[發明專利]一種多層堆棧可重構光子集成信號交互耦合器

在審

• 申請號: 202110658968.3
• 申請日: 2021-06-15
• 公開（公告）號: CN113406743A
• 公開（公告）日: 2021-09-17
• 發明（設計）人: 陳長鳴;岳建;尹悅鑫;王春雪;廉天航;張大明
• 申請（專利權）人: 吉林大學
• 主分類號: G02B6/12
• 分類號: G02B6/12;G02B6/122;G02F1/03;G02F1/01
• 代理公司: 長春吉大專利代理有限責任公司 22201
• 代理人: 劉世純;王恩遠

1.一種三層堆棧可重構光子集成信號交互耦合器，其特征在于：電光調制下，由襯底層(1)、包覆層(2)、第三層波導芯層(3)、第二層波導芯層(4)、第一層波導芯層(5)、金屬電極及其連接線(6)、介質孔(7)、N型摻雜區(8)和P型摻雜區(9)組成；

由底層向上排列順序依次為襯底層(1)、包覆層(2)、第三層波導芯層(3)、包覆層(2)、第二層波導芯層(4)、包覆層(2)、第一層波導芯層(5)、金屬電極及其連接線(6)，并且第一層波導芯層(5)、第二層波導芯層(4)、第三層波導芯層(3)刻蝕后的空間均由包覆層(2)填充；第一層波導芯層(5)、第二層波導芯層(4)、第三層波導芯層(3)均為脊型結構；

通過采用彎曲波導連接方式使得第一層波導芯層(5)、第二層波導芯層(4)和第三層波導芯層(3)設置有信號交互單元，在信號交互單元存在層間定向耦合效果；在第二層波導芯層(4)與第三層波導芯層(3)之間設置有2處信號交互單元，在第一層波導芯層(5)與第二層波導芯層(4)之間設置有1處信號交互單元，金屬電極及其連接線(6)位于信號交互單元正上方包覆層(2)的上表面；在信號交互單元內，第二層波導芯層(4)的左側脊表面為N型摻雜區(8)，右側脊表面為P型摻雜區(9)；第一層波導芯層(5)的左側脊表面為N型摻雜區(8)，右側脊表面為P型摻雜區(9)；對N型摻雜區(8)和P型摻雜區(9)所在位置正上方的包覆層(2)進行打孔，填充導電金屬得到介質孔(7)；第一層波導芯層(5)和第二層波導芯層(4)的P型摻雜區(9)通過介質孔(7)連接到金屬電極及其連接線(6)，作為正電極用于連接外部電壓；第一層波導芯層(5)和第二層波導芯層(4)的N型摻雜區(8)通過介質孔(7)連接到金屬電極及其連接線(6)，作為負電極用于連接外部電壓。

2.一種三層堆棧可重構光子集成信號交互耦合器，其特征在于：熱光調制下，由襯底層(1)、包覆層(2)、第三層波導芯層(3)、第二層波導芯層(4)、第一層波導芯層(5)、金屬電極及其連接線(6-1)和(6-2)組成；

由底層向上排列順序依次為襯底層(1)、包覆層(2)、第三層波導芯層(3)、包覆層(2)、第二層波導芯層(4)、包覆層(2)、金屬電極及其連接線(6-2)、第一層波導芯層(5)和金屬電極及其連接線(6-1)，且第一層波導芯層(5)、第二層波導芯層(4)、第三層波導芯層(3)所在層刻蝕后的空間由包覆層(2)填充；第一層波導芯層(5)、第二層波導芯層(4)、第三層波導芯層(3)均為條形結構；

通過采用彎曲波導連接的方式使得第一層波導芯層(5)、第二層波導芯層(4)和第三層波導芯層(3)設置有信號交互單元，在信號交互單元存在層間定向耦合效果；在第二層波導芯層(4)與第三層波導芯層(3)之間設置有2處信號交互單元，在第一層波導芯層(5)與第二層波導芯層(4)之間設置有1處信號交互單元，金屬電極及其連接線(6-2)位于第二層波導芯層(4)與第三層波導芯層(3)之間2處信號交互單元正上方包覆層(2)內，用于給信號交互單元內的第二層波導芯層(4)進行加熱；金屬電極及其連接線(6-1)位于第一層波導芯層(5)與第二層波導芯層(4)之間1處信號交互單元正上方包覆層(2)的上表面，用于給信號交互單元內的第一層波導芯層(5)進行加熱。

3.如權利要求1或2所述的一種三層堆棧可重構光子集成信號交互耦合器，其特征在于：襯底層(1)材料為二氧化硅、氮化硅、硅中的一種。

4.如權利要求1或2所述的一種三層堆棧可重構光子集成信號交互耦合器，其特征在于：包覆層(2)材料為二氧化硅、EpoCore、EpoClad、P(MMA-GMA)、聚甲基丙烯酸甲酯、聚乙烯、聚酯、聚苯乙烯中的一種。

5.如權利要求1或2所述的一種三層堆棧可重構光子集成信號交互耦合器，其特征在于：第三層波導芯層(3)、第二層波導芯層(4)和第一層波導芯層(5)材料為Si、FSU-8、SU-82002、SU-8 2005、聚碳酸酯、聚酰亞胺中的一種。

6.如權利要求1或2所述的一種三層堆棧可重構光子集成信號交互耦合器，其特征在于：金屬電極及其連接線材料為銀、金、鋁、鉑中的一種或者多種組成的合金。