[發明專利]一種光波導型相控陣結構及制作方法

在審

• 申請號: 202210850867.0
• 申請日: 2022-07-19
• 公開（公告）號: CN115616532A
• 公開（公告）日: 2023-01-17
• 發明（設計）人: 鄭偉偉;趙懋;沈栩民;王輝
• 申請（專利權）人: 常州光芯集成光學有限公司
• 主分類號: G01S7/483
• 分類號: G01S7/483
• 代理公司: 常州國洸專利代理事務所(普通合伙) 32467
• 代理人: 沈泓

1.一種光波導型相控陣結構，其特征在于：包括玻璃襯底、輸入光波導、平板光波導、輸出光波導陣列、相控陣電極，輸入光波導、平板光波導、輸出光波導陣列設置于玻璃襯底上表面下方，輸入光波導右側連接平板光波導，平板光波導右側連接輸出光波導陣列，在輸出光波導陣列區域正上方的玻璃襯底表面覆蓋連接有相控陣電極。

2.根據權利要求1所述的一種光波導型相控陣結構，其特征在于：所述的輸入光波導為直波導或彎曲波導，連接平板光波導的左側中心位置。

3.根據權利要求1所述的一種光波導型相控陣結構，其特征在于：所述的平板光波導為羅蘭圓結構，左右側輪廓均為圓弧，左側圓弧的直徑等于右側圓弧的半徑，且右側圓弧的圓心位于左側圓弧的弧中心位置。

4.根據權利要求1所述的一種光波導型相控陣結構，其特征在于：所述的輸出光波導陣列中光波導數量為2～256的自然數。

5.根據權利要求1所述的一種光波導型相控陣結構，其特征在于：所述的輸出光波導陣列從平板光波導右側圓弧上均勻分布引出，引出部分存在一段漸變過度光波導，漸變過度光波導的寬度從左往右由1.2～4倍輸入光波導寬度線性變化至1倍輸入光波導寬度，漸變過度光波導的長度為50～500μm。

6.根據權利要求1所述的一種光波導型相控陣結構，其特征在于：所述的輸出光波導陣列從平板光波導右側圓弧上均勻分布引出，輸出光波導陣列中的每條光波導長度相同，輸出光波導陣列尾端部分相互平行且中心間距相等。

7.根據權利要求1所述的一種光波導型相控陣結構，其特征在于：所述的相控陣電極位于輸出光波導陣列上方，電極中的加熱板覆蓋于輸出光波導陣列中的光波導的正上方。

8.根據權利要求1所述的一種光波導型相控陣結構，其特征在于：所述的輸入光波導和輸出光波導陣列的芯層直徑優選為4～9μm，芯層與玻璃襯底的折射率差優選為0.005～0.030。

9.根據權利要求3所述的一種光波導型相控陣結構，其特征在于：所述的平板光波導的羅蘭圓結構，右側圓弧的半徑為300～2000μm，右側圓弧長度大于輸出光波導陣列左側寬度之和。

10.根據權利要求8所述的一種光波導型相控陣結構，其特征在于所述的掩埋光波導的中心距離玻璃襯底上表面2～15μm。

11.如權利要求1所述的一種光波導型相控陣結構的制作方法，其特征在于：具體制作步驟為：

(1)玻璃基離子交換：通過兩步離子交換法將光波導相控陣的各個光波導制作在玻璃襯底上；

(2)套刻電極：在玻璃襯底上方鍍膜、套刻，制作出加熱相控陣電極。

12.根據權利要求11所述的一種光波導型相控陣結構的制作方法，其特征在于：

所述的玻璃基離子交換的具體步驟包括：

a、一次鍍膜步驟：在玻璃襯底上鍍一層掩膜，作為離子交換阻擋層；

b、一次光刻、刻蝕步驟：對所述的玻璃襯底上的掩膜進行光刻、刻蝕，將光波導型相控陣設計圖形轉印至掩膜上，圖形處的掩膜刻蝕去除，其他區域的掩膜保留；

c、一次離子交換步驟：在帶有圖形掩膜的選擇阻擋作用下，將所述的玻璃襯底浸入離子交換熔鹽，透過掩膜圖形，在所述的玻璃襯底上表面制作一層平面光波導，制作完成后將掩膜剝離；

d、二次離子交換步驟：對所述的玻璃襯底施加電場，使玻璃襯底上表面的平面光波導進一步掩埋進入玻璃襯底上表面下方，形成掩埋光波導。

13.根據權利要求11所述的一種光波導型相控陣結構的制作方法，其特征在于：

所述的套刻電極的具體步驟包括有：

a、二次鍍膜步驟：在玻璃基離子交換步驟完成后的玻璃襯底上鍍一層金屬膜，作為電極層；

b、二次套刻步驟：對所述的玻璃襯底上的金屬膜進行套刻、刻蝕，將設計好的電極圖形轉印至金屬膜上，形成相控陣電極。