[發明專利]基于二氧化硅/聚合物混合波導的跑道型微環光開關及其制備方法

在審

• 申請號: 202210086627.8
• 申請日: 2022-01-25
• 公開（公告）號: CN114296177A
• 公開（公告）日: 2022-04-08
• 發明（設計）人: 尹悅鑫;李悅;姚夢可;許馨如;丁穎智;呂昕雨;張大明
• 申請（專利權）人: 吉林大學
• 主分類號: G02B6/10
• 分類號: G02B6/10;G02B6/35;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

一種基于二氧化硅/聚合物混合波導的跑道型微環光開關及其制備方法，屬于二氧化硅/聚合物混合波導光集成芯片制備技術領域。從下至上由Si襯底、SiO₂下包層、聚合物芯層、聚合物上包層和金屬電極組成；聚合物芯層由微環諧振部分和耦合部分組成；微環諧振部分由第一彎曲波導、第一直波導、第二彎曲波導和第二直波導順次連接組成，構成跑道型結構；耦合部分由輸入直波導、第三直波導和輸出直波導組成，第二直波導和第三直波導構成定向耦合器；通過在金屬電極上施加調制電壓，可以實現光開關的功能。光開關具有損耗低、結構緊湊、低功耗、響應速度快、消光比大等優點，在光網絡中起到光域優化、路由、保護以及功率均衡等作用。

技術領域

本發明屬于二氧化硅/聚合物混合波導光集成芯片制備技術領域，具體涉及一種基于二氧化硅/聚合物混合波導的跑道型微環光開關及其制備方法。

背景技術

以光插分復用器(Optical Add Drop Multiplexer,OADM)和光交叉連接器(Optical Cross Connection,OXC)為代表的全光網絡，采用光網絡開關置換現使用的電網絡開關，從而節省了光-電-光轉換的步驟，提高了光通信的速度、帶寬和容量。隨著交互端口的增加，對光開關的尺寸和功耗都提出了更高的要求。目前市場常見的二氧化硅基平板光波導(Planar Lightwave Circuit,PLC)器件，具有低損耗、穩定性高、耦合效率高等優點。然而，二氧化硅基平板光波導(PLC)的熱光系數僅為1.19×10^-5K^-1，用來制作有源光波導器件的功耗往往只有幾十毫瓦，響應速度也是在幾個毫秒的級別。目前常見的二氧化硅基平板光波導(PLC)的芯包折射率差為Δ＝0.75％，低折射率差導致芯層尺寸為6μm×6μm，最小彎曲半徑為5mm，導致制備的器件尺寸較大，難以實現大規模集成。

發明內容

為了解決背景技術中的問題，本發明提出了一種基于二氧化硅/聚合物混合波導的跑道型微環光開關及其制備方法。聚合物材料具有著高于二氧化硅一個數量級的熱光系數(-1.86×10^-4K^-1)，適合制作熱光開關、可調諧濾波器等有源光子芯片。同時，聚合物做芯層往往具有更高的折射率，以二氧化硅為下包層，折射率差可以達到Δn＝2.5％～10％，使得器件尺寸、彎曲半徑都遠小于二氧化硅基平板光波導器件，易于實現大規模光子集成器件的制備。