[发明专利]基于二氧化硅/聚合物混合波导的跑道型微环光开关及其制备方法

说明书

一种基于二氧化硅/聚合物混合波导的跑道型微环光开关及其制备方法，属于二氧化硅/聚合物混合波导光集成芯片制备技术领域。从下至上由Si衬底、SiO₂下包层、聚合物芯层、聚合物上包层和金属电极组成；聚合物芯层由微环谐振部分和耦合部分组成；微环谐振部分由第一弯曲波导、第一直波导、第二弯曲波导和第二直波导顺次连接组成，构成跑道型结构；耦合部分由输入直波导、第三直波导和输出直波导组成，第二直波导和第三直波导构成定向耦合器；通过在金属电极上施加调制电压，可以实现光开关的功能。光开关具有损耗低、结构紧凑、低功耗、响应速度快、消光比大等优点，在光网络中起到光域优化、路由、保护以及功率均衡等作用。

技术领域

本发明属于二氧化硅/聚合物混合波导光集成芯片制备技术领域，具体涉及一种基于二氧化硅/聚合物混合波导的跑道型微环光开关及其制备方法。

背景技术

以光插分复用器(Optical Add Drop Multiplexer,OADM)和光交叉连接器(Optical Cross Connection,OXC)为代表的全光网络，采用光网络开关置换现使用的电网络开关，从而节省了光-电-光转换的步骤，提高了光通信的速度、带宽和容量。随着交互端口的增加，对光开关的尺寸和功耗都提出了更高的要求。目前市场常见的二氧化硅基平板光波导(Planar Lightwave Circuit,PLC)器件，具有低损耗、稳定性高、耦合效率高等优点。然而，二氧化硅基平板光波导(PLC)的热光系数仅为1.19×10^-5K^-1，用来制作有源光波导器件的功耗往往只有几十毫瓦，响应速度也是在几个毫秒的级别。目前常见的二氧化硅基平板光波导(PLC)的芯包折射率差为Δ＝0.75％，低折射率差导致芯层尺寸为6μm×6μm，最小弯曲半径为5mm，导致制备的器件尺寸较大，难以实现大规模集成。

发明内容

为了解决背景技术中的问题，本发明提出了一种基于二氧化硅/聚合物混合波导的跑道型微环光开关及其制备方法。聚合物材料具有着高于二氧化硅一个数量级的热光系数(-1.86×10^-4K^-1)，适合制作热光开关、可调谐滤波器等有源光子芯片。同时，聚合物做芯层往往具有更高的折射率，以二氧化硅为下包层，折射率差可以达到Δn＝2.5％～10％，使得器件尺寸、弯曲半径都远小于二氧化硅基平板光波导器件，易于实现大规模光子集成器件的制备。