[发明专利]一种基于平面光波导技术的三端口路由器及其制备方法

权利要求书

1.一种基于平面光波导技术的三端口路由器，其特征在于：包括由下至上的衬底层、芯层和覆盖层，所述芯层上设有级联组合的一个1X2光开关和一个2X2光开关，所述1X2光开关的输入端口为第一端口，所述2X2光开关的其中一个输入端口和其中一个输出端口分别为第二端口和第三端口，所述第一端口、第二端口和第三端口分别位于所述路由器的侧面作为数据交换的3个交换端口，所述1X2光开关的两个输出端口分别与所述2X2光开关的另一个输入端口和另一个输出端口相连；所述路由器的工作模式包括路由模式和广播模式两种，在所述路由模式下，所述3个交换端口的任意2个交换端口之间均能实现数据交换和通信；在所述广播模式下，任意1个交换端口的数据均可以广播到另外2个交换端口。

2.如权利要求1所述的一种基于平面光波导技术的三端口路由器，其特征在于：

所述1X2光开关包括一个1X2多模干涉耦合器、一个第一2X2多模干涉耦合器和第一移相器，所述1X2多模干涉耦合器的一端通过第一输入波导与所述第一端口相连接，所述1X2多模干涉耦合器另一端与所述第一2X2多模干涉耦合器一端之间通过两个相平行的第一传输波导相连接，所述第一2X2多模干涉耦合器另一端分别连接两个第一输出波导；

所述2X2光开关包括第二移相器、两个级联的第二2X2多模干涉耦合器和第三2X2多模干涉耦合器，所述第二2X2多模干涉耦合器的一端通过第二输入波导与所述第二端口相连接，所述第二2X2多模干涉耦合器另一端与所述第三2X2多模干涉耦合器一端之间通过两个相平行的第二传输波导相连接，所述第三2X2多模干涉耦合器另一端分别连接两个第二输出波导，其中一个第二输出波导与所述第三端口相连接；所述1X2光开关的其中一个第一输出波导与所述第二2X2多模干涉耦合器在连接有第二输入波导的一端相连接，另一个第一输出波导同时也作为与所述第三2X2多模干涉耦合器相连接的另一个第二输出波导；

所述第一移相器和第二移相器设置于所述覆盖层上且分别位于两个第一传输波导和两个第二传输波导的上方，当光信号经过传输波导时，所述第一移相器或第二移相器通过调整传输波导内光波的相位从而实现对光路的控制：所述1X2光开关能选择性的将一路光信号分为两路光信号或者切换至2个第一输出波导中的任何一个；所述2X2光开关能选择性的将一路光信号分为两路光信号或者切换至2个第二输出波导中的任何一个。

3.如权利要求2所述的一种基于平面光波导技术的三端口路由器，其特征在于：所述1X2光开关中，所述第一输入波导连接到所述1X2多模干涉耦合器一端的中间位置，所述1X2光开关能选择性的将一路光信号均匀的分为两路光信号。

4.如权利要求3所述的一种基于平面光波导技术的三端口路由器，其特征在于：所述2X2光开关能选择性的将一路光信号均匀的分为两路光信号。

5.如权利要求4所述的一种基于平面光波导技术的三端口路由器，其特征在于：所述3个交换端口分别位于所述路由器的三个侧面。

6.如权利要求5所述的一种基于平面光波导技术的三端口路由器，其特征在于：所述2X2光开关中与所述第三端口相连接的第二输出波导成L型。

7.如权利要求2至6任一所述的一种基于平面光波导技术的三端口路由器，其特征在于：与所述2X2光开关的第二2X2多模干涉耦合器相连接的第一输出波导的末端在水平面上呈往回弯曲180度后与其主体相平行的形状。

8.如权利要求7所述的一种基于平面光波导技术的三端口路由器的制作方法，其特征在于，包括如下步骤：

（1）提供一个基片，基片包括由下至上的衬底层、绝缘层、绝缘层上硅层，绝缘层的下限制层厚度2微米、绝缘层上硅层厚度为220纳米；

（2）利用光刻和湿法腐蚀或者干法刻蚀技术转移第一块光刻板上的图案到所述绝缘层上硅层上，刻蚀深度为160纳米，完成芯层的制作，所述第一块光刻板上的图案对应于所述1X2光开关的第一输入波导、1X2多模干涉耦合器、两个第一传输波导、第一2X2多模干涉耦合器两个第一输出波导、以及所述2X2光开关的第二输入波导、第二2X2多模干涉耦合器、两个第二传输波导、第三2X2多模干涉耦合器、第二输出波导的制作；

（3）然后利用PECVD技术在所述绝缘层上硅层上溅射一层1.5微米厚的SiO2层作为所述覆盖层；

（4）在所述覆盖层上热蒸发一层金属Cr/Cu作为所述基片的上表面；

（5）然后利用光刻和湿法腐蚀或者干法刻蚀技术转移第二块光刻板的图形到所述基片的表面上，完成所述移相器的制作，即可完成整个路由器的制作，所述第二块光刻板的图形对应于所述第一移相器和第二移相器的制作。