kuò)展、移動(dòng)數(shù)據(jù)流量的增加以及云端密集型數(shù)據(jù)服務(wù)的出現(xiàn)【在先技術(shù)1：Kwack M J,Tanemura T,Higo A,etal.Opt.Express.20(27),28734-41(2012)】，極大地推動(dòng)了社會(huì)的發(fā)展。但是，當(dāng)前電子芯片處理能力已經(jīng)發(fā)展到了技術(shù)瓶頸，眾所周知，指導(dǎo)微電子發(fā)展的“摩爾定律”基本失效，集成電路芯片的發(fā)展趨于飽和。在另一方面，由于大數(shù)據(jù)、云計(jì)算、物聯(lián)網(wǎng)的發(fā)展，信息高速公路體系中各層分支線路上的數(shù)據(jù)流量也大大增加。光進(jìn)銅退已經(jīng)延伸到了芯片內(nèi)部。雖然可以通過增加電子芯片中的并行線數(shù)量，來增加數(shù)據(jù)傳送量，達(dá)到高速傳輸?shù)哪康?，但是這一舉措無疑會(huì)增加電子產(chǎn)品的功耗和尺寸，同時(shí)需要額外的散熱裝置使其穩(wěn)定工作，不符合當(dāng)前時(shí)代微型化，集成化器件的發(fā)展?；诂F(xiàn)有傳統(tǒng)光信號(hào)處理器件，具有寬帶寬、高速傳輸速度、制作相同，將光學(xué)信號(hào)處理模塊和電子信號(hào)處理模塊相結(jié)合的新型光電子產(chǎn)業(yè)正在蓬勃發(fā)展，光電子集成芯片及其材料關(guān)鍵工藝技術(shù)是未來高速大容量光纖通信、全光網(wǎng)絡(luò)、下一代互聯(lián)網(wǎng)、寬帶光纖接入網(wǎng)所廣泛依賴的技術(shù)，5G大潮推動(dòng)運(yùn)營商和數(shù)據(jù)中心光器件升級(jí)，光器件產(chǎn)業(yè)鏈中，光芯片技術(shù)含量最高。

光芯片技術(shù)以硅基光電子芯片為代表，所謂硅基光電子技術(shù)，就是結(jié)合光的極高帶寬、超快速率和高抗干擾特性以及微電子技術(shù)在大規(guī)模集成、低能耗、低成本等方面的優(yōu)勢，應(yīng)用與電路技術(shù)兼容的硅工藝平臺(tái)，在同一硅襯底上同時(shí)制作若干微納量級(jí)，以光子和電子為載體的信息功能器件，形成一個(gè)完整的具有綜合功能的新型大規(guī)模光電集成芯片。光芯片之間的信息交換主要通過光波導(dǎo)，光波導(dǎo)可以同時(shí)傳輸不同波長光信號(hào)而不會(huì)產(chǎn)生相互干擾，此舉能充分利用光纖的大帶寬，使得光信息傳輸網(wǎng)絡(luò)具有大容量大帶寬等特點(diǎn)，這使得大規(guī)模波分復(fù)用技術(shù)有實(shí)現(xiàn)的基礎(chǔ)。在各種波分復(fù)用技術(shù)中，密集波分復(fù)用技術(shù)因其大容量和寬帶寬的優(yōu)勢已被廣泛應(yīng)用。在過去的幾年里，由于硅光電子學(xué)快速發(fā)展，利用硅基材料作為全光網(wǎng)絡(luò)的關(guān)鍵器件能夠?qū)崿F(xiàn)大規(guī)模波長分離，在信號(hào)處理領(lǐng)域的應(yīng)用前景廣泛【在先技術(shù)2：Gan X,Zhao C,Wang Y,et al.Optica,2015,2(5):468.】。硅基集成光電子器件由于其與半導(dǎo)體互補(bǔ)金屬氧化物半導(dǎo)體工藝兼容的成熟加工方法、低廉的材料成本、優(yōu)良的光電混合集成特性，在能耗、性能、尺寸和成本等方面優(yōu)勢明顯，在制作濾波器領(lǐng)域有著重要應(yīng)用。目前在系統(tǒng)中常用的濾波器有陣列波導(dǎo)光柵、法布里波羅濾波器、多層介質(zhì)膜濾波器、布拉格光柵濾波器和微環(huán)濾波器等。其中，前幾種濾波器存在結(jié)構(gòu)復(fù)雜或者不緊湊等缺點(diǎn)。而微環(huán)濾波器，由于其緊湊的結(jié)構(gòu)，不需要平面平板或者光柵作為光反饋，以及極窄的線寬和高靈敏度在近年來受到了廣泛的關(guān)注。微環(huán)濾波器在光濾波方向有一個(gè)突出的優(yōu)點(diǎn)，它本身不僅具有波長選擇性，采用多個(gè)微環(huán)就可以實(shí)現(xiàn)復(fù)用和解復(fù)用功能，而且芯片尺寸小，有利于大規(guī)模集成。對于波分復(fù)用功能，近些年，已被證明能夠?qū)崿F(xiàn)密集波分復(fù)用器的方法有:微環(huán)[2]、陣列波導(dǎo)光柵、級(jí)聯(lián)馬赫–森德干涉儀和光子晶體[3－4]。由于微環(huán)拓?fù)涠鄻覽5－6]，便于在光網(wǎng)絡(luò)中集成，濾波性能優(yōu)越，廣泛應(yīng)用在波分復(fù)用(WDM)，密集波分復(fù)用(DWDM)以及超密集波分復(fù)用(UDWDM)系統(tǒng)中。