[发明专利]一种铌酸锂光波导器件的制作方法及其器件

说明书

技术领域

本发明涉及到一种光无源器件制造方法及其器件，特别是涉及一种铌酸锂光波导器件的制作方法及其器件，本发明属于光通信技术领域。

背景技术

铌酸锂晶体具有优异的电光、声光、光弹、非线性、光折变等性能，在光通信领域应用非常广泛，是光波导器件中最常使用的晶体材料之一。通过改变铌酸锂光波导和电极的结构，能够在铌酸锂晶体上制作出适合应用于各种光传输和控制的器件，如相位调制器、相位延迟器、光学隔离器、可变衰减器等。

铌酸锂光波导芯片的制备方法通常是在铌酸锂基片的上表面制作SiO2或SiNx薄膜，然后通过光刻技术刻蚀出掩模窗口，接着使用退火质子交换或者Ti扩散的方法在铌酸锂晶体表面制作光波导，然后腐蚀掉表面的SiO2或SiNx薄膜，再在光波导表面的两侧制作金属电极。其中退火质子交换方法使得非寻常光的折射率ne增加，并使寻常光的折射率no降低，因而该波导只能传输非寻常光。

采用退火质子交换的方法所制作的铌酸锂光波导，通常都采用x切y传的方式，即铌酸锂衬底的晶向为x轴，光波导方向沿y轴，电场方向沿z轴，以便可以利用铌酸锂晶体最大的电光系数分量r33，以降低调制半波电压。这种x切y传的铌酸锂光波导，只能传输TE模(其电场分量平行于z轴)，而TM模(其电场分量垂直于z轴)则泄漏出光波导。因而采用质子交换技术在x切y传的铌酸锂基片制作出的芯片，所输出的光具有高的偏振消光比。

在实际应用中希望芯片的偏振消光比越高越好，但是TM模泄漏到铌酸锂衬底后，变成杂散光向各个方向传输，由于铌酸锂基片表面以及芯片端面的反射(反射率约14％)，该杂散光不可避免地有一部分重新进入到光波导中，从而影响芯片输出光的偏振消光比。

发明内容

本发明的目的克服现有技术存在的技术缺陷，提供一种铌酸锂波导芯片的制作方法及其器件，采用本发明方法可以提高铌酸锂光波导芯片的偏振消光比，工艺简单方便。

本发明的技术方案是：

一种铌酸锂光波导器件的制作方法，包括如下步骤：在x切铌酸锂基片上表面和下表面制作有增透作用的第一介质膜；在介质膜上沿Y轴方向刻蚀出光波导掩模窗口；在所述掩模窗口内的铌酸锂基片上表面上制作光波导；为所述光波导制作调制电极；对铌酸锂基片的光输入端面和光输出端面分别进行切割，在所述光输入端面和光输出端面分别制作增透作用的第二介质膜。

在对铌酸锂基片光输入端面和光输出端面进行切割后进一步进行端面抛光处理。

所述介质膜采用下组中至少之一方法来制作：溅射方法、电子束蒸发方法、化学气相沉积方法。

所述铌酸锂基片上表面制作光波导的方法采用退火质子交换方法。

所述介质膜包括多层增透膜。

一种铌酸锂光波导器件，包括铌酸锂基片、光波导、金属电极，所述铌酸锂基片的上表面和下表面设置有增透作用的第一介质膜，所述铌酸锂基片的光输入端面和光输出端面上均设置有增透作用的第二介质膜。

所述第一介质膜采用第一SiO2增透膜，所述第二介质膜采用第二SiO2增透膜。

所述第一SiO2增透膜、第二SiO2增透膜是单层介质膜；当所述铌酸锂光波导器件用于1310nm波段时，所述第一SiO2增透膜和第二SiO2增透膜的厚度均设置于140nm至310nm范围内，优选为225nm；当所述铌酸锂光波导器件用于1550nm波段时，所述第一SiO2增透膜和第二SiO2增透膜的厚度均设置于160nm至360nm范围内，优选为267nm。

所述所述第一介质膜、第二介质膜是多层介质膜。

所述第一介质膜、第二介质膜均为折射率1.45的SiO2增透膜和折射率为1.38的MgF2增透膜组成的双层介质膜；当所述铌酸锂光波导器件用于1310nm波段时，所述SiO2增透膜的厚度设置于140nm至210nm范围内，优选为177nm，所述MgF2增透膜的厚度设置于50nm至70nm范围内，优选为59nm；当所述铌酸锂光波导器件用于1550nm波段时，所述SiO2增透膜的厚度设置于160nm至240nm范围内，优选为200nm，所述MgF2增透膜的厚度设置于60nm至100nm范围内，优选为80nm。

本发明具有如下优点：

1)本发明在铌酸锂基片的表面，包括上表面以及下表面，制作SiO2增透膜，再直接利用上表面增透膜作为掩模进行光波导制作，该增透膜能使从光波导泄漏的TM模透射出基片，以避免被表面反射重新回到光波导，以提高输出光的偏振消光比；