一种基于多模干涉原理的椭圆形十字交叉波导的制作方法技术

一种基于椭圆形多模干涉原理的十字交叉波导的制作方法，包括以下步骤：(1)选择二氧化硅作为基底材料，上部生长一层硅片；(2)在硅片上进行融刻，制作基于多模干涉原理的椭圆形十字交叉波导的器件结构，包括竖向部分和横向部分，竖向部分和横向部分结构上完全一致，依次包括前端直波导区域、前端锥形模式匹配器区域、椭圆形多模干涉区域、后端锥形模式匹配器区域、后端直波导区域组成，横向和竖向部分垂直交叉且中心对称，对称中心在椭圆形多模干涉区域的中心；硅片的下部分保留硅基，同时椭圆形十字交叉波导的器件结构完全掩埋于二氧化硅中。本发明专利技术串扰和损耗抑制效果好、结构紧凑、制作工艺简单、易于实现、且通用性、鲁棒性好、成本低廉。

Method for making elliptical crossed waveguide based on multimode interference principle

A method of making cross elliptical waveguide multimode interference based on the principle, which comprises the following steps: (1) silicon dioxide is selected as the base material, the growth of a layer of silicon wafer; (2) melt engraved on the silicon wafer, making the device structure elliptical cross waveguide multimode interference based on the principle, including the vertical part and a horizontal part the vertical and lateral part, identical part structure, including front straight waveguide region, nose cone pattern matching region, oval multimode interference region, back cone pattern matching device area, rear straight waveguide regions, the transverse and vertical vertical cross part and the center of symmetry, symmetry interference area in the center of the oval under multimode; part of the reservation of silicon silicon wafer, and elliptical cross waveguide device structure completely buried in SiO2 . The invention has the advantages of good crosstalk and loss suppression effect, compact structure, simple manufacturing process, easy realization, versatility, good robustness and low cost.

【技术实现步骤摘要】
一种基于多模干涉原理的椭圆形十字交叉波导的制作方法
本专利技术属于光通信
，尤其是用于集成光路，以及含有十字光波导的微纳米级集成光通信器件中，涉及一种基于多模干涉原理的椭圆形十字交叉波导的制作方法。
技术介绍
光波导是集成光路的基本单元，基于Silicon-On-Insulator(SOI)材料的光波导，因其所具有的约束光信号能力强、传输损耗低、制作工艺与标准COMS工艺兼容、可批量制作等优点，已成为集成光学器件和系统(特别是片上系统)中最常用的光波导材料。十字交叉光波导结构是光信号传输以及构建SOI基集成光学器件的常用结构，比如实现多通道的光通信、或是基于微环谐振腔的滤波和波分复用，必须使用大量的十字交叉波导单元。然而SOI结构的高折射率差会使其导模的空间角变的很大，从而使得光在光波导的交叉部位产生严重的散射。普通SOI基矩形十字交叉波导的单次损耗和串扰分别为1dB至1.5dB和-10dB至-15dB。很显然，光信号多次经过这种普通十字交叉波导所累积的损耗和串扰是难以接受的，因此，专利技术一种低串扰低损耗、结构紧凑、与标准微结构制作技术适配的波导交叉单元是非常有意义的。本专利本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种基于椭圆形多模干涉原理的十字交叉波导的制作方法，其特征在于：所述制作方法包括以下步骤：(1)选择二氧化硅作为基底材料，上部生长一层硅片；(2)在所述的硅片上进行融刻，制作基于多模干涉原理的椭圆形十字交叉波导的器件结构，所述器件结构包括竖向部分和横向部分，所述竖向部分和横向部分结构上完全一致，依次包括前端直波导区域、前端锥形模式匹配器区域、椭圆形多模干涉区域、后端锥形模式匹配器区域、后端直波导区域组成，所述横向和竖向部分垂直交叉且中心对称，对称中心在椭圆形多模干涉区域的中心；所述硅片的下部分保留硅基，同时椭圆形十字交叉波导的器件结构完全掩埋于二氧化硅中。

【技术特征摘要】
1.一种基于椭圆形多模干涉原理的十字交叉波导的制作方法，其特征在于：所述制作方法包括以下步骤：(1)选择二氧化硅作为基底材料，上部生长一层硅片；(2)在所述的硅片上进行融刻，制作基于多模干涉原理的椭圆形十字交叉波导的器件结构，所述器件结构包括竖向部分和横向部分，所述竖向部分和横向部分结构上完全一致，依次包括前端直波导区域、前端锥形模式匹配器区域、椭圆形多模干涉区域、后端锥形模式匹配器区域、后端直波导区域组成，所述横向和竖向部分垂直交叉且中心对称，对称中心在椭圆形多模干涉区域的中心；所述硅片的下部分保留硅基，同时椭圆形十字交叉波导的器件结构完全掩埋于二氧化硅中。2.如权利要求1所述的一种基于椭圆形多模干涉原理的十字交叉波导的制作方法，其特征在于：所述步骤(1)中，选择厚度约为2微米的二氧化硅作为基底材料，上部生长一层厚度为0.3—0.34微米的硅片，所述二氧化硅和硅片的折射率分别为1.48和3.48。3.如权利要求1或2所述的一种基于椭圆形多模干涉原理的十字交叉波导的制作方法，其特征在于：所述步骤(2)中，在所述的硅片上进行融刻，制作厚度为0.2-0.24微米的基于多模干涉原理的椭圆形十字交叉波导的器件结构，下部分保留了约0.1-0.14微米厚的硅基，同时所述的厚度0.2-0.24微米的椭圆形十字交叉波导的器件结构完全掩埋于厚度约为1微米的二氧化硅中。4.如权利要求1或2所述的一种基于椭圆形多模干涉原理的十字交叉波导的制作方法，其特征在于：所述步骤(2)中，前端直波导区域的宽度选为0.45-0.5微米，锥形模式匹配器尺寸为小口宽度0.45-0.5微米，大口宽度1.18-1.26微米，长度为4-4.3微米，椭圆形多模干涉波导由长轴约为15微米，短轴约为0.9微米的椭圆结构截取中间段前后各保留约6.5微米的波导结构构成。5.如权利要求1或2所述的一种基于椭圆形多模干涉原理的十字交叉波导的制作方法，其特征在于：所述步骤(2)中，所述基于多模干涉原理的椭圆形十字交叉波导的器件结构设计方法包括：(2.1)假设椭圆型MMI耦合器的初始宽度为Wi，终止宽度为Wt，z代表光波的传输方向，椭圆型MMI耦合器的宽度方程为：其中长轴L代表椭圆型MMI耦合器的传播长度，而nr、nc分别代表椭圆型MMI耦合器芯层、包层的有效折射率；在工作波长为λ的椭圆型MMI区域支持m个模式的传输，其模式数为υ＝0,1,2,…,m-1，横向波数kυy、传输常数βυ的关系满足色散方程其中得到纵向传播常数βv：取椭圆宽口宽度为1.8微米则横向波数kυy与k0nr的...

【专利技术属性】
技术研发人员：乐孜纯，徐自力，孙琛，
申请(专利权)人：浙江工业大学，
类型：发明
国别省市：浙江,33