[实用新型]多级低损耗集成光功率分配器

说明书

技术领域

本实用新型是一种低损耗多级集成光功率分配器，属于集成光学技术领域。

背景技术

现有的光功率分配器一般都是采用传统的光纤烧结工艺制作的，产品制作工艺难度较大、稳定性和可靠性不够高，不适合大批量生产，更难以实现多级的集成光器件。普通Y型结构的光功率分配器，其插入损耗比较大，特别在构成多级的集成光器件时，该弱点就显得更加突出，因此器件的级数(分路比)受到一定的限制，其应用场合也受到很大的影响和局限。

发明内容

本实用新型的目的是提供一种低插入损耗，能够根据需要灵活组成多级结构的集成光功率分配器，并可广泛地应用于光通信系统、光学仪器设备和光纤到户(FTTH)等应用场合。

本实用新型的方案是设计一个采用硅基沉积二氧化硅的半导体加工技术和工艺制作的平面光波导，波导光芯沉积于硅基晶圆上，并置于折射率和厚度都不同于光芯的二氧化硅衬垫和覆盖包层中，其衬垫和覆盖包层的折射率略小于光芯的折射率，厚度则是光芯厚度的三到五倍；而该平面波导光路结构特征是带阶梯光栅的Y型分路器，可以降低光路的插入损耗，灵活地组成不同分路比的多级结构。

本实用新型与现有技术比较具有如下优点：

1由于采用硅基沉积二氧化硅的半导体加工技术和工艺制作，克服了传统的光纤烧结工艺制作的器件在生产工艺和器件性能上存在的稳定性和可靠性问题，提高了器件的生产效率和性能，使器件适合大批量生产，而且体积小，重量轻，集成度高，成本低。

2由于带阶梯光栅的Y型分路器能够减小光路的插入损耗，克服了普通光分路器损耗大的缺点，提高了器件信号传送的效率。

3由于采用了低损耗的光分路器单元，使得光功率分配器能够根据需要，灵活地组成不同分路比的光功率分配器，提高了器件的经济性，扩大的器件的应用范围。

附图说明

本实用新型有如下附图：

图1是本实用新型平面光波导截面结构示意图。

图2是本实用新型带阶梯光栅的Y型分路器单元的结构示意图。

图3是本实用新型多级低损耗集成光功率分配器结构示意图。

图中1.硅基晶圆，2.衬垫，3.波导光芯，4.覆盖包层，5.阶梯形光栅

具体实施方式

下面结合附图阐述本实用新型的具体实施方式：

本实用新型是采用硅基沉积二氧化硅的半导体加工技术和工艺制作而成的，如图1平面光波导截面结构示意图所示，由硅基晶圆(1)，衬垫(2)，波导光芯(3)以及覆盖包层(4)构成，其工艺步骤为：1采用化学气相沉积法，在硅基晶圆(1)上，沉积衬垫(2)和波导光芯(3)；2利用反应离子刻蚀技术形成所设计的平面波导光路；3在衬垫(2)和波导光芯(3)的基础上，再沉积二氧化硅覆盖包层(4)，经过高温退火和高压处理后，完成晶圆的加工；4晶圆切割，裸片抛光打磨，最后完成芯片的封装。其中波导光芯(3)二氧化硅材料的折射率略大于衬垫(2)和覆盖包层(4)二氧化硅材料的折射率，而衬垫(2)和覆盖包层(4)的厚度是波导光芯(3)厚度的3-5倍，以保证光信号高效率地在波导光芯中传送。  为了减小普通Y型结构光分路器的插入损耗，本实用新型设计了带阶梯形光栅(5)结构单元的分路器，如图2所示。其光栅(5)结构始于Y型分路器的分叉点，并沿着分路器二输出分叉支路间的三角区域，按阶梯状由短到长逐渐向外延伸分布，以抑制电磁场在Y型结构分叉处的发散效应。新的半导体制造技术和加工工艺是集成光学器件的基础，采用图1所示的平面光波导结构和本实用新型设计的低损耗Y型结构光分路器单元，就能灵活地组合成不同分路比(如1∶4，1∶8，1∶16，1∶32，...)的光功率分配器，这种结构的分配器，其每一路的输出功率都相同。也可以根据需要组成不同输出功率，任意分路比的光功率分配器。如图3所示，是一个分路比为1∶32，5级低损耗集成光功率分配器的应用实例，其每一路输出功率的大小都相同，在不考虑损耗的条件下，约为其输入功率的1/32。