本发明专利技术涉及一种电光调制器结构，它包括埋入器件中的一组附加偏压电极，用于施加偏压以设置工作点。由此用于调制输入光信号的射频电极可以在零直流偏压下工作，减小了非密封包装中可能存在的电化及其他效应造成的电极腐蚀。偏压电极至少与基片以缓冲层部分分隔，在一种实施方式中该缓冲层电导率较低。该导电缓冲层会减小偏压电极带来的光学损耗，也会减小直流漂移。
【技术实现步骤摘要】
本专利技术涉及双光子微细加工的三维超分辨衍射光学器件及其设计方法。技术背景随着微纳技术应用领域的飞速发展，人们对微细加工的要求不仅向缩小尺寸和提高精度方 向进行，而且越来越向着加工多样化和器件三维化方面发展。针对后两项要求，二十世纪九十 年代中后期正式兴起的飞秒激光双光子微细加工方法成为对传统微纳加工技术的重要补充。飞秒激光双光子微细加工技术涉及现代光学、电子学、激光技术、精密仪器、计算机技术 及智能控制等
，已成为近来微纳加工技术的一个研究热点。现有的飞秒激光双光子微 细加工系统如图l所示，主要结构包括飞秒激光器、光路开关、光束衰减器件、扩束器、全反 射镜、显微物镜、微动台等。飞秒激光双光子微细加工原理是通过计算机控制程序控制微动台的移动，使得飞秒激光束的聚焦点在光刻胶体内按预定路径进行扫描，并在预定位 置打开光闸，使得焦点处产生瞬时超强光场，引发该处光刻胶发生双光子聚合反应，并能在随 后的显影过程中得以保留下来(负胶)或被冲洗掉(正胶)。在完成全部路径的扫描后，对光刻胶进 行显影即可得到所需的微细结构。因此，每次打开光闸所得到的聚合点即为最小成型物，该点 的空间尺寸即直接反应了双光子微细加工系统的加工分辨率。在现有的飞秒激光双光子微细加工系统中，由于受衍射现象的限制，其加工分辨率难以进 一步提高。目前为提高加工分辨率所采取的方法通常有提高显微物镜的数值孔径、采用浸液式 加工方法、减小入射激光功率和缩短单点曝光时间等。前两种方法依赖于显微物镜生产厂商所 提供的器件，而且目前物镜数值孔径已难以继续提高，后两种调节工艺参数的方法实际上只能 无限接近现有系统的理论分辨率，无法在实质上提高双光子加工分辨率。在另一方面，光瞳滤波方法通过在光路中加入特制的衍射光学器件，能够有效地改善成像 分辨特性，提高光学系统分辨率。通常情况下，衍射光学器件的不同区域对入射光具有不同的 透过率和相移量，平面波经过该衍射器件后振幅和相位就会相应地发生变化，最终经过聚焦得 到的焦斑光强分布也将发生相应的变化，对衍射器件进行合理设计便可实现分辨率增强。衍射 光学器件一般分为纯相位型、纯振幅型及相位振幅混合型三类。现有的研究证实纯相位型衍射 器件可获得最大的衍射效率和设计自由度，Ando Hideo则进一步说明对于同心环形纯相位型衍 射器件，仅当入射光经过相邻区域后相位相差^时可以得到最优的分辨率增强效果(Jpn. J. Appl.25。C下处于约1017-1019 Q-cm范围内。下緩冲层1180、 1186通常采用多种已知方法中 的一种制成，如真空沉积、离子辅助真空沉积、賊射或化学气相沉积(CVD)。下緩冲 层1180、 1186的厚度通常在约0.05-1 pm范围内，更常见的是在约0.1-0.5 pm范围内。 如果下緩冲层采用Si02制成，则在沉积之后可能需要经历退火步骤。根据本专利技术的一种实施方式，电光器件1100的加工方法是首先沉积下緩冲层材 料并随后进行退火和蚀刻，以形成下分支緩冲层1180、 1186,之后是沉积偏压电极材料 并随后进行蚀刻，以形成偏压电极1170、 1172、 1174、 1176。此外，有利的是，上方分支部分1170b、 1176b形成了部分盖，从而减小了光学损 耗。此外，分支部分1170b、 1176b的内侧底部拐角可分别用于将所施加的电场会聚至 底层波导526、 524上。参见附图说明图12,图中示出了根据本专利技术另一种实施方式的电光器件的截面图。电光器 件1200包括基片510、第一光波导524和第二光波导526、射频信号电极540、射频接 地电极542、 544、上緩冲层550、渗漏层560、第一偏压信号电极1270和第二偏压信号 电极1276、偏压接地电极1272、 1274以及下緩冲层1280、 1286。基片510、第一光波导524和第二光波导526、射频信号电极540、射频接地电极 542、 544、上緩冲层550和渗漏层560均如上文所迷。第一偏压信号电极1270、第二偏压信号电极1276、第一偏压接地电极1274和第 二偏压接地电极1272均由基片510支7泉。偏压电极1270、 1272、 1274、 1276是用于在 光波导两端施加低频或直流电压的偏压电极结构的组成部分。第一偏压信号电极1270 和第二偏压信号电极1276二者中的每一个均分别包括下分支部分1270a、 1276a和部分 盖部分1270b、 1276b。部分盖部分1270b、 1276b分别至少部分延伸至緩冲层1280、 1286 上方。偏压电极1270、 1272、 1274、 1276中的每一个通常均由高电阻率材料制成，如氮 化硅钽(TaSiN)、非晶硅(Si)、氧化铟(ln203 )、氧化锡(Sn02)、氧化锌(ZnO )等。采用高电阻率材料可使偏压电极1270、 1272、 1274、 1276在低频下具有导电性， 而在高频下起介电作用。因此，偏压电极对由射频电极生成的电场有效透明。偏压电极 材料的合适的电阻率值处于射频电极材料与基片的电阻率值之间。例如，TaSiN在25°C 下的电阻率通常处于约104-106 0《111范围内，即处于 2.3xlO-6Q-cm( Au)和~1.3xl017 Q -cm ( LiNb03)之间。偏压电极材料在25°C下，电阻率优选处于约l-108 Q-cm范围 内，更优选处于约10M(^Q-cm之间，最优选处于约104-106 。-011之间。确定该优选范 围的依据是电阻率较低的材料通常可实现更快的响应时间，而电阻率较高的材料则会 由于偏压电极接近波导而使光学损耗减小。采用高电阻率偏压电极材料也可能会减小与 射频信号的耦合，从而减小射频信号电极的单位长度净射频损耗。每个偏压电极1270、 1272、 1274、 1276均可由用于制作渗漏层560的材料来制成，也可以采用不同的材料。 方便的是，当偏压电极1270、 1272、 1274、 1276和渗漏层用相同材料(如TaSiN)制 造时，加工工艺相对简单。偏压电极1270、 1272、 1274、 1276可以采用多种已知方法 中的一种进行加工，包括沉积和贼射。偏压电极1270、 1276的厚度通常处于约0.05-0.5 Hm范围内，更常见于约0.05-0.25 pm之间。下緩冲层1280、 1286分别用作光波导526、 524与偏压信号电极1270、 1276的上 覆的部分盖段之间的隔离层。因此，下緩冲层1280、 1286通常采用可透过感兴趣波长 (如1.55 ^un)光的材料制造。在一种实施方式中，下緩冲层1280、 1286采用基本不导 电的介电材料制成，如二氧化硅(Si02)或苯并环丁烯(BCB)。在另一种实施方式中， 下缓冲层1280、 1286则由介电材料制成，如Si02,对该材料采用溅射工艺，使之呈现 较小的固有电导率。而在又另一种实施方式中，下緩冲层1280、 1286由具有较小电导 率的介电材料制成，如掺有杂质或植入离子的Si02。通常，下緩冲层的电阻率在25。C 下处于约1017-10190-011范围内。下緩冲层1280、 1286通常采用多种已知方法中的一种 制成，如真空本文档来自技高网...
【技术保护点】
一种电光器件，其包括： 电光基片，在所述电光基片中形成光波导； 射频电极结构，其被布置用于在所述光波导中生成射频电场，所述射频电极结构包括第一射频电极； 第一缓冲层，其被布置在所述基片与所述第一射频电极之间； 偏压电极结构，其被布置用于在所述光波导中生成低频或直流电场，所述偏压电极结构包括第一偏压电极，所述第一偏压电极至少部分被布置在所述第一缓冲层与所述第一射频电极之间；以及 第二缓冲层，其被布置在所述第一射频电极与所述第一偏压电极之间。
【技术特征摘要】
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【专利技术属性】
技术研发人员：卡尔基萨，威廉J明福特，格伦德雷克，
申请(专利权)人：JDS尤尼弗思公司，
类型：发明
国别省市：US[美国]
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