[發(fā)明專利]一種光膜轉(zhuǎn)換器及其制備方法

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• 申請(qǐng)?zhí)枺?/td>: 202010060074.X
• 申請(qǐng)日: 2020-01-19
• 公開（公告）號(hào): CN111722321A
• 公開（公告）日: 2020-09-29
• 發(fā)明（設(shè)計(jì)）人: 王奕瓊;魏星;馮大增;梁虹;武愛民
• 申請(qǐng)（專利權(quán)）人: 中國(guó)科學(xué)院上海微系統(tǒng)與信息技術(shù)研究所
• 主分類號(hào): G02B6/30
• 分類號(hào): G02B6/30
• 代理公司: 廣州三環(huán)專利商標(biāo)代理有限公司 44202
• 代理人: 郝傳鑫;賈允

1.一種光膜轉(zhuǎn)換器，其特征在于，所述光膜轉(zhuǎn)換器集成在硅波導(dǎo)上，所述光膜轉(zhuǎn)換器與光纖連接；所述光膜轉(zhuǎn)換器包括襯底層(100)、電介質(zhì)層(200)、第一波導(dǎo)層(300)和第二波導(dǎo)層(400)；

所述第一波導(dǎo)層(300)包括第一波導(dǎo)(301)和第一電介質(zhì)槽(302)；

所述第一波導(dǎo)(301)的頂部和所述第二波導(dǎo)層(400)接觸，所述第一波導(dǎo)(301)的底部和所述電介質(zhì)層(200)接觸；所述第一波導(dǎo)(301)的寬度由遠(yuǎn)離所述光纖至靠近所述光纖的一端逐漸增大；所述第一電介質(zhì)槽(302)圍繞設(shè)置于所述第一波導(dǎo)(301)的外側(cè)；所述第一電介質(zhì)槽(302)的底部與所述電介質(zhì)層(200)連通；

所述第二波導(dǎo)層(400)包括第二波導(dǎo)(401)；所述第二波導(dǎo)(401)朝向所述光纖的端面與所述第一波導(dǎo)(301)朝向所述光纖的端面互相配合，用于耦合所述光纖。

2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的光膜轉(zhuǎn)換器，其特征在于，所述第一波導(dǎo)層(300)靠近所述第二波導(dǎo)層(400)的端面刻蝕有第二電介質(zhì)槽(303)；

所述第二電介質(zhì)槽(303)與所述第一電介質(zhì)槽(302)連通。

3.根據(jù)權(quán)利要求1所述的光膜轉(zhuǎn)換器，其特征在于，所述第一波導(dǎo)(301)的截面呈梯形；

所述第一電介質(zhì)槽(302)呈V形。

4.根據(jù)權(quán)利要求1所述的光膜轉(zhuǎn)換器，其特征在于，所述第一波導(dǎo)(301)朝向所述光纖的端面的寬度范圍為6.0微米至15.0微米；

所述第二波導(dǎo)(401)朝向所述光纖的端面的寬度范圍為6.0微米至15.0微米；

所述光纖的直徑范圍為6.0微米至15.0微米。

5.根據(jù)權(quán)利要求1所述的光膜轉(zhuǎn)換器，其特征在于，

所述第二波導(dǎo)(401)的高度的范圍為0.1微米至5.0微米；

所述第一波導(dǎo)(301)的高度與所述第二波導(dǎo)(401)的高度之和的范圍為6.0微米至15.0微米。

6.根據(jù)權(quán)利要求1所述的光膜轉(zhuǎn)換器，其特征在于，所述第一波導(dǎo)(301)背離所述光纖的端面的寬度范圍為0.01微米至1.5微米；

所述第二波導(dǎo)(401)背離所述光纖的端面的寬度范圍為0.2微米至4.0微米。

7.根據(jù)權(quán)利要求2所述的光膜轉(zhuǎn)換器，其特征在于，所述第一電介質(zhì)槽(302)的寬度范圍為0.1微米至3.0微米；

所述第二電介質(zhì)槽(303)的深度范圍為0.1微米至3.0微米。

8.根據(jù)權(quán)利要求1所述的光膜轉(zhuǎn)換器，其特征在于，所述電介質(zhì)層(200)的電介質(zhì)材料包括氧化硅和氮化硅中的至少一種。

9.一種光膜轉(zhuǎn)換器的制備方法，其特征在于，包括：

依次沉積絕緣層、電介質(zhì)層和第一硅層；

對(duì)所述第一硅層進(jìn)行光刻和硅干法，刻蝕深溝到所述電介質(zhì)層；

對(duì)所述第一硅層的表面進(jìn)行光刻和硅干法，刻蝕預(yù)設(shè)深度的槽；

對(duì)所述深溝和所述槽進(jìn)行電介質(zhì)填充，形成第一電介質(zhì)槽和第二電介質(zhì)槽；

使用氫離子注入第二硅層，形成注入層；其中，注入能量小于等于120千電子伏，注入劑量5E6至7E6每平方厘米；

對(duì)所述注入后的第二硅層進(jìn)行表面激活處理；

鍵合所述第一硅層和所述第二硅層；

對(duì)所述鍵合后的第一硅層和所述第二硅層進(jìn)行熱處理；其中，處理溫度小于等于700攝氏度，處理氣氛為氬氣或者氮?dú)猓?/p>

從所述注入層剝離所述第二硅層，得到光膜轉(zhuǎn)換器；

對(duì)所述光膜轉(zhuǎn)換器進(jìn)行清洗、加固和拋光；其中，加固溫度小于等于1250攝氏度，加固處理時(shí)間小于6小時(shí)。

10.根據(jù)權(quán)利要求9所述的制備方法，其特征在于，所述使用氫離子注入第二硅層，形成注入層之后，所述對(duì)所述注入后的第二硅層進(jìn)行表面激活處理之前，還包括：

使用氫氟酸去除所述注入后的第二硅層表面的氧化層。