[发明专利]单片集成的中红外锗基微型谐振腔及其制作方法

权利要求书

1.一种单片集成的中红外锗基微型谐振腔，其特征是，包括：锗基光耦合器、悬空薄膜锗基波导、悬空薄膜锗基微型谐振腔，所述的锗基光耦合器与悬空薄膜锗基波导相连，用于实现外部光源与悬空薄膜锗基波导之间的中红外光的耦合；悬空薄膜锗基波导邻近悬空薄膜锗基微型谐振腔，通过倏逝场实现悬空薄膜锗基波导与悬空薄膜锗基微型谐振腔之间的中红外光的耦合；中红外光在悬空薄膜锗基微型谐振腔中产生共振，实现光场的增强输出。

2.如权利要求1所述的单片集成的中红外锗基微型谐振腔，其特征是，所述的光耦合器可以是锗基光栅耦合器，也可以是锗基倒锥耦合器；所述的悬空薄膜锗基波导的底部悬空，悬空薄膜锗基波导是矩形锗基波导，或者是脊型锗基波导，或者是亚波长介质包层的锗基波导。

3.如权利要求1所述的单片集成的中红外锗基微型谐振腔，其特征是，所述的悬空薄膜锗基微型谐振腔的底部悬空，悬空薄膜锗基微型谐振腔是基于全反射原理的锗基波导微环谐振腔，或者是基于回音壁原理的锗基微盘谐振腔，悬空薄膜锗基微型谐振腔仅包括一个锗基微型谐振腔，也可以由多个锗基微型谐振腔组合实现。

4.如权利要求1所述的单片集成的中红外锗基微型谐振腔，其特征是，所述的锗基光耦合器、悬空薄膜锗基波导、悬空薄膜锗基微型谐振腔设计制作在锗-绝缘体晶圆上，锗-绝缘体晶圆由顶部锗层、中部绝缘体层、和底部衬底层三层结构组成。

5.如权利要求1所述的单片集成的中红外锗基微型谐振腔，其特征是，所述的顶部锗层是锗材料，或者是硅锗材料，或者是锗锡材料；所述的中部绝缘体层材料的折射率低于锗，可以是氧化物玻璃，或者是氮化物玻璃，或者是硫化物玻璃，还可以由氧化物玻璃、氮化物玻璃、硫化物玻璃组合而成；所述的底部衬底层可以是硅材料，或者是锗材料。

6.一种单片集成的中红外锗基微型谐振腔制作方法，其特征是，将锗基集成器件主体制作在锗-绝缘体晶圆的顶部锗层上；锗基集成器件下面的中部绝缘体层被氢氟酸去除，底部衬底层不溶于氢氟酸，为器件提供支撑，锗基集成器件主体包括悬空薄膜锗基波导、悬空薄膜锗基微型谐振腔，在悬空薄膜锗基波导、悬空薄膜锗基微型谐振腔之间制作倏逝场，中红外光通过锗基光耦合器耦合进悬空薄膜锗基波导，悬空薄膜锗基波导制作于邻近悬空薄膜锗基微型谐振腔，通过倏逝场实现悬空薄膜锗基波导与悬空薄膜锗基微型谐振腔之间的中红外光的耦合，中红外光在悬空薄膜锗基微型谐振腔中产生共振，实现光场的增强，最后，悬空薄膜锗基波导中传播的中红外光通过锗基光耦合器耦合出去。

7.如权利要求6所述的单片集成的中红外锗基微型谐振腔制作方法，其特征是，所述的锗基集成器件可以是采用电子束曝光结合刻蚀完成，或者是采用光刻结合刻蚀完成，或者是采用聚焦离子束制作完成。

8.如权利要求6所述的单片集成的中红外锗基微型谐振腔制作方法，其特征是，通过悬空薄膜锗基波导和微型谐振腔两侧均具有微米孔结构使氢氟酸能够进入中部绝缘体层进行刻蚀。