[发明专利]绝缘体上硅的波导光栅耦合器及其制作方法

权利要求书

1.一种绝缘体上硅的波导光栅耦合器，所述耦合器采用绝缘体上硅材料，包括：

一衬底；

一限制层，该限制层制作在衬底上；

一波导层，该波导层制作在限制层上，该波导层上面的一端横向制作有衍射光栅；

一光子器件，该光子器件的光发射端或接收端置于波导层上的衍射光栅的上方。

2.根据权利要求1所述的绝缘体上硅的波导光栅耦合器，其中所述的波导层包括：

一亚微米波导，该亚微米波导为矩形体；

一锥形波导，该锥形波导为梯形，该锥形波导的窄端与亚微米波导连接；

一衍射光栅，该衍射光栅为矩形体，该衍射光栅的一端与锥形波导的宽端连接。

3.根据权利要求1或2所述的绝缘体上硅的波导光栅耦合器，其中所述波导层的厚度小于1μm；限制层的厚度大于1μm。

4.根据权利要求2所述的绝缘体上硅的波导光栅耦合器，其中所述亚微米波导的宽度小于1μm；锥形波导的长度为50-500μm，宽度介于亚微米波导与衍射光栅的宽度之间，衍射光栅的宽度为8-20μm，亚微米波导、锥形波导和衍射光栅的刻蚀深度为100-500nm。

5.根据权利要求1或4所述的绝缘体上硅的波导光栅耦合器，其中所述衍射光栅的面积为20-700μm²，适用于结构紧凑的光子集成，衍射光栅为亚微米量级的大占空比均匀周期光栅，衍射光栅周期数为5-50，占空比为0.60-0.90，单个周期长度500-700nm，单个周期内光栅的刻槽的宽度为50-280nm，脊型的宽度为300-630nm。

6.一种绝缘体上硅的波导光栅耦合器的制作方法，包括如下步骤：

步骤1：在硅衬底上依次制作限制层和波导层，形成绝缘体上硅晶片；

步骤2：清洗绝缘体上硅晶片表面的波导层，烘干；

步骤3：将烘干的绝缘体上硅晶片放入匀胶机中，旋涂电子束光刻胶层，前烘；

步骤4：采用电子束曝光工艺对绝缘体上硅晶片表面的电子束光刻胶进行曝光，在绝缘体上硅晶片的表面形成亚微米波导、锥形波导和衍射光栅的光刻胶掩膜图形；

步骤5：采用感应耦合等离子体刻蚀，在波导层上形成亚微米波导、锥形波导和衍射光栅；

步骤6：将刻蚀完成的绝缘体上硅晶片去胶清洗；

步骤7：将一光子器件置于靠近波导层上的衍射光栅的上部，完成波导光栅耦合器的制作。

7.根据权利要求6所述的绝缘体上硅的波导光栅耦合器的制作方法，其中前烘的温度为140-200℃，时间为14-20分钟。

8.根据权利要求6所述的绝缘体上硅的波导光栅耦合器，其中所述波导层的厚度小于1μm，限制层的厚度大于1μm。

9.根据权利要求6所述的绝缘体上硅的波导光栅耦合器，其中所述亚微米波导的宽度小于1μm，锥形波导的长度为50-500μm，宽度介于亚微米波导与衍射光栅的宽度之间，衍射光栅宽度为8-20μm；亚微米波导、锥形波导和衍射光栅的刻蚀深度为100-500nm。

10.根据权利要求6或9所述的绝缘体上硅的波导光栅耦合器，其中所述衍射光栅的面积为20-700μm²，适用于结构紧凑的光子集成，衍射光栅为亚微米量级的大占空比均匀周期光栅，衍射光栅的周期数为5-50，占空比为0.60-0.90，单个周期长度500-700nm，单个周期内光栅的刻槽的宽度为50-280nm，脊型的宽度为300-630nm。