[發(fā)明專利]面向可見光通信的集成式可控開關(guān)型平面波導(dǎo)分路器及其制備方法

有效

• 申請?zhí)枺?/td>: 201911132410.0
• 申請日: 2019-11-19
• 公開（公告）號: CN110837149B
• 公開（公告）日: 2020-11-03
• 發(fā)明（設(shè)計）人: 李欣;沙源清;蔣成偉;王永進(jìn)
• 申請（專利權(quán)）人: 南京郵電大學(xué)
• 主分類號: G02B6/35
• 分類號: G02B6/35
• 代理公司: 南京蘇科專利代理有限責(zé)任公司 32102
• 代理人: 陳棟智

本發(fā)明公開了一種面向可見光通信的集成式可控開關(guān)型平面波導(dǎo)分路器及制備方法，實現(xiàn)載體為硅襯底氮化物晶片，硅襯底氮化物晶片包括硅襯底層和位于硅襯底層上方的氮化物層，氮化物層上設(shè)置有作為光源的微LED器件、帶有波導(dǎo)的MEMS靜電梳齒驅(qū)動器、平面波導(dǎo)分路器和用于通電的鎳/金電極。本發(fā)明體積小，具有高度的集成性，能夠?qū)崿F(xiàn)自由操控平面波導(dǎo)分路器與光源的切斷與連通，可應(yīng)用于光通信網(wǎng)絡(luò)中，提升可見光通信技術(shù)在信息傳輸速率、信息處理速度和終端器件集成度等多方面的性能指標(biāo)。

技術(shù)領(lǐng)域

本發(fā)明涉及一種平面波導(dǎo)分路器，具體的說是一種面向可見光通信的集成式可控開關(guān)型平面波導(dǎo)分路器，屬于信息材料與器件技術(shù)領(lǐng)域。

背景技術(shù)

可見光通信是基于LED器件發(fā)展起來的光通信技術(shù)，利用其輸出光功率和驅(qū)動電流的高速響應(yīng)特性，以可見光作為信息載體，實現(xiàn)通信功能。可見光通信技術(shù)綠色低碳、可實現(xiàn)近乎零耗能通信，還可有效避免無線電通信電磁信號泄露等弱點(diǎn)，快速構(gòu)建抗干擾、抗截獲的安全信息空間。

光分路器是光通信技術(shù)中的核心器件之一，光信號的耦合、分支、分配都需要光分路器來實現(xiàn)，其中平面波導(dǎo)型光分路器具有優(yōu)良的光學(xué)性能、高穩(wěn)定性和高可靠性，可以高效集成在處理光信號的光子芯片內(nèi)，用于對光信號進(jìn)行功率分配等功能。

傳統(tǒng)的梳齒驅(qū)動器在MEMS領(lǐng)域應(yīng)用很廣，包括光開關(guān)、微繼電器、諧振器、微鑷、微馬達(dá)、微鏡和快門等。傳統(tǒng)的梳齒一般采用MEMS加工方法，尺寸在毫米到微米范圍內(nèi)，可看作是一種平面結(jié)構(gòu)，通常包括一對梳齒結(jié)構(gòu)，一個固定，另一個連接彈簧保證兩個梳齒結(jié)構(gòu)不接觸并可在一定范圍內(nèi)運(yùn)動，使用交流電加上直流偏置電流供能，輸出頻率高但是輸出力和功率較低。

本發(fā)明提出一種面向可見光通信的集成式可控開關(guān)型平面波導(dǎo)分路器，利用微LED器件產(chǎn)生光源信號，利用連接MEMS靜電梳齒驅(qū)動器的可動波導(dǎo)能夠?qū)崿F(xiàn)分路器與光源的切斷與連通，應(yīng)用于光通信領(lǐng)域。

發(fā)明內(nèi)容

本發(fā)明的目的是提供一種面向可見光通信的集成式可控開關(guān)型平面波導(dǎo)分路器及其制備方法，能夠?qū)崿F(xiàn)自由操控分路器與光源的切斷與連通。

本發(fā)明的目的是這樣實現(xiàn)的：一種面向可見光通信的集成式可控開關(guān)型平面波導(dǎo)分路器，其特征在于，該平面波導(dǎo)分路器以硅襯底氮化物晶片為載體，包括硅襯底層、頂層氮化物層、設(shè)置在所述頂層氮化物層中的微LED器件、帶有波導(dǎo)的MEMS靜電梳齒驅(qū)動器和平面波導(dǎo)分路器，所述微LED器件和所述帶有波導(dǎo)的MEMS靜電梳齒驅(qū)動器均有正電極和負(fù)電極，所述硅襯底層部分被掏空，形成懸空部位，所述懸空部位為帶有波導(dǎo)的MEMS靜電梳齒驅(qū)動器，所述波導(dǎo)包括一側(cè)的輸入波導(dǎo)、中間的可動波導(dǎo)和另一側(cè)的輸出波導(dǎo)，所述輸入波導(dǎo)一端設(shè)置作為光源的微LED器件，所述輸出波導(dǎo)另一端設(shè)置平面波導(dǎo)分路器。

作為本發(fā)明的進(jìn)一步限定，所述正電極和負(fù)電極均為鎳/金電極。

作為本發(fā)明的進(jìn)一步限定，所述微LED器件發(fā)出的光在所述輸入波導(dǎo)、所述可動波導(dǎo)和所述輸出波導(dǎo)連通時進(jìn)行傳輸經(jīng)過所述平面波導(dǎo)分路器。

一種平面波導(dǎo)分路器的制備方法，包括如下步驟：

步驟（1）在硅襯底氮化物晶片的頂層氮化物上表面進(jìn)行電子束光刻，定義帶有波導(dǎo)的MEMS靜電梳齒驅(qū)動器、平面波導(dǎo)分路器、微LED器件的圖形結(jié)構(gòu)，并采用三五族材料反應(yīng)離子刻蝕技術(shù)，暴露出用于制備負(fù)電極的氮化物層中的N型氮化物材料區(qū)域；

步驟（2）在硅襯底氮化物晶片的頂層氮化物上表面進(jìn)行光學(xué)光刻，定義微LED器件和MEMS靜電梳齒驅(qū)動器的正負(fù)電極的圖形結(jié)構(gòu)，并采用電子束蒸鍍技術(shù)沉積鎳/金復(fù)合金屬層；

步驟（3）使用有機(jī)試劑丙酮在超聲清洗環(huán)境中對蒸鍍在光刻膠表面的鎳/金復(fù)合金屬層進(jìn)行剝離，獲得微LED器件和MEMS靜電梳齒驅(qū)動器的正負(fù)電極；