[发明专利]多层膜、光学器件、光子集成电路器件和光收发器

说明书

多层膜、光学器件、光子集成电路器件和光收发器。一种多层膜包括单晶硅层、含有Zr的第一层、含有ZrO₂的第二层以及含有具有电光效应的钙钛矿氧化物的第三层。所述第一层、所述第二层和所述第三层按该顺序设置在所述单晶硅层的上方，并且所述多层膜对于要使用的波长是透明的。

技术领域

本公开涉及多层膜、光学器件、光子集成电路器件和光收发器。

背景技术

由于互联网协议(IP)数据业务快速增长，需要扩展光纤网络容量。另外，为了在空间上增加容纳光纤传输设备的效率，期望进一步缩小和集成光发射器和光接收器。因为硅(Si)波导具有强的光约束性，并且因为弯曲半径可以减小至约10μm，所以Si光子集成电路器件已被应用于光发射器和光接收器。

由Si波导形成的Si调制器根据载流子浓度的变化利用Si的折射率变化来调制光，该现象被称为载流子等离子体效应(carrier plasma effect)或电折射效应(electrorefractive effect)。然而，由于Si调制器的折射率变化小于基于电光效应的铌酸锂(LiNbO₃，缩写为LN)调制器的折射率变化，因此Si调制器的调制效率可能不足。为此原因，LN调制器是目前的主流。

对于可以集成在Si光子回路中的光调制器的材料，有机材料(即，具有比LiNbO₃高的电光效应的聚合物材料)是有前途的。如图1中例示的，已经提出了使用狭缝波导(slotwaveguide)221的光调制器。参见例如以下提出的专利文献1。狭缝波导的两个邻近条纹220之间的间隙223被填充有电光聚合物222。

相关出版物

专利文献1：美国专利No.7643714

非专利文献1：D.Rezzonico等人的“Photostabililty studies of pi-conjugated chromophores with resonant and nonresonant light excitation forlong-life polymeric telecommunication devices”(J.Opt.Soc.Am.B.,第24卷第9期，2199-2207页，2007年)。

发明内容

要解决的技术问题

尽管电光聚合物适用于Si光子集成电路，但因为对长期可靠性的担忧，尚未将它们投入实际使用。事实上，在以上提出的非专利文献1中已经报道，当作为光纤通信频带之一的1550nm频带中的强光束在含氧大气中通过电光聚合物波导传输时，发生光致氧化(photooxidation)。光致氧化造成聚合物材料劣化，因此造成调制特性和光学性能劣化。

本发明的目的之一是提供可以被集成在光子集成电路中并具有长期可靠性的多层膜以及使用这样的多层膜的光学器件。

技术解决方案

根据本公开的一方面，一种多层膜包括：单晶硅层；含有Zr的第一层；含有ZrO₂的第二层；以及含有具有电光效应的钙钛矿氧化物的第三层，所述第一层、所述第二层和所述第三层按该顺序设置在所述单晶硅层的上方。所述多层膜对于要使用的波长是透明的。

本发明的有益效果

可以实现可以被集成在光子集成电路中并具有长期可靠性的多层膜以及使用这样的多层膜的光学器件。

附图说明

图1是使用电光聚合物的常规狭缝波导的示意图；

图2是应用了实施方式的光学器件的光子集成电路器件的示意图；

图3是使用图2的光子集成电路器件的光收发器的示意性框图；

图4是具有第一实施方式的多层膜的狭缝波导的示意图；