一种改善温度均匀性的光学器件及其制造方式制造技术

本发明专利技术涉及一种改善温度均匀性的光学器件及其制造方式，一种改善温度均匀性的光学器件，包括：硅底层、氧化埋层、脊形波导结构、介质材料层和热电阻材料层；氧化埋层位于硅底层的上方；脊形波导结构位于氧化埋层的上方；介质层覆盖脊形波导结构；热电阻材料层覆盖在介质材料层上对应脊形波导结构；在光信号传播的方向上，位于上游的热电阻材料层的宽度大于位于下游的热电阻材料层的宽度以使位于上游的热电阻材料层的局部电阻小于位于下游的热电阻材料层的局部电阻。本发明专利技术的有益效果是：通过对热电阻的改进,从而改善光学器件的温度均匀性。性。

【技术实现步骤摘要】
一种改善温度均匀性的光学器件及其制造方式


[0001]本专利技术涉及光学器件
，尤其涉及一种改善温度均匀性的光学器件及其制造方式。

技术介绍

[0002]温度控制在硅光子收发器件的应用中非常重要。由于硅光子器件对温度敏感，其性能随温度变化而显著变化，因此保持稳定的温度有助于确保器件的一致性能。受到温度影响的性能包括波长及光功率等参数，这些参数随温度变化而发生变化。温度控制有助于维护其波长及光功率的稳定性，对于维护光通信标准及保持可靠的通信链路至关重要。
[0003]就硅光子收发器件中的弗朗茨
·
凯尔迪什调制器(Franz
‑
Keldysh modulator)应用而言，温度的产生来自两个主要的源头。
[0004]一个是额外制造上去的热电阻(又称为加热器)，用来控制调制器的温度,见图1热电阻不同的功率产生不同的温度。利用工作波长与温度的线性关系，热电阻得以进一步控制调制器的工作波长,见图2不同的温度对应不同的工作波长。这是刻意造成的，是可控性的。
[0005]另一个产生温度的源头是调制器在工作时本身产生的热量，这个则是非刻意造成的，也难以控制的。测量调制器本身因工作时产生的温度，通常会发现温度分布在调制器吸收光讯号而产生了光电流的地方，因为光电流再加上工作电压的情况下，即产生了热量。温度最高的地方通常是光刚进入调制器(即输入端)的地方,见图3和图4。具体的，不同位置的温度可以对照到图5中。
[0006]受调制器在工作时本身产生的热量的影响，这种温度的不均匀性造成工作波长在较大的范围内产生变异。

技术实现思路

[0007]本专利技术的目的在于提供改善温度均匀性的光学器件及其制造方式，通过对热电阻的改进，根据调制器本身产生的温度分布，去设计热电阻局部地区的不同电阻值，产生局部地区的不同温度，以达到温度补偿的效果，因此大幅改善调制器本身的温度不均匀分布的现象，改善由于温度不均匀造成的工作波长的较大范围的变异。
[0008]为实现上述目的，本专利技术提供如下技术方案：
[0009]一种改善温度均匀性的光学器件，包括：硅底层、氧化埋层、脊形波导结构、介质材料层和热电阻材料层；氧化埋层位于硅底层的上方；脊形波导结构位于氧化埋层的上方；介质层覆盖脊形波导结构；热电阻材料层覆盖在介质材料层上对应脊形波导结构；
[0010]在光信号传播的方向上，位于上游的热电阻材料层的宽度大于位于下游的热电阻材料层的宽度以使位于上游的热电阻材料层的局部电阻小于位于下游的热电阻材料层的局部电阻。
[0011]作为本专利技术进一步的方案：热电阻材料层包括：位于脊形波导结构的顶面的顶热
电阻材料部、位于脊形波导结构的侧面的侧热电阻材料部和从侧热电阻材料部的底部向外延伸的底热电阻材料部；
[0012]在光信号传播的方向上，底热电阻材料部的宽度逐渐减小。
[0013]作为本专利技术进一步的方案：在光信号传播的方向上，底热电阻材料部的高度相等。
[0014]作为本专利技术进一步的方案：在光信号传播的方向上，顶热电阻材料部的各个截面面积相同且侧热电阻材料部的各个截面面积相同。
[0015]作为本专利技术进一步的方案：在光信号传播的方向上，底热电阻材料部的宽度基于调制器不同位置的自发热温度与调制器的工作波长对应的温度确定。
[0016]作为本专利技术进一步的方案：热电阻材料层采用TiN制成。
[0017]一种改善温度均匀性的光学器件的制造方法，包括以下步骤：
[0018]提供硅底层；
[0019]在硅底层的表面形成氧化埋层；
[0020]在氧化埋层上形成芯层；
[0021]设置第一光刻胶层，并以第一光刻胶层为掩膜，刻蚀芯层形成脊形波导结构；
[0022]清除第一光刻胶层在脊形波导结构上形成介质材料层；
[0023]在介质材料层上形成初始热电阻材料层，其中初始热电阻材料层覆盖介质材料层；
[0024]选择性的去除部分的初始热电阻材料层以形成最终的热电阻材料层，其中，对于最终的热电组材料层，在光信号传播的方向上，位于上游的热电阻材料层的宽度大于位于下游的热电阻材料层的宽度以使位于上游的热电阻材料层的局部电阻小于位于下游的热电阻材料层的局部电阻。
[0025]作为本专利技术进一步的方案：热电阻材料层包括：位于脊形波导结构的顶面的顶热电阻材料部、位于脊形波导结构的侧面的侧热电阻材料部和从侧热电阻材料部的底部向外延伸的底热电阻材料部；
[0026]在选择性的去除部分的初始热电阻材料层时，通过控制在光信号传播的方向上底部热电阻材料部的宽度实现热电阻材料层的宽度的变化。
[0027]作为本专利技术进一步的方案：在选择性的去除部分的初始热电阻材料层时，在光信号传播的方向上，顶热电阻材料部的各个截面面积相同。
[0028]作为本专利技术进一步的方案：在选择性的去除部分的初始热电阻材料层时，在光信号传播的方向上，侧热电阻材料部的各个截面面积相同。
[0029]本专利技术的有益之处在于：通过对热电阻的改进,从而改善光学器件的温度均匀性。
[0030]参考说明书的具体实施例，调制器在工作时，因为温度不均匀产生的工作波长有6.2nm的变异(1534.8nm
–
1528.5nm)，在制作专利技术所述的热电阻，实施温度补偿之后，温度可以稳定在50+/
‑
0.5℃，因此工作波长变异可控制在+/
‑
0.6nm以内，大大提升了波长及光功率的稳定性，严谨的达到维护光通信的标准並保持更为可靠的通信链路。
[0031]根据调制器本身产生的温度分布，设计热电阻在调制器不同的位置，具有不同的宽度，可以适当的去补偿调制器的温度，因此其温度分布更加均匀一致,可以达到调制器稳定的工作波长及光功率的要求。
[0032]本专利技术的其他特点和优点将会在下面的具体实施方式、附图中详细的揭露。
附图说明
[0033]图1是调制器的热电阻不同的功率产生不同的温度的示意图；
[0034]图2是调制器不同温度对应不同的工作波长的示意图；
[0035]图3是调制器工作时，随光信号传播方向造成的温度高低的示意图，其中白色部分显示了光信号进入处的高温区域；
[0036]图4是调制器工作时的实际状态示意图，其中白色亮点显示了光信号进入处的高温区域；
[0037]图5是调制器的距离输入端的距离与调制器的温度对照的示意图；
[0038]图6是本专利技术的光学器件的俯视图，参考图3和图4视角；
[0039]图7是图6中的光学器件沿A
‑
A线处的剖视图；
[0040]图8是图6中的光学器件沿B
‑
B线处的剖视图；
[0041]图9是图6中的光学器件的示意图，示出了热电阻材料层的三个组成部分的尺寸；
[0042]图10是图6中的光学器件的自发热温度与工作温度以及由此确定的相本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种改善温度均匀性的光学器件，包括：硅底层、氧化埋层、脊形波导结构、介质材料层和热电阻材料层；所述氧化埋层位于所述硅底层的上方；所述脊形波导结构位于所述氧化埋层的上方；所述介质层覆盖所述脊形波导结构；所述热电阻材料层覆盖在所述介质材料层上对应所述脊形波导结构；其特征在于，在光信号传播的方向上，位于上游的所述热电阻材料层的宽度大于位于下游的所述热电阻材料层的宽度以使位于上游的所述热电阻材料层的局部电阻小于位于下游的所述热电阻材料层的局部电阻。2.根据权利要求1所述的一种改善温度均匀性的光学器件，其特征在于，所述热电阻材料层包括：位于所述脊形波导结构的顶面的顶热电阻材料部、位于所述脊形波导结构的侧面的侧热电阻材料部和从所述侧热电阻材料部的底部向外延伸的底热电阻材料部；在光信号传播的方向上，所述底热电阻材料部的宽度逐渐减小。3.根据权利要求2所述的一种改善温度均匀性的光学器件，其特征在于，在光信号传播的方向上，所述底热电阻材料部的高度相等。4.根据权利要求2所述的一种改善温度均匀性的光学器件，其特征在于，在光信号传播的方向上，所述顶热电阻材料部的各个截面面积相同且所述侧热电阻材料部的各个截面面积相同。5.根据权利要求2所述的一种改善温度均匀性的光学器件，其特征在于，在光信号传播的方向上，所述底热电阻材料部的宽度基于调制器不同位置的自发热温度与调制器的工作波长对应的温度确定。6.根据权利要求1所述的一种改善温度均匀性的光学器件，其特征在于，所述热电阻材料层采用TiN制成。7.一种改善温度均匀性的光学器件的制造方法...

【专利技术属性】
技术研发人员：龚正致，李超翰，廖世容，
申请(专利权)人：浙江光特科技有限公司，
类型：发明
国别省市：