一种全光开关及其制作方法技术

本发明专利技术提供一种全光开关及其制作方法，全光开关包括下层的二氧化硅层和形成在二氧化硅层上的第一分路器、第一波导、第二波导和第二分路器；第一波导和第二波导平行设置形成平行波导结构，第一、二分路器分别连接在平行波导结构的入光端和出光端，在二氧化硅层上设有开口向上的窗口，第二波导的部分悬设在窗口上。制作方法为：提供一基体(包括下层的二氧化硅层和上层的硅结构层)；对硅结构层进行图案化形成第一、二分路器及平行波导结构；对二氧化硅层进行图案化形成开口向上的窗口。本发明专利技术的全光开关由于采用平行波导结构，其中一个波导部分悬设的结构，因此器件成本低，尺寸小，响应速度快，低功耗等优点。

【技术实现步骤摘要】

本专利技术涉及开关器件制造
，尤其涉及一种全光开关及其制作方法。
技术介绍
为了满足现代社会对未来通信系统需要具备高速信息传输、低能耗的要求，光纤通信系统正在经历着由光电混合网络向全光网络的转变。光开关可以实现光束在时间、空间、波长上的切换，主要应用于全光层的路由选择、波长选择、光交叉连接及自愈保护等功能，是光纤通信、光信息处理等光信息系统的关键器件之一。作为全光交换的核心器件，全光开关的作用日益突出，同时，对全光开关的开关速度、尺寸、成本等指标也提出了更高的要求。
技术实现思路
本专利技术提供一种全光开关及其制作方法，全光开关由于采用平行波导结构，其中一个波导部分悬设的结构，因此器件成本低，尺寸小，响应速度快，低功耗等优点，对于光纤通信、光信息处理等光信息系统具有重要的应用价值。第一方面，本专利技术提供一种全光开关，包括：下层的二氧化硅层和形成在所述二氧化硅层上的第一分路器、第一波导、第二波导和第二分路器；所述第一波导和第二波导平行设置形成平行波导结构，所述第一分路器和第二分路器分别连接在所述平行波导结构的入光端和出光端，在所述二氧化硅层上设有开口向上的窗口，所述第二波导的部分悬设在所述窗口上。优选的，所述第一波导和所述第二波导的长度为200微米，所述第一波导和所述第二波导之间的间隔为50微米，所述第二波导悬设在所述窗口上的悬空部分的长度大于0，小于30微米。优选的，还包括位于所述二氧化硅层下的硅衬底层。第二方面，本专利技术还提供一种所述的全光开关的制作方法，包括：提供一基体；所述基体包括下层的二氧化硅层和上层的硅结构层；对所述硅结构层进行图案化形成第一分路器、第二分路器以及平行波导结构；所述平行波导结构包括平行设置的第一波导和第二波导；对所述二氧化硅层进行图案化形成开口向上的窗口。优选的，对所述硅结构层进行图案化形成第一分路器、第二分路器以及平行波导结构，包括：在所述硅结构层上涂覆光刻胶层；对所述光刻胶层进行曝光显影得到光刻胶保留区域和光刻胶去除区域；刻蚀所述光刻胶保留区域的硅结构层，得到所述第一分路器、第二分路器以及平行波导结构。优选的，对所述光刻胶层进行曝光显影得到光刻胶保留区域和光刻胶去除区域，包括：利用深紫外光刻对所述光刻胶层进行曝光显影得到光刻胶保留区域和光刻胶去除区域。优选的，刻蚀所述光刻胶保留区域的硅结构层，得到所述第一分路器、第二分路器以及平行波导结构，包括：利用等离子体干法刻蚀方法刻蚀所述光刻胶保留区域的硅结构层，得到所述第一分路器、第二分路器以及平行波导结构。优选的，对所述二氧化硅层进行图案化形成开口向上的窗口，包括：在所述二氧化硅层上涂敷光刻胶层；对所述光刻胶层进行曝光显影得到光刻胶保留区域和光刻胶去除区域；刻蚀所述光刻胶保留区域的掩埋氧化物层，得到所述开口向上的窗口。优选的，对所述硅结构层进行图案化形成第一分路器、第二分路器以及平行波导结构之后，对所述二氧化硅层进行图案化形成开口向上的窗口之前，所述方法还包括：利用等离子体增强化学气相沉积法在所述平行波导结构上沉积一层SiO2包层。优选的，所述方法还包括：利用等离子体增强化学气相沉积法在所述SiO2包层上沉积上一层三氧化二铝层。由上述技术方案可知，本专利技术的全光开关由于采用平行波导结构，其中一个波导部分悬设的结构，因此器件成本低，尺寸小，响应速度快，低功耗等优点，对于光纤通信、光信息处理等光信息系统具有重要的应用价值。附图说明图1为本专利技术一实施例提供的全光开关的结构示意图；图2为本专利技术全光开关只通入信号光时的全光开关的侧视图；图3为本专利技术全光开关通入信号光和控制光时的全光开关的侧视图；图4为本专利技术一实施例提供的全光开关的制作方法的流程图。附图标记说明硅衬底层1二氧化硅层2第一分路器3第二分路器4第一波导5第二波导6窗口7具体实施方式下面结合附图和实施例，对本专利技术的具体实施方式作进一步详细描述。以下实施例用于说明本专利技术，但不用来限制本专利技术的范围。如图1-图3所示，本专利技术实施例的一种全光开关，包括：下层的二氧化硅层2和形成在所述二氧化硅层2上的第一分路器3、第一波导5、第二波导6和第二分路器4；所述第一波导5和第二波导6平行设置形成平行波导结构，所述第一分路器3和第二分路器4分别连接在所述平行波导结构的入光端和出光端，在所述二氧化硅层2上设有开口向上的窗口7，所述第二波导6的部分悬设在所述窗口7上。在一种具体实施例中，第一分路器3和第二分路器4可以为3dB分路器。如图2所示，为全光开关输入信号光，信号光直接由左至右(即从入光端到出光端)进入全光开关，先通过第一分路器3分为光强1：1的两束光分别通入第一波导5和第二波导6，再经第二分路器4耦合输出。当全光开关只输入信号光时，第二波导不发生改变，第一波导中的信号光与第二波导中的信号光在出光端相位相同，因而可以实现光信号的输出，故全光光开关处于“打开”状态(如图2)；当为全光开关同时通入信号光与控制光信号时，通入的控制光信号在第二波导6的悬空部分(所述第二波导6的悬设在所述窗口7上的部分)满足谐振条件时，如图3所示，第二波导6在光梯度力的作用下向下发生形变，从而产生非线性效应,第二波导6的有效折射率随之发生变化,导致信号光的相位发生改变，两路光信号在出光端相位相差180°，两路信号处于“相消”的状态，因此全光光开关处于“关闭”状态(如图3)，从而实现光路的切换。在实验中，利用小功率宽谱光(1520nm-1600nm)来检测全光开关中光路的切换。本专利技术的全光开关由于采用平行波导结构，其中一个波导部分悬设的结构，因此器件成本低，尺寸小，响应速度快，低功耗等优点，对于光纤通信、光信息处理等光信息系统具有重要的应用价值。作为一种优选实施例，所述第一波导5和所述第二波导6的长度为200微米，所述第一波导5和所述第二波导6之间的间隔为50微米，所述第二波导6悬设在所述窗口7上的悬空部分的长度大于0，小于30微米，最优为18微米，该长度情况下，本专利技术全光开关的消光比值最大，光开关性能达到最佳。所述第一波导5和第二波导6的横截面尺寸为450纳米*110纳米。为了对上述结构进行支撑，作为一种优选实施例，还包括位于所述二氧化硅层2下的硅衬底层1。图4为本专利技术一实施例提供的全光开关的制作方法的流程图。如图4所示，本专利技术的一种所述的全光开关的制作方法，包括：S41、提供一基体；所述基体包括下层的二氧化硅层和上层的硅结构层；S42、对所述硅结构层进行图案化形成第一分路器、第二分路器以及平行波导结构；所述平行波导结构包括平行设置的第一波导和第二波导；S43、对所述二氧化硅层进行图案化形成开口向上的窗口。利用本专利技术方法制作的全光开关具有平行波导结构，其中一个波导部分悬设的结构，因此器件成本低，尺寸小，响应速度快，低功耗等优点，对于光纤通信、光信息处理等光信息系统具有重要的应用价值。作为一种优选实施例，步骤S42，包括：在所述硅结构层上涂覆光刻胶层；对所述光刻胶层进行曝光显影得到光刻胶保留区域和光刻胶去除区域；刻蚀所述光刻胶保留区域的硅结构层，得到所述第一分路器、第二分路器以及平行波导结构。作为一种优选实施例，对所述光刻胶层进行曝光显影得到光刻胶保留区域和光刻胶去除区域，包括：利用深紫外光刻对所述光刻胶层进行曝光显影本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种全光开关，其特征在于，包括：下层的二氧化硅层和形成在所述二氧化硅层上的第一分路器、第一波导、第二波导和第二分路器；所述第一波导和第二波导平行设置形成平行波导结构，所述第一分路器和第二分路器分别连接在所述平行波导结构的入光端和出光端，在所述二氧化硅层上设有开口向上的窗口，所述第二波导的部分悬设在所述窗口上。

【技术特征摘要】
1.一种全光开关，其特征在于，包括：下层的二氧化硅层和形成在所述二氧化硅层上的第一分路器、第一波导、第二波导和第二分路器；所述第一波导和第二波导平行设置形成平行波导结构，所述第一分路器和第二分路器分别连接在所述平行波导结构的入光端和出光端，在所述二氧化硅层上设有开口向上的窗口，所述第二波导的部分悬设在所述窗口上。2.根据权利要求1所述的全光开关，其特征在于，所述第一波导和所述第二波导的长度为200微米，所述第一波导和所述第二波导之间的间隔为50微米，所述第二波导悬设在所述窗口上的悬空部分的长度大于0，小于30微米。3.根据权利要求1或2所述的全光开关，其特征在于，还包括位于所述二氧化硅层下的硅衬底层。4.一种权利要求1-3中任一项所述的全光开关的制作方法，其特征在于，包括：提供一基体；所述基体包括下层的二氧化硅层和上层的硅结构层；对所述硅结构层进行图案化形成第一分路器、第二分路器以及平行波导结构；所述平行波导结构包括平行设置的第一波导和第二波导；对所述二氧化硅层进行图案化形成开口向上的窗口。5.根据权利要求4所述的方法，其特征在于，对所述硅结构层进行图案化形成第一分路器、第二分路器以及平行波导结构，包括：在所述硅结构层上涂覆光刻胶层；对所述光刻胶层进行曝光显影得到光刻胶保留区域和光刻胶去除区域；刻蚀所述光刻胶保留区...

【专利技术属性】
技术研发人员：范鑫烨，白成林，张霞，房文敬，王欢欢，王秋国，
申请(专利权)人：聊城大学，
类型：发明
国别省市：山东;37