波导侧壁角度的测量装置及其方法、存储介质与流程

本技术涉及光学器件加工领域，尤其涉及一种波导侧壁角度的测量装置及其方法、存储介质。

背景技术：

1、硅光芯片加工通常采用刻蚀工艺，然而刻蚀工艺具有一些难以避免的缺陷，在一些情况中，刻蚀后存在波导侧壁与基底之间并不是成90度垂直的情况，这会增加偏振相关损耗，限制了该器件在通信或传感设备中的性能表现。常用的波导芯层测量装置包括原子力显微镜、扫描电子显微镜、激光共聚焦显微镜。然而，原子力显微镜和扫描电子显微镜需要对芯片进行切割才能测量波导横截面，将对芯片造成破坏；激光共聚焦显微镜仅能进行单粒芯片测量，测量速度较慢。

技术实现思路

1、本技术实施例的主要目的在于提出一种波导侧壁角度的测量装置及其方法、存储介质，能够在晶圆级快速且无接触地测量波导侧壁与基底之间的角度。

2、为实现上述目的，本技术实施例的第一方面提出了一种波导侧壁角度的测量装置，所述装置包括：光源模块、第一波导、第二波导、第三波导、定向耦合器、布拉格光栅、光信号探测模块、角度解析模块；所述光源模块通过所述第一波导与所述定向耦合器的第一端口连接，其中，所述光源模块用于将第一光信号输入所述第一波导；所述定向耦合器的第三端口通过所述第三波导与所述布拉格光栅的入射光端口连接，所述定向耦合器用于将所述第一光信号通过所述第三波导传输到所述布拉格光栅，所述布拉格光栅用于将所述第一光信号中符合布拉格光栅反射波长条件的第二光信号进行反射，使所述第二光信号从所述入射光端口经由所述第三波导传输到所述定向耦合器的所述第三端口；其中，所述布拉格光栅反射波长条件由布拉格光栅结构参数以及波导结构参数决定；所述光信号探测模块通过所述第二波导与所述定向耦合器的第二端口连接，所述定向耦合器用于将所述第二光信号从所述第三波导耦合到所述第二波导中，并传输至所述光信号探测模块，其中，所述光信号探测模块用于将所述第二光信号耦合出所述第二波导，并对所述第二光信号进行波长解析处理，得到与所述第二光信号对应的实测光谱数据；所述角度解析模块与所述光信号探测模块相连，所述角度解析模块用于对比所述实测光谱数据和多个理论光谱数据，并确定目标波导侧壁角度。

3、在一些实施例中，所述光源模块包括光源和第一耦合元件，其中，所述第一耦合元件为光栅耦合器或模斑转换器，所述第一耦合元件用于将所述光源发出的所述第一光信号耦合进所述第一波导。

4、在一些实施例中，所述光信号探测模块包括第二耦合元件和波长解析单元，其中，所述第二耦合元件为光栅耦合器或模斑转换器，所述第二耦合元件用于将所述第二光信号耦合进所述波长解析单元，所述波长解析单元用于对所述第二光信号进行波长解析处理。

5、为实现上述目的，本技术实施例的第二方面提出了一种波导侧壁角度的测量方法，所述方法包括：获取预构建的理论光谱数据集，其中，所述理论光谱数据集包括多个理论光谱数据和每一所述理论光谱数据对应的预设波导侧壁角度；通过光源模块将第一光信号沿第一波导经由所述定向耦合器和所述第三波导输入布拉格光栅，以使所述布拉格光栅将所述第一光信号中符合布拉格光栅反射条件的第二光信号反射回所述第三波导中，并由定向耦合器将所述第二光信号从所述第三波导耦合到第二波导中，以使所述第二光信号沿所述第二波导传输；其中，所述布拉格光栅反射波长条件由布拉格光栅结构参数以及波导结构参数决定；通过光信号探测模块接收沿所述第二波导传输而来的所述第二光信号，并对所述第二光信号进行波长解析处理，得到与所述第二光信号对应的实测光谱数据；通过角度解析模块从所述理论光谱数据集中确定出与所述实测光谱数据匹配的所述目标光谱数据，并将所述目标光谱数据对应的所述预设波导侧壁角度确定为目标波导侧壁角度。

6、在一些实施例中，所述获取预构建的理论光谱数据集之前，还包括对所述理论光谱数据集进行预构建，具体包括：获取目标波导宽度、目标波导高度、目标波导芯层及包层折射率；根据所述目标波导宽度、目标波导高度、目标波导芯层及包层折射率，计算不同波导侧壁角度下的所述布拉格光栅反射的所述理论光谱数据；根据不同波导侧壁角度下的所述布拉格光栅反射的所述理论光谱数据，构建所述理论光谱数据集。

7、在一些实施例中，所述光源模块包括光源和第一耦合元件，所述通过光源模块将第一光信号沿第一波导输入布拉格光栅，包括：控制所述光源发出所述第一光信号；通过所述第一耦合元件将所述第一光信号耦合进所述第一波导，以使所述定向耦合器将所述第一波导中的所述第一光信号耦合入所述第三波导中并传输进入所述布拉格光栅。

8、在一些实施例中，所述光信号探测模块包括第二耦合元件和波长解析单元，所述通过光信号探测模块接收沿所述第二波导传输而来的所述第二光信号，并对所述第二光信号进行波长解析处理，得到与所述第二光信号对应的实测光谱数据，包括：所述波长解析单元接收所述第二光信号，其中，所述第二光信号由所述第二耦合元件沿所述第二波导传输而来；通过所述波长解析单元对所述第二光信号进行波长解析处理，得到与所述第二光信号对应的所述实测光谱数据。

9、在一些实施例中，所述通过所述波长解析单元对所述第二光信号进行波长解析处理，得到与所述第二光信号对应的所述实测光谱数据，包括：所述波长解析单元接收所述第二光信号，将所述第二光信号转换为电信号，其中所述第二光信号和所述电信号之间存在光电信号映射关系；根据所述第二光信号和所述电信号之间的所述光电信号映射关系，计算所述第二光信号的对应的所述实测光谱数据。

10、在一些实施例中，所述通过角度解析模块从多个所述理论光谱数据中确定出与所述实测光谱数据匹配的所述目标光谱数据，并将所述目标光谱数据对应的所述预设波导侧壁角度确定为目标波导侧壁角度，包括：通过所述角度解析模块将多个所述理论光谱数据与所述实测光谱数据进行匹配，获取一个与所述实测光谱数据最匹配的所述理论光谱数据作为所述目标光谱数据；根据所述目标光谱数据，确定所述目标波导侧壁角度。

11、为实现上述目的，本技术实施例的第三方面提出了一种存储介质，所述存储介质为计算机可读存储介质，所述存储介质存储有计算机程序，所述计算机程序被处理器执行时实现上述第二方面实施例所述的波导侧壁角度的测量方法。

12、本技术提出的波导侧壁角度的测量装置及其方法、存储介质，具有以下有益效果：

13、波导侧壁角度的测量装置包括光源模块、第一波导、第二波导、第三波导、定向耦合器、布拉格光栅、光信号探测模块、角度解析模块；光源模块通过第一波导与定向耦合器的第一端口连接，其中，光源模块用于将第一光信号输入第一波导；定向耦合器的第三端口通过第三波导与布拉格光栅的入射光端口连接，定向耦合器用于将第一光信号通过第三波导传输到布拉格光栅，布拉格光栅用于将第一光信号中符合布拉格光栅反射波长条件的第二光信号进行反射，使第二光信号从入射光端口经由第三波导传输到定向耦合器的第三端口；其中，布拉格光栅反射波长条件由布拉格光栅结构参数以及波导结构参数决定；光信号探测模块通过第二波导与定向耦合器的第二端口连接，定向耦合器用于将第三光信号从第三波导耦合到第二波导中，并传输至光信号探测模块，其中，光信号探测模块用于将第二光信号耦合出第二波导，并对第二光信号进行波长解析处理，得到与第二光信号对应的实测光谱数据；角度解析模块与光信号探测模块相连，角度解析模块用于对比实测光谱数据和多个理论光谱数据，并确定目标波导侧壁角度。

14、根据实测光谱数据和多个理论光谱数据中确定目标波导侧壁角度。以此，本公开首先获取预构建的理论光谱数据集，然后通过光源模块将第一光信号沿第一波导经由定向耦合器和第三波导输入布拉格光栅，以使布拉格光栅将第一光信号中符合布拉格光栅反射波长条件的第二光信号反射回第三波导中，并由定向耦合器将第二光信号从第三波导耦合到第二波导中，再通过光信号探测模块接收第二光信号，并对第二光信号进行波长解析处理，得到与第二光信号对应的实测光谱数据，最后通过角度解析模块从理论光谱数据集中确定出与实测光谱数据匹配的目标光谱数据，并将目标光谱数据对应的预设波导侧壁角度确定为目标波导侧壁角度。如此本公开能够在晶圆级快速且无接触地测量波导侧壁与基底之间的角度。

15、本公开的其他特征和优点将在随后的说明书中阐述，并且，部分地从说明书中变得显而易见，或者通过实施本公开而了解。本公开的目的和其他优点可通过在说明书、权利要求书以及附图中所特别指出的结构来实现和获得。