專利名稱：多級低損耗集成光功率分配器的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本實用新型是一種低損耗多級集成光功率分配器，屬于集成光學(xué)技術(shù)領(lǐng)域。
背景技術(shù)：
現(xiàn)有的光功率分配器一般都是采用傳統(tǒng)的光纖燒結(jié)工藝制作的，產(chǎn)品制作工藝難度較大、
穩(wěn)定性和可靠性不夠高，不適合大批量生產(chǎn)，更難以實現(xiàn)多級的集成光器件。普通Y型結(jié)構(gòu) 的光功率分配器，其插入損耗比較大，特別在構(gòu)成多級的集成光器件時，該弱點就顯得更加 突出，因此器件的級數(shù)(分路比)受到一定的限制，其應(yīng)用場合也受到很大的影響和局限。
發(fā)明內(nèi)容
本實用新型的目的是提供一種低插入損耗，能夠根據(jù)需要靈活組成多級結(jié)構(gòu)的集成光功 率分配器，并可廣泛地應(yīng)用于光通信系統(tǒng)、光學(xué)儀器設(shè)備和光纖到戶(FTTH)等應(yīng)用場合。
本實用新型的方案是設(shè)計一個采用硅基沉積二氧化硅的半導(dǎo)體加工技術(shù)和工藝制作的平 面光波導(dǎo)，波導(dǎo)光芯沉積于硅基晶圓上，并置于折射率和厚度都不同于光芯的二氧化硅襯墊 和覆蓋包層中，其襯墊和覆蓋包層的折射率略小于光芯的折射率，厚度則是光芯厚度的三到 五倍；而該平面波導(dǎo)光路結(jié)構(gòu)特征是帶階梯光柵的Y型分路器，可以降低光路的插入損耗， 靈活地組成不同分路比的多級結(jié)構(gòu)。
本實用新型與現(xiàn)有技術(shù)比較具有如下優(yōu)點
1由于采用硅基沉積二氧化硅的半導(dǎo)體加工技術(shù)和工藝制作，克服了傳統(tǒng)的光纖燒結(jié)工 藝制作的器件在生產(chǎn)工藝和器件性能上存在的穩(wěn)定性和可靠性問題，提高了器件的生產(chǎn)效率 和性能，使器件適合大批量生產(chǎn)，而且體積小，重量輕，集成度高，成本低。
2由于帶階梯光柵的Y型分路器能夠減小光路的插入損耗，克服了普通光分路器損耗大 的缺點，提高了器件信號傳送的效率。
3由于采用了低損耗的光分路器單元，使得光功率分配器能夠根據(jù)需要，靈活地組成不 同分路比的光功率分配器，提高了器件的經(jīng)濟性，擴大的器件的應(yīng)用范圍。


本實用新型有如下附圖
圖1是本實用新型平面光波導(dǎo)截面結(jié)構(gòu)示意圖。
圖2是本實用新型帶階梯光柵的Y型分路器單元的結(jié)構(gòu)示意圖。
圖3是本實用新型多級低損耗集成光功率分配器結(jié)構(gòu)示意圖。
圖中1.硅基晶圓，2.襯墊，3.波導(dǎo)光芯，4.覆蓋包層，5.階梯形光柵
具體實施方式
以下結(jié)合附圖闡述本實用新型的具體實施方式
本實用新型是采用硅基沉積二氧化硅的半導(dǎo)體加工技術(shù)和工藝制作而成的，如圖1平面 光波導(dǎo)截面結(jié)構(gòu)示意圖所示，由硅基晶圓(1)，襯墊(2),波導(dǎo)光芯(3)以及覆蓋包層(4)構(gòu)成，其
工藝步驟為1采用化學(xué)氣相沉積法，在硅基晶圓(1)上，沉積襯墊(2)和波導(dǎo)光芯(3); 2利
用反應(yīng)離子刻蝕技術(shù)形成所設(shè)計的平面波導(dǎo)光路；3在襯墊(2)和波導(dǎo)光芯(3)的基礎(chǔ)上，再沉
積二氧化硅覆蓋包層(4)，經(jīng)過高溫退火和高壓處理后，完成晶圓的加工；4晶圓切割，裸片
拋光打磨，最后完成芯片的封裝。其中波導(dǎo)光芯(3)二氧化硅材料的折射率略大于襯墊(2)和覆 蓋包層(4) 二氧化硅材料的折射率，而襯墊(2)和覆蓋包層(4)的厚度是波導(dǎo)光芯(3)厚度的3-5 倍，以保證光信號高效率地在波導(dǎo)光芯中傳送。為了減小普通Y型結(jié)構(gòu)光分路器的插入損 耗，本實用新型設(shè)計了帶階梯形光柵(5)結(jié)構(gòu)單元的分路器，如圖2所示。其光柵(5)結(jié)構(gòu)始于 Y型分路器的分叉點，并沿著分路器二輸出分叉支路間的三角區(qū)域，按階梯狀由短到長逐漸 向外延伸分布，以抑制電磁場在Y型結(jié)構(gòu)分叉處的發(fā)散效應(yīng)。新的半導(dǎo)體制造技術(shù)和加工工 藝是集成光學(xué)器件的基礎(chǔ)，采用圖1所示的平面光波導(dǎo)結(jié)構(gòu)和本實用新型設(shè)計的低損耗Y型 結(jié)構(gòu)光分路器單元，就能靈活地組合成不同分路比(如1:4， 1:8， 1:16, 1:32，...)的光功率 分配器，這種結(jié)構(gòu)的分配器，其每一路的輸出功率都相同。也可以根據(jù)需要組成不同輸出功 率，任意分路比的光功率分配器。如圖3所示，是一個分路比為1:32， 5級低損耗集成光功 率分配器的應(yīng)用實例，其每一路輸出功率的大小都相同，在不考慮損耗的條件下，約為其輸 入功率的1/32。
權(quán)利要求1.一種多級低損耗集成光功率分配器，由硅基晶圓，襯墊，波導(dǎo)光芯以及覆蓋包層構(gòu)成，其特征在于由沉積在硅基晶圓上折射率及厚度不同的二氧化硅襯墊，波導(dǎo)光芯和覆蓋包層，構(gòu)成平面光波導(dǎo)；以帶階梯光柵結(jié)構(gòu)的Y型光分路器為基本單元，構(gòu)成多級集成光功率分配器。
2. 按權(quán)利要求1所述的光功率分配器，其特征在于最底層是硅基晶圓，在其之上依次 為二氧化硅襯墊，波導(dǎo)光芯和覆蓋包層；襯墊和覆蓋包層的折射率略小于波導(dǎo)光芯的折射率； 襯墊和覆蓋包層的厚度則是波導(dǎo)光芯厚度的三到五倍。
3. 按權(quán)利要求1所述的光功率分配器，其特征在于以Y型光分路器為其基本光路單 元，按樹狀分支形式，組合成具有不同分路比的多級光分路結(jié)構(gòu)。
4. 按權(quán)利要求1所述的光功率分配器，其特征在于帶階梯形光柵結(jié)構(gòu)的Y型光分路 器單元，其光柵由處于Y分叉點，按階梯狀，沿二分叉支路由短到長逐漸向外延伸分布的垂 直直線構(gòu)成。
專利摘要本實用新型涉及集成光學(xué)技術(shù)領(lǐng)域。它提出了一種多級低損耗集成光功率分配器，采用硅基沉積二氧化硅光波導(dǎo)的加工技術(shù)和工藝制成，其帶光柵的Y型光分路結(jié)構(gòu)，可以靈活地組成不同分路比的光功率分配器，降低了光器件的插入損耗，提高了光信號的傳送效率。該光器件不但結(jié)構(gòu)靈活、緊湊，集成度高，體積小，重量輕，性能穩(wěn)定可靠，而且適合大批量生產(chǎn)，生產(chǎn)效率高、成本低，可廣泛地應(yīng)用于光通信系統(tǒng)、光學(xué)儀器設(shè)備和光纖到戶(FTTH)等應(yīng)用場合。
文檔編號G02B6/125GK201000497SQ20062004198
公開日2008年1月2日 申請日期2006年5月23日 優(yōu)先權(quán)日2006年5月23日
發(fā)明者陳谷紅 申請人:陳谷紅