[發明專利]一種新型硅基混合材料集成電光調制器及其制備方法

在審

• 申請號: 202111384554.2
• 申請日: 2021-11-19
• 公開（公告）號: CN114035349A
• 公開（公告）日: 2022-02-11
• 發明（設計）人: 馬超;黃秋元;周鵬
• 申請（專利權）人: 武漢普賽斯電子技術有限公司
• 主分類號: G02F1/03
• 分類號: G02F1/03;G02F1/035;G02F1/21;G02F1/225
• 代理公司: 武漢智嘉聯合知識產權代理事務所(普通合伙) 42231
• 代理人: 柏琳容

1.一種新型硅基混合材料集成電光調制器，其特征在于，包括依次層疊排布的襯底層、隔離層和功能層，所述功能層包括硅波導單元、地電極、信號電極、以及導電溶膠凝膠；

所述波導單元包括調制臂，所述調制臂一側通過所述導電溶膠凝膠與所述地電極連接，所述調制臂另一側通過所述導電溶膠凝膠與所述信號電極連接。

2.根據權利要求1中所述的新型硅基混合材料集成電光調制器，其特征在于，所述調制臂包括第一波導條、電光層和第二波導條，所述第一波導條、電光層和第二波導條沿垂直于所述隔離層的方向平行緊靠排布，且所述電光層設置于所述第一波導條和第二波導條之間，所述電光層的折射率小于所述第一波導條以及第二波導條的折射率。

3.根據權利要求2中所述的新型硅基混合材料集成電光調制器，其特征在于，所述第一波導條和第二波導條均為硅波導條；

所述電光層的材料為分散紅DR19與纖維素二醋酸酯交聯后形成的電光聚合物。

4.根據權利要求2中所述的新型硅基混合材料集成電光調制器，其特征在于，所述波導單元還包括輸入波導和輸出波導，所述輸入波導和輸出波導均為脊形結構，所述輸入波導的每一輸出端均通過一所述調制臂與所述輸出波導的輸入端耦合連接。

5.根據權利要求4中所述的新型硅基混合材料集成電光調制器，其特征在于，所述輸入波導與輸出波導均為Y型波導結構，分光比例為1:1，所述輸入波導與輸出波導通過兩條所述調制臂耦合后構成馬赫貞德干涉儀結構，所述信號電極位于兩條所述調制臂之間，所述地電極分別位于兩條所述調制臂兩側。

6.根據權利要求5中所述的新型硅基混合材料集成電光調制器，其特征在于，所述馬赫貞德干涉儀結構中，所述調制臂的電光層構成有源區，兩條所述調制臂的驅動電壓按照推挽模式驅動兩個有源區，且兩個有源區中所產生的電場方向相反。

7.根據權利要求1中所述的新型硅基混合材料集成電光調制器，其特征在于，所述襯底層由硅材料組成，所述隔離層有二氧化硅組成。

8.根據權利要求1中所述的新型硅基混合材料集成電光調制器，其特征在于，所述導電溶膠凝膠為炭黑與二氧化硅混合制成的溶膠凝膠。

9.根據權利要求1中所述的新型硅基混合材料集成電光調制器，其特征在于，所述調制臂與地電極之間、所述調制臂與信號電極之間所設置的導電溶膠凝膠均以平行陣列形式間隔排布，且陣列中每一單元均與調制臂垂直。

10.一種如權利要求1～9中任一所述新型硅基混合材料集成電光調制器的制備方法，其特征在于，其步驟包括：

在襯底層上依次沉積隔離層和初始功能層，并在所述初始功能層上刻蝕出波導單元中輸入波導、輸出波導以及調制臂的第一波導條、第二波導條；

采用lift-off工藝制備地電極和信號電極；

制備導電溶膠凝膠和電光層的材料；

將所述導電溶膠凝膠填充至所述調制臂與地電極之間以及所述調制臂與信號電極之間，并去除非預設填充部位，得到平行間隔排布的陣列結構；

將所述電光層的材料填充至所述第一波導條與第二波導條之間，得到新型硅基混合材料集成電光調制器。