[發明專利]一種基于相變材料的雙模干涉2×2光波導開關

有效

• 申請號: 202210811047.0
• 申請日: 2022-07-11
• 公開（公告）號: CN115308847B
• 公開（公告）日: 2023-10-24
• 發明（設計）人: 高一驍;宋春萌;沈祥
• 申請（專利權）人: 寧波大學
• 主分類號: G02B6/35
• 分類號: G02B6/35;G02B6/12;G02F1/01
• 代理公司: 寧波甬致專利代理有限公司 33228
• 代理人: 張密密

1.一種基于相變材料的雙模干涉2×2光波導開關，其特征在于，包括：

一硅薄膜基座(3)，所述硅薄膜基座(3)包括未摻雜區域(31)和重度摻雜區域，所述重度摻雜區域包括第一重度摻雜區域(321)和第二重度摻雜區域(322)；

一輸入波導，所述輸入波導包括第一輸入波導(41)和第二輸入波導(42)；

一雙模混合波導，所述雙模混合波導包括相變材料(61)、第一脊型波導(62)和第二脊型波導(63)，所述第一脊型波導(62)和所述第二脊型波導(63)對稱地設置于所述相變材料(61)的兩側；

以及一輸出波導，所述輸出波導包括第一輸出波導(51)和第二輸出波導(52)；

其中，所述輸入波導和所述輸出波導分別對稱設置于所述雙模混合波導的前后兩端，所述輸入波導，所述雙模混合波導和所述輸出波導依次相連，所述輸入波導、所述雙模混合波導和所述輸出波導均設置于所述未摻雜區域(31)的頂部表面，所述第一重度摻雜區域(321)和所述第二重度摻雜區域(322)分別分布于所述雙模混合波導的兩側，且所述第一重度摻雜區域(321)和所述第二重度摻雜區域(322)上分別設有一金屬接觸區域(7)。

2.根據權利要求1所述的基于相變材料的雙模干涉2×2光波導開關，其特征在于，所述第一輸入波導(41)、所述第二輸入波導(42)、所述第一輸出波導(51)和所述第二輸出波導(52)均呈S彎型，且所述第一輸入波導(41)和所述第二輸入波導(42)的S彎型對稱設置，所述第一輸出波導(51)和所述第二輸出波導(52)的S彎型對稱設置。

3.根據權利要求2所述的基于相變材料的雙模干涉2×2光波導開關，其特征在于，所述第一輸入波導(41)和所述第一輸出波導(51)對稱地設置于所述雙模混合波導的前后兩端，所述第二輸入波導(42)和所述第二輸出波導(52)對稱地設置于所述雙模混合波導的前后兩端。

4.根據權利要求3所述的基于相變材料的雙模干涉2×2光波導開關，其特征在于，所述第一輸入波導(41)、所述第二輸入波導(42)、所述第一輸出波導(51)和所述第二輸出波導(52)的寬度為所述雙模混合波導總寬度的一半，所述相變材料(61)的寬度為雙模混合波導總寬度的7/36。

5.根據權利要求4所述的基于相變材料的雙模干涉2×2光波導開關，其特征在于，所述雙模混合波導的總寬度為900nm，厚度為170nm，所述第一脊型波導(62)和所述第二脊型波導(63)的長度為9.44μm，所述第一輸入波導(41)、所述第二輸入波導(42)、所述第一輸出波導(51)和所述第二輸出波導(52)的長度為8μm，寬度為450nm，厚度為170nm，所述第一輸入波導(41)和所述第二輸入波導(42)的兩個S彎之間最大距離為4μm，所述第一輸入波導(41)和所述第二輸入波導(42)的S彎角度α均為90°，所述第一輸出波導(51)和所述第二輸出波導(52)的兩個S彎之間最大距離為4μm，所述第一輸出波導(51)和所述第二輸出波導(52)S彎角度β均為90°，所述相變材料(61)的寬度為175nm，厚度為170nm。

6.根據權利要求1-5任一所述的基于相變材料的雙模干涉2×2光波導開關，其特征在于，所述相變材料(61)為硫系相變材料Sb₂S₃和Sb₂Se₃中的一種或兩種，所述第一脊型波導(62)和所述第二脊型波導(63)均為Si半導體材料。

7.根據權利要求1所述的基于相變材料的雙模干涉2×2光波導開關，其特征在于，所述第一重度摻雜區域(321)和所述第二重度摻雜區域(322)分別為p型和n型摻雜。

8.根據權利要求7所述的基于相變材料的雙模干涉2×2光波導開關，其特征在于，摻雜于所述第一重度摻雜區域(321)或所述第二重度摻雜區域(322)的原子為硼原子和磷原子，且摻雜原子濃度為1×10¹⁹-1×10²⁰cm^-3。