[發(fā)明專利]一種基于鈮酸鋰薄膜的脊形波導(dǎo)端面耦合器

有效

• 申請?zhí)枺?/td>: 202111125945.2
• 申請日: 2021-09-24
• 公開（公告）號: CN113820801B
• 公開（公告）日: 2022-07-08
• 發(fā)明（設(shè)計(jì)）人: 尹志軍;湯濟(jì);崔國新;許志城
• 申請（專利權(quán)）人: 南京南智先進(jìn)光電集成技術(shù)研究院有限公司
• 主分類號: G02B6/42
• 分類號: G02B6/42
• 代理公司: 北京弘權(quán)知識產(chǎn)權(quán)代理有限公司 11363
• 代理人: 逯長明;許偉群

1.一種基于鈮酸鋰薄膜的脊形波導(dǎo)端面耦合器，其特征在于，包括：耦合結(jié)構(gòu)，沿著光傳播方向，所述耦合結(jié)構(gòu)包括順序相接的覆蓋波導(dǎo)、第一步倒錐形波導(dǎo)、第二步倒錐形波導(dǎo)和器件波導(dǎo)；

所述覆蓋波導(dǎo)包括具有固定寬度的第一波導(dǎo)芯層，所述第一波導(dǎo)芯層的前端置于所述耦合結(jié)構(gòu)的一端面處，用于連接光纖；

所述第一步倒錐形波導(dǎo)包括第二波導(dǎo)芯層，所述第二波導(dǎo)芯層為氮化硅層，所述氮化硅層的尖端與所述第一波導(dǎo)芯層的尾端相接，所述氮化硅層的尖端寬度至尾端寬度呈線性增大；

所述第二步倒錐形波導(dǎo)包括采用LNOI薄膜材料制成的第三波導(dǎo)芯層，所述第三波導(dǎo)芯層自下而上包括第一平板層和第一脊形層，所述第一平板層的尖端與所述氮化硅層的尾端相接，所述第一平板層的尖端寬度為所述氮化硅層的尾端寬度，所述第一平板層的尖端寬度至尾端寬度呈線性增大；所述第一脊形層的尖端置于所述氮化硅層與所述第一平板層的交接端面處，所述第一脊形層的尖端寬度小于所述第一平板層的尖端寬度，所述第一脊形層的尖端寬度至尾端寬度呈線性增大；

所述器件波導(dǎo)包括采用LNOI薄膜材料制成的第四波導(dǎo)芯層，所述第四波導(dǎo)芯層自下而上包括第二平板層和第二脊形層，所述第二平板層的前端與所述第一平板層的尾端相接；所述第二脊形層的前端與所述第一脊形層的尾端相接，所述第二脊形層的前端寬度為所述第一脊形層的尾端寬度；所述第二脊形層的尾端置于所述耦合結(jié)構(gòu)的另一端面處，用于連接器件功能區(qū)域；

所述氮化硅層的厚度、所述第一平板層的厚度和所述第二平板層的厚度一致。

2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種基于鈮酸鋰薄膜的脊形波導(dǎo)端面耦合器，其特征在于，所述耦合結(jié)構(gòu)還包括包層；

所述包層覆蓋在所述第一步倒錐形波導(dǎo)、所述第二步倒錐形波導(dǎo)和所述器件波導(dǎo)上；

所述包層為氧化硅層。

3.根據(jù)權(quán)利要求2所述的一種基于鈮酸鋰薄膜的脊形波導(dǎo)端面耦合器，其特征在于，所述包層的厚度小于所述第一波導(dǎo)芯層的厚度，取值為600～1500nm。

4.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種基于鈮酸鋰薄膜的脊形波導(dǎo)端面耦合器，其特征在于，所述端面耦合器自下而上包括襯底層、絕緣層和所述耦合結(jié)構(gòu)；

所述襯底層為鈮酸鋰層或硅層，厚度為300～800μm；

所述絕緣層為氧化硅層，厚度為2～5μm，用于防止光泄露至所述襯底層。

5.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種基于鈮酸鋰薄膜的脊形波導(dǎo)端面耦合器，其特征在于，所述第一波導(dǎo)芯層為聚合物SiON層或聚合物SU-8層，折射率為1.5～1.6。

6.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種基于鈮酸鋰薄膜的脊形波導(dǎo)端面耦合器，其特征在于，所述第一波導(dǎo)芯層的厚度與所述固定寬度一致，取值為3～4μm。

7.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種基于鈮酸鋰薄膜的脊形波導(dǎo)端面耦合器，其特征在于，所述氮化硅層的尖端寬度為50～150nm，所述氮化硅層的尾端寬度為0.8～1.5μm。

8.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種基于鈮酸鋰薄膜的脊形波導(dǎo)端面耦合器，其特征在于，所述第三波導(dǎo)芯層的厚度與所述第四波導(dǎo)芯層的厚度一致，取值為300～700nm。

9.根據(jù)權(quán)利要求8所述的一種基于鈮酸鋰薄膜的脊形波導(dǎo)端面耦合器，其特征在于，所述第一脊形層的厚度與所述第二脊形層的厚度一致，取值為100～700nm。

10.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種基于鈮酸鋰薄膜的脊形波導(dǎo)端面耦合器，其特征在于，所述第二平板層的寬度是固定的，大于或者等于所述第一平板層的尾端寬度；所述第二脊形層的寬度是固定的，為所述第一脊形層的尾端寬度。