極5上施加電壓時，則信號光全部從端口 0ut2輸出，端口 Outl的光功率值為0，這時該波導熱光開關(guān)的工作狀態(tài)稱為交叉態(tài)。當在加熱電極5上施加適當?shù)碾妷?，使熱光調(diào)制區(qū)兩波導芯中信號光的相位差改變(2n+l) JT時，則信號光全部從端口 Outl輸出，端口 0ut2的光功率值為O，這時該波導熱光開關(guān)的工作狀態(tài)稱為直通態(tài)。熱光開關(guān)在直通態(tài)和交叉態(tài)之間轉(zhuǎn)換所需的加熱功率即為驅(qū)動功率。
[0033]實施例2
[0034]本實施例提供了一種波導熱光開關(guān)的制作方法，用于制作出實施例1中的波導熱光開關(guān)，包括以下步驟:
[0035]第一步，在襯底I上制作出下包層2，該下包層的材料為Si02。具體地，首先利用等離子體增強化學氣相沉積法(PECVD)在Si材料的襯底I上生長一層3 μπι厚的S12材料層，然后進行高溫退火。高溫退火的具體過程是:首先，以10-20°C /min的升溫速率升溫至120°C并保溫20-30min ;然后以10_20°C /min的升溫速率升溫至140°C并保溫20_30min ;再然后，以10-20°C /min的升溫速率升溫至160°C并保溫20_30min ;最后，隨爐冷卻至室溫。通過上述的退火硬化方式，能夠更好地消除晶格缺陷和內(nèi)應(yīng)力，使生長的S12材料層變得致密均勻，對材料的硬底、帖服性等都有更好的效果。
[0036]第二步，在下包層2上生長摻雜S12材料層，摻雜S12材料層緊貼下包層2設(shè)置。
[0037]第三步，刻蝕摻雜S12材料層制作出沿著下包層2的長度方向依次排列的輸入波導區(qū)6、第一分束及合束區(qū)7、第二分束及合束區(qū)9和輸出波導區(qū)10的波導芯4，如圖4所不O
[0038]第四步，在第一分束及合束區(qū)7與第二分束及合束區(qū)9的波導芯4之間的制作出聚合物材料的熱光調(diào)制區(qū)8的波導芯4，如圖5所示。
[0039]第五步，在波導芯4上制作上包層3，上包層3與下包層2 —起包覆波導芯4。具體過程為:首先，在波導芯4上以4000轉(zhuǎn)/分鐘轉(zhuǎn)速旋涂聚二甲基硅氧烷材料的上包層3，旋轉(zhuǎn)時間為25s ;然后，在65°C下堅膜30分鐘；再然后，在110°C下堅膜120分鐘；最后，進行自然降溫。通過這種方法可以改善成膜的均勻性和平整度，并可防止材料發(fā)生開裂。
[0040]第六步，在上包層3上制作加熱電極5，制作出波導熱光開關(guān)。具體過程為:首先，在上包層3上面采用濺射技術(shù)制作一層10nm厚的鋁掩膜；然后，以3000轉(zhuǎn)/分鐘的轉(zhuǎn)速在鋁掩膜上旋涂BP212正型光刻膠，旋轉(zhuǎn)時間為20s ;再然后，在65°C下堅膜15分鐘后進行自然降溫；最后，利用電極掩模板進行對板光刻，曝光5s后將器件放在顯影液中顯影，以去除多余的鋁電極，只在熱光調(diào)制區(qū)8的一根波導芯4上保留鋁電極，之后通過RIE刻蝕去除多余光刻膠得到加熱電極5。
[0041]本實施例提供的波導熱光開關(guān)的制作方法，其制作出的波導熱光開關(guān)在波導平面上進行了橫向的有機無機混合集成，這不僅會使器件的插入損耗、可靠性、穩(wěn)定性等性能指標得到提高，而且其后續(xù)封裝工藝也會和現(xiàn)有主流封裝工藝相兼容，而不用增加額外的研發(fā)投入。
[0042]具體地，上述第三步中刻蝕摻雜S12材料層制作出沿著下包層2的長度方向依次排列的輸入波導區(qū)6、第一分束及合束區(qū)7、第二分束及合束區(qū)9和輸出波導區(qū)10的波導芯4的過程包括:
[0043]首先，在摻雜S12M料層上制作第一掩膜，具體是采用濺射技術(shù)制作一層10nm厚的鋁掩膜；
[0044]然后，在第一掩膜上制作第一光刻膠，具體是以3000轉(zhuǎn)/分的轉(zhuǎn)速在第一掩膜上旋涂BP212正型光刻膠，旋轉(zhuǎn)時間為20s，并在65°C下堅膜15分鐘后進行自然降溫，通過這種方法可以改善光刻膠成膜的均勻性和平整度，有利于后續(xù)光刻和顯影中形成垂直度好的圖案；
[0045]再然后，經(jīng)光刻、顯影后去除多余的第一掩膜，保留部分第一掩膜，具體是，曝光5s后將器件放在顯影液中顯影，以去除多余的第一掩膜，即鋁掩膜；
[0046]最后，在保留了第一掩膜部分刻蝕制作出輸入波導區(qū)6、第一分束及合束區(qū)7、第二分束及合束區(qū)9和輸出波導區(qū)10的波導芯4，并去除多余的第一掩膜和第一光刻膠。
[0047]具體地，上述第四步中在第一分束及合束區(qū)7與第二分束及合束區(qū)9的波導芯4之間的制作出聚合物材料的熱光調(diào)制區(qū)8的波導芯4的過程包括:
[0048]首先，在制作完成輸入波導區(qū)6、第一分束及合束區(qū)7、第二分束及合束區(qū)9和輸出波導區(qū)10的波導芯4的摻雜S12材料層上制作聚合物材料層，具體是以2000轉(zhuǎn)/分的轉(zhuǎn)速旋涂紫外聚合式氟化聚合物材料，旋轉(zhuǎn)時間為20s，在150°C下堅膜120分鐘，再進行自然降溫，通過這種方法可以改善成膜的均勻性和平整度，可提高所制備的熱光調(diào)制區(qū)8的波導芯4的質(zhì)量；
[0049]其次，在聚合物材料層上制作第二掩膜，具體是采用濺射技術(shù)制作一層10nm厚的鋁掩膜；
[0050]再次，在第二掩膜上制作第二光刻膠，具體是以3000轉(zhuǎn)/分鐘的轉(zhuǎn)速在鋁第二掩膜上旋涂BP212正型光刻膠，旋轉(zhuǎn)時間為20s，并在65°C下堅膜15分鐘后進行自然降溫；
[0051]然后，經(jīng)光刻、顯影后去除多余的第二掩膜，只保留第一分束及合束區(qū)7的波導芯4與第二分束及合束區(qū)9的波導芯4之間的部分第二掩膜，具體是曝光5s后將器件放在顯影液中顯影，以去除多余的鋁掩膜；
[0052]最后，在保留的第二掩膜部分刻蝕出熱光調(diào)制區(qū)8的波導芯4，并去除殘留的第二掩膜和第二光刻膠。
[0053]具體地，上述第二步中在下包層2上生長摻雜S12M料層的步驟具體包括:
[0054]首先，利用等離子體增強化學氣相沉積法(PECVD)在下包層2上生長第一 S12M料層，之后需要進行高溫退火，且該第一 S12材料層的厚度優(yōu)選為3 μπι ;
[0055]然后，在第一 S12M料層上進行第一次摻雜處理，具體為鍺離子摻雜；
[0056]再然后，在完成了第一次摻雜處理的第一 S12材料層上生長第二 S12材料層，并進行高溫退火處理，且該第二 S12材料層的厚度優(yōu)選為3 μπι ;
[0057]最后，在第二 S12M料層上進行第二次摻雜處理，具體為鍺離子摻雜。
[0058]顯然，上述實施例僅僅是為清楚地說明所作的舉例，而并非對實施方式的限定。對于所屬領(lǐng)域的普通技術(shù)人員來說，在上述說明的基礎(chǔ)上還可以做出其它不同形式的變化或變動。這里無需也無法對所有的實施方式予以窮舉。而由此所引伸出的顯而易見的變化或變動仍處于本發(fā)明創(chuàng)造的保護范圍之中。
【主權(quán)項】
1.一種波導熱光開關(guān)，依次包括襯底(I)、下包層(2)、上包層(3)和加熱電極(5)，沿著所述波導熱光開關(guān)的長度方向依次分為輸入波導區(qū)(6)、第一分束及合束區(qū)(7)、熱光調(diào)制區(qū)(8)、第二分束及合束區(qū)(9)和輸出波導區(qū)(10)，其特征在于: 在所述下包層(2)和上包層(3)之間具有沿所述波導熱光開關(guān)長度方向穿設(shè)于所述上包層(3)內(nèi)的兩根波導芯(4)。2.如權(quán)利要求1所述的波導熱光開關(guān)，其特征在于，所述波導芯(4)的橫截面為方形，其寬度和高度均為5?8μπι。3.如權(quán)利要求1所述的波導熱光開關(guān)，其特征在于，所述輸入波導區(qū)(6)和所述輸出波導區(qū)(10)的長度均為0.5?3_，所述第一分束及合束區(qū)(7)和所述第二分束及合束區(qū)(9)均分別分為耦合區(qū)和過渡區(qū)，且各自耦合區(qū)的長度均為1000?1300 μπκ各自過渡區(qū)的長度均為I?3mm，所述熱光調(diào)制區(qū)(8)的長度為5?10mm。4.如權(quán)利要求1所述的波導熱光開關(guān)，其特征在于，所述第一分束及合束區(qū)(7)和所述第二分束及合束區(qū)(9)中的耦合區(qū)的兩根波導芯(4)的間距為5?10 μπι，所述熱光調(diào)制區(qū)(8)、所述輸入波導區(qū)(6)和所述輸出波導區(qū)(10)中兩根波導芯(4)的間距相等且為40?60 μ m05.如權(quán)利要求1所述的波導熱光開關(guān)，其特征在于，所述加熱電極(5)的長度為5?10_、寬度為5?10 μπι、厚度為80?120nm。6.如權(quán)利要求1所述的波導熱光開關(guān)，其特征在于，所述上包層(3)的厚度為I?3 μm，所述下包層(2)的厚度為2?5 μπι。7.如權(quán)利要求1-6中任一項所述的波導熱光開關(guān)，其特征在于，所述第一分束及合束區(qū)(7)和所述第二分束及合束區(qū)(9)中的過渡區(qū)的波導芯(4)均為S型彎曲的。
【專利摘要】一種波導熱光開關(guān)，該波導熱光開關(guān)依次包括襯底、下包層、上包層和加熱電極，沿著波導熱光開關(guān)長度方向依次分為輸入波導區(qū)、第一分束及合束區(qū)、熱光調(diào)制區(qū)、第二分束及合束區(qū)和輸出波導區(qū)，在下包層和上包層之間具有沿波導熱光開關(guān)的長度方向穿設(shè)于上包層內(nèi)的兩根波導芯。解決了現(xiàn)有有機/無機混合結(jié)構(gòu)的熱光開關(guān)插入損耗很大、可靠性低、穩(wěn)定性差的技術(shù)問題。而且，其后續(xù)封裝工藝也會和現(xiàn)有主流封裝工藝相兼容，不用增加額外的投入。
【IPC分類】G02F1/01
【公開號】CN204758962
【申請?zhí)枴緾N201520475149
【發(fā)明人】田亮, 髙任峰, 汪昌君, 馬春雷
【申請人】蘇州峰通光電有限公司
【公開日】2015年11月11日
【申請日】2015年7月3日