[發(fā)明專利]一種應(yīng)用于通訊波段的高效三維硫化物端面耦合器及其制備方法

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• 申請(qǐng)?zhí)枺?/td>: 202010219600.2
• 申請(qǐng)日: 2020-03-25
• 公開(kāi)（公告）號(hào): CN111427118A
• 公開(kāi)（公告）日: 2020-07-17
• 發(fā)明（設(shè)計(jì)）人: 張斌;孫耀東;李朝暉;曾平羊;夏迪;楊澤林;宋景翠;朱鶯
• 申請(qǐng)（專利權(quán)）人: 中山大學(xué)
• 主分類號(hào): G02B6/122
• 分類號(hào): G02B6/122;G02B6/12;G02B6/136;G02B6/132;G02B6/27
• 代理公司: 廣州粵高專利商標(biāo)代理有限公司 44102
• 代理人: 王曉玲

1.一種應(yīng)用于通訊波段的高效三維硫化物端面耦合器，其特征在于，由下至上依次包括基片(1)、下包層(2)、纖芯(3)、上包層(4)；所述的纖芯(3)為三維倒錐形結(jié)構(gòu)，所述的纖芯(3)的寬度值和高度值均沿光束傳播方向自耦合器一端端面處至另一端端面處逐漸增大。

2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的應(yīng)用于通訊波段的高效三維硫化物端面耦合器，其特征在于，所述的纖芯(3)的寬度值和高度值逐漸增大至與其連接的光器件上直波導(dǎo)的寬度值和高度值相同。

3.根據(jù)權(quán)利要求2所述的應(yīng)用于通訊波段的高效三維硫化物端面耦合器，其特征在于，所述的纖芯(3)的一端的寬度值為150nm～400nm，高度值為200nm～600nm；另一端的寬度值為1200nm～2000nm，高度值為600nm～900nm。

4.根據(jù)權(quán)利要求3所述的應(yīng)用于通訊波段的高效三維硫化物端面耦合器，其特征在于，所述的纖芯(3)采用在通訊波段損耗低的硫化物材料；所述的硫化物材料包括硫化砷As-S、鍺砷硫Ge-As-S、鍺銻硫Ge-Sb-S中的任意一種或其組合。

5.根據(jù)權(quán)利要求4所述的應(yīng)用于通訊波段的高效三維硫化物端面耦合器，其特征在于，所述的纖芯(3)的折射率為2.1～3；所述的上包層(4)和下包層(2)的折射率不高于2.1。

6.根據(jù)權(quán)利要求5所述的應(yīng)用于通訊波段的高效三維硫化物端面耦合器，其特征在于，所述的上包層(4)和下包層(2)的材料包括二氧化硅和IPG材料；所述的基片(1)的材料包括硅、氧化硅、藍(lán)寶石、聚合物。

7.一種應(yīng)用于通訊波段的高效三維硫化物端面耦合器的制備方法，其特征在于，包括以下步驟：

S1.在下包層(2)薄膜上通過(guò)電子束曝光形成設(shè)計(jì)形狀的電子膠掩膜(5)；

S2.利用刻蝕速率隨特征尺寸變化的效應(yīng)，通過(guò)濕法或者干法刻蝕在下包層(2)上刻蝕出達(dá)到設(shè)計(jì)的纖芯(3)高度值和寬度值的凹槽，凹槽與纖芯(3)的結(jié)構(gòu)相同均為三維倒錐形結(jié)構(gòu)，纖芯(3)的寬度值和高度值均沿光束傳播方向自耦合器一端端面處至另一端端面處逐漸增大；

S3.層積硫化物纖芯(3)，填充下包層(2)上的凹槽，層積的硫化物纖芯(3)的厚度根據(jù)凹槽的深度來(lái)確定，厚度值大于凹槽深度值的30％時(shí)停止層積，然后利用化學(xué)機(jī)械拋光去除高出凹槽上表面的硫化物纖芯(3)，使硫化物纖芯(3)達(dá)到設(shè)計(jì)的纖芯(3)高度；

S4.在獲得的硫化物纖芯(3)結(jié)構(gòu)上層積上包層(4)薄膜。

8.根據(jù)權(quán)利要求7所述的應(yīng)用于通訊波段的高效三維硫化物端面耦合器的制備方法，其特征在于，所述的凹槽的一端的寬度值為150nm～400nm，高度值為200nm～600nm；另一端的寬度值為600nm～900nm，高度值為1200nm～2000nm。

9.根據(jù)權(quán)利要求7所述的應(yīng)用于通訊波段的高效三維硫化物端面耦合器的制備方法，其特征在于，在層積硫化物纖芯(3)時(shí)，沉積方法包括熱蒸鍍、化學(xué)氣相沉積、磁控濺射。