专利名称：折射率反转型硅基平面光波导的制作方法
技术领域：
本实用新型是一种光技术基础器件。
随着信息技术和通讯技术的迅速发展，光波导作为光集成技术的基础器件，在远距离通讯与光纤的耦合方面的作用显得越来越重要。因为作为好的产品特性，其光波导的损失应控制在可以接受的水平，另外，此光波导的构造技术必须与标准的硅平面集成工艺技术相兼容，从而简化工艺，降低成本。目前已经报导的光波导结构有掺杂型的光波导，SOI光波导，SiGe光波导。但是掺杂型的光波导的缺点是其传播损耗较大，SOI光波导不能和单模光纤很好的偶合，而SiGe光波导构造技术不能与标准的硅平面集成工艺技术相兼容。
本实用新型的目的是研制一种结构简单、与硅平面工艺兼容、并有良好的传输特性的折射率反转型波导。
本实用新型光波导的结构是一个三层结构的波导(见
图1)，由硅衬底层、SiO2层、多晶硅层组成，其中SiO2层厚为1.5～10μm，多晶硅层厚度为2～50μm。
上述光波导制备时，先清洁硅衬底片，然后在硅衬底片上用硅平面集成工艺技术生长一层SiO2层作为芯层，再在SiO2层上淀积一层多晶硅作为包层，构成三层结构的光波导即可。
对此结构的波导进行模式分析时，由于光在界面处并非全反射，因而其反射后的相位差应为π，与传统的金属板平板波导相同，因而可借用其已非常成熟的分析方法。另外，为了了解此种波导的传输特性，用时域有限差分法对此种结构的波导的传播特性进行了模拟。
从平板波导的模式方程得到此结构的波导共有五个可承载模。但与金属平板波导不同的是在此结构的波导中，反射率随掠射角的增大而减小，因而除TEM模外的四个模均有很大的耗散，因而实际的导模只有TEM模。
时域有限差分法的模拟结果如图2所示，从中看到，光被非常好的束缚在SiO2的芯层中。光在2mm的传播距离中只衰减了0.01dB，即其理想传播损耗仅为0.05dB/cm，与任何一种硅基平面波导相比都可忽略，因而此种波导的损耗将来自波导的各种缺陷而非其本征损耗。为了了解界面不平整对此波导的影响，引入锯齿型Si/SiO2界面微扰，其方法是随机引入三角形界面缺陷，其高为0.05μm，底宽为0.1μm，密度为108cm-2，在这种情况下的模拟结果如图3，可以看到光并没有明显的发散迹象，仍束缚在芯层中，其损耗也仅增加为0.2dB/cm。可见，此种波导具有良好的传输特性，是一种很有希望的新型平面波导结构。
本实用新型结构的光波导结构简单，工艺不复杂，尤其是可以与硅平面集成工艺技术相兼容，而且具有优良的光传输特性，因此无任是制备工艺上还是结构性能上均为光电集成技术提供了广阔应用前景的器件。
权利要求1.折射率反转型硅基平面光波导的结构，由硅衬底层、SiO2芯层、多晶硅包层组成，构成一个三层结构的波导，其特征是硅衬底层上SiO2层厚度为1.5～10μm，多晶硅包层厚度为2～50μm。
专利摘要本实用新型光波导是一种折射率反转型硅基平面光波导。由于现有结构的光波导存在着诸如制备方法繁杂、与光纤偶合效果差以及传播损耗大等缺点。本实用新型光波导是一个三层结构的波导,首先在硅衬底上先生长一定厚度的SiO
文档编号G02B6/12GK2482103SQ0124583
公开日2002年3月13日 申请日期2001年6月8日 优先权日2001年6月8日
发明者施斌, 樊永良, 蒋最敏, 王迅 申请人:复旦大学