一种带有金属衬底的微型集成波导分束器件及其加工制备方法技术

本发明专利技术公开一种带金属衬底的微型集成波导分束器，包含以下组件：纳米天线、波导层、耦合层及金属衬底。所述的纳米天线采用高折射率的纯电介质材料。所述的纳米天线尺寸与入射光波长同量级。所述的耦合层根据工作波长，满足FP共振条件。本发明专利技术还公开一种制备所述的带金属衬底的微型集成波导分束器的微纳米加工方法，包含以下步骤：硅片清洗、镀金膜、退火、镀SiO2膜、镀Si膜、样品清洗、光刻、镀Si膜与剥离、样品清洗、离子束刻蚀加工。

A miniature integrated waveguide splitter with metal substrate and its fabrication method

The invention discloses a micro integrated waveguide beam splitter with a metal substrate, which comprises the following components: a nanometer antenna, a waveguide layer, a coupling layer and a metal substrate. The nano antenna is made of pure dielectric material with high refractive index. The size of the nano antenna is of the same magnitude as the wavelength of incident light. The coupling layer satisfies the FP resonance condition according to the working wavelength. The invention also discloses a micro-nano processing method for preparing the micro-integrated waveguide beam splitter with metal substrate, which comprises the following steps: silicon wafer cleaning, gold plating, annealing, SiO2 coating, Si coating, sample cleaning, photolithography, Si coating and stripping, sample cleaning, ion beam etching.

【技术实现步骤摘要】
一种带有金属衬底的微型集成波导分束器件及其加工制备方法
本专利技术涉及微纳米集成光子器件，具体涉及一种带有金属衬底的微型集成波导分束器件及其制备方法。技术背景微纳米集成光子器件在光芯片领域具有巨大的应用潜力。微纳米集成光子器件首先要解决的问题是对自由空间入射波进行耦合和分束路由。广泛使用的方法采用表面等离激元结构进行分束，核心分束组件采用金属材料。但表面等离激元结构无法避免金属的欧姆损耗，耦合效率和分束比低。
技术实现思路
本专利技术的目的在于提出一种核心分束组件为纯电介质的微型集成波导分束器件，克服等离激元分束结构损耗大、耦合效率低、分光比低的缺点，实现一个结构特征尺寸小、无损耗、耦合效率以及分束比高的微型集成分束器件。本专利技术提出的一种带有金属衬底的微型集成波导分束器件，从顶部到底部，依次包含以下组件：①高折射率介质纳米天线。其特征在于，所述的高折射率介质纳米天线由一对耦合在一起的折射率相同、尺寸不相同的高折射率介质纳米天线组成，两个纳米天线的尺寸及相互之间的距离，针对不同波长分别满足干涉相长或相消条件，所述的高折射率介质纳米天线是核心分束组件。所述的相长或相消条件的达成来自两本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种带有金属衬底的微型集成波导分束器件，其特征在于，从顶部到底部，依次包含以下组件：①高折射率介质纳米天线；所述的高折射率介质纳米天线由一对耦合在一起的折射率相同、尺寸不相同的高折射率介质纳米天线组成，两个纳米天线的尺寸及相互之间的距离，针对不同波长分别满足干涉相长或相消条件，所述的高折射率介质纳米天线是核心分束组件；所述的相长或相消条件的达成来自两方面的相位差：a. 由于天线尺寸不同，共振存在初始相位差；b. 相互之间由传播引起的光程相位差；②波导层；所述的波导为SOI（Silicon On Insulator）光波导，波导材料为Si，绝缘体材料为SiO2；③耦合层；所述的耦合层同时做为...

【技术特征摘要】
1.一种带有金属衬底的微型集成波导分束器件，其特征在于，从顶部到底部，依次包含以下组件：①高折射率介质纳米天线；所述的高折射率介质纳米天线由一对耦合在一起的折射率相同、尺寸不相同的高折射率介质纳米天线组成，两个纳米天线的尺寸及相互之间的距离，针对不同波长分别满足干涉相长或相消条件，所述的高折射率介质纳米天线是核心分束组件；所述的相长或相消条件的达成来自两方面的相位差：a.由于天线尺寸不同，共振存在初始相位差；b.相互之间由传播引起的光程相位差；②波导层；所述的波导为SOI（SiliconOnInsulator）光波导，波导材料为Si，绝缘体材料为SiO2；③耦合层；所述的耦合层同时做为SOI波导的绝缘体，材料为SiO2；④金属衬底；所述的金属衬底，材料为金、银或铝，厚度大于50微米。2.如权利要求1所述的带有金属衬底的微型集成波导分束器件，其特征在于，所述核心分束组件采用全电介质纳米天线，用做纳米天线材料的折射率为3-4.5，如Si。3.如权利要求1所述的带有金属衬底的微型集成波导分束器件，其特征在于，所述波导层和所述金属衬底之间通过所述耦合层连接，所述耦合层厚度根据工作波长确定，满足FP共振条件。4.如权利要求1所述的带有金属衬底的微型集成波导分束器件，其特征在于，入射波为线偏振平面波，沿所述波导层平面的垂直方向入射，入射波的电场偏振方向垂直于所述介质纳米天线。5.如权利要求1所述的带有金属衬底的微型集成波导分束器件，其特征在于，所述高折射率介质纳米天线的尺寸与入射波长在同一数量级；所述高折射率介质纳米天线的尺...

【专利技术属性】
技术研发人员：王宗鹏，陈基根，钟文武，林志萍，申士杰，
申请(专利权)人：台州学院，
类型：发明
国别省市：浙江,33