[發(fā)明專利]一種光波導(dǎo)模斑轉(zhuǎn)換裝置及其制造方法

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• 申請(qǐng)?zhí)枺?/td>: 202211689044.0
• 申請(qǐng)日: 2022-12-27
• 公開（公告）號(hào): CN116243422A
• 公開（公告）日: 2023-06-09
• 發(fā)明（設(shè)計(jì)）人: 田斌;馮大增;武愛(ài)民
• 申請(qǐng)（專利權(quán)）人: 上海羲禾科技有限公司
• 主分類號(hào): G02B6/122
• 分類號(hào): G02B6/122;G02B6/136;G02B6/132
• 代理公司: 廣州三環(huán)專利商標(biāo)代理有限公司 44202
• 代理人: 王若愚

1.一種光波導(dǎo)模斑轉(zhuǎn)換裝置，其特征在于，包括：

半導(dǎo)體襯底、下波導(dǎo)、包層和上波導(dǎo)層；

所述包層設(shè)置于所述半導(dǎo)體襯底上；

所述下波導(dǎo)設(shè)置于所述包層內(nèi)，所述下波導(dǎo)為楔形結(jié)構(gòu)，所述下波導(dǎo)的大頭端用于與硅光波導(dǎo)連接；

所述上波導(dǎo)層設(shè)置于所述包層上，所述上波導(dǎo)層用于在所述下波導(dǎo)的小頭端與光纖耦合；所述上波導(dǎo)層的第一折射率小于所述下波導(dǎo)的第二折射率，且大于所述包層的第三折射率；

所述上波導(dǎo)層上表面且靠近所述下波導(dǎo)的小頭端處設(shè)置有刻蝕條紋；所述刻蝕條紋基于所述下波導(dǎo)的小頭端的位置設(shè)置，并從所述上波導(dǎo)層的端面沿著所述下波導(dǎo)的延伸方向延伸；所述刻蝕條紋用于限制所述上波導(dǎo)層的所述端面上的模斑尺寸。

2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的裝置，其特征在于，所述刻蝕條紋包括第一刻蝕條紋和第二刻蝕條紋；所述第一刻蝕條紋和所述第二刻蝕條紋基于所述下波導(dǎo)的小頭端橫向位置對(duì)稱設(shè)置。

3.根據(jù)權(quán)利要求1所述的裝置，其特征在于，所述刻蝕條紋包括第三刻蝕條紋，所述第三刻蝕條紋與所述下波導(dǎo)的小頭端之間的橫向位置一致。

4.根據(jù)權(quán)利要求3所述的裝置，其特征在于，所述上波導(dǎo)層的厚度大于5μm。

5.根據(jù)權(quán)利要求1至4中任一項(xiàng)所述的裝置，其特征在于，所述裝置還包括覆蓋層，所述覆蓋層設(shè)置于所述上波導(dǎo)層上，所述覆蓋層的第四折射率大于或等于所述上波導(dǎo)層的第一折射率。

6.根據(jù)權(quán)利要求5所述的裝置，其特征在于，所述覆蓋層的第四折射率的范圍為1.448-1.47之間。

7.根據(jù)權(quán)利要求1至4中任一項(xiàng)所述的裝置，其特征在于，所述刻蝕條紋的條紋寬度范圍為10μm～20μm；所述刻蝕條紋的條紋深度范圍為1μm～2μm。

8.根據(jù)權(quán)利要求1至4中任一項(xiàng)所述的裝置，其特征在于，所述刻蝕條紋的延伸長(zhǎng)度的范圍為大于或等于所述下波導(dǎo)的延伸長(zhǎng)度的1/6。

9.根據(jù)權(quán)利要求2或3所述的裝置，其特征在于，所述第一刻蝕條紋和所述第二刻蝕條紋之間的間隔距離范圍為2μm-10μm。

10.一種光波導(dǎo)模斑轉(zhuǎn)換裝置的制造方法，其特征在于，所述方法包括：

在半導(dǎo)體襯底上沉積下包層；

在所述下包層上采用微電子工藝形成楔形結(jié)構(gòu)的下波導(dǎo)；所述下波導(dǎo)的大頭端用于與硅光波導(dǎo)連接；

在所述下包層上沉積上包層，所述上包層覆蓋所述下波導(dǎo)；

在所述上包層上沉積上波導(dǎo)層；所述上波導(dǎo)層用于在靠近所述下波導(dǎo)的小頭端，所述上波導(dǎo)層端面與光纖耦合；

基于所述下波導(dǎo)的小頭端的位置，在所述上波導(dǎo)層的上表面刻蝕，得到刻蝕條紋；所述刻蝕條紋從所述上波導(dǎo)層的端面沿著所述下波導(dǎo)的延伸方向延伸；所述上波導(dǎo)層的第一折射率小于所述下波導(dǎo)的第二折射率，且大于所述上包層的第三折射率。