边耦合器制造技术

本实用新型专利技术提供了一种边耦合器，包括：依次层叠设置的硅衬底、氧化硅埋层以及光波导层，其中，在所述硅衬底的厚度方向上，所述光波导层具有背离所述硅衬底一侧的第一表面，在所述第一表面上设置有第一凹槽和第二凹槽，一个或者多个波导嵌设于所述第一凹槽和所述第二凹槽之间的所述光波导层内；由于位于所述第一凹槽和所述第二凹槽之间的所述光波导层的正下方没有悬空结构或者悬臂梁结构，从而使得边耦合器的机械性能较高。并且在硅衬底的厚度方向上，所述第一凹槽和所述第二凹槽均从所述第一表面深入至硅衬底中，以对侧向光场进行限制，减少了边耦合器的光场泄露到硅衬底中，有利于提高边耦合器的光耦合效率。利于提高边耦合器的光耦合效率。利于提高边耦合器的光耦合效率。

【技术实现步骤摘要】
边耦合器


[0001]本技术涉及光子设备
，特别涉及一种边耦合器。

技术介绍

[0002]近年来，光子集成电路芯片能够有效降低光通信中模块的成本和功耗，是实现光互连的关键技术。典型单模硅光波导的模场是百纳米量级，而需要和光子集成电路芯片(例如硅光芯片)耦合对准的普通单模光纤的模场直径(Mode Field Diameter，MFD)是9
‑
10μm，两者之间存在较大模场失配，直接耦合对准容差较小，且有较大的光耦合损耗。
[0003]常用技术中的硅波导耦合器主要包括两种，即光栅耦合器和边耦合器。光栅耦合器的优点是对准容差大、便于封装，并且可进行片上测试等，但其耦合效率不高，工作带宽窄。而边耦合器(Edge Coupler)的优点是耦合效率高、工作带宽大。

技术实现思路

[0004]本技术的目的在于提供一种边耦合器，用以兼顾边耦合器的光耦合效率和机械性能。
[0005]本技术的目的采用以下技术方案实现：
[0006]根据本技术的一方面，提供一种边耦合器，包括：依次层叠设置的硅衬底、氧化硅埋层以及光波导层；
[0007]在所述硅衬底的厚度方向上，所述光波导层具有背离所述硅衬底一侧的第一表面，在所述第一表面上设置有第一凹槽和第二凹槽，一个或者多个波导嵌设于所述第一凹槽和所述第二凹槽之间的所述光波导层内；
[0008]沿垂直于所述硅衬底的厚度方向上，所述边耦合器具有与外界耦合的外端面，所述波导从所述边耦合器的内部扩展到所述外端面，所述波导被配置成在远离所述边耦合器的所述外端面的一侧具有第一模式尺寸，在靠近所述边耦合器的所述外端面的一侧具有第二模式尺寸，其中，所述第一模式尺寸大于所述第二模式尺寸；
[0009]其中，沿垂直于所述硅衬底的厚度方向上，所述第一凹槽和所述第二凹槽均贯穿所述边耦合器，并且在所述硅衬底的厚度方向上，所述第一凹槽和所述第二凹槽均从所述第一表面深入至所述硅衬底中。
[0010]进一步地，所述第一凹槽和所述第二凹槽深入至所述硅衬底内的厚度为10～40μm。
[0011]进一步地，定义所述第一凹槽的深度为d1，定义所述第一凹槽的宽度为w1，其中，2≤d1/w1≤5；定义所述第二凹槽的深度为d2，定义所述第二凹槽的宽度为w2，其中，2≤d2/w2≤5。
[0012]在一些实施方式中，所述第一凹槽和所述第二凹槽的深度和宽度之比相等。
[0013]在一些实施方式中，所述第一凹槽和所述第二凹槽内填充有环氧树脂。
[0014]可选地，每个所述波导是硅波导、氮化硅波导、氮氧化硅波导、铌酸锂波导中的任
意一种。
[0015]可选地，从所述边耦合器的内部指向所述外端面的方向，每个所述波导的至少一部分包括反向楔形结构。
[0016]在一些实施方式中，每个所述波导的全部呈反向楔形结构。
[0017]在一些实施方式中，多个波导并排嵌设于所述光波导层的靠近所述氧化硅埋层的一侧。
[0018]在一些实施方式中，多个波导被配置为在靠近所述边耦合器的所述外端面的端部齐平。
[0019]在一些实施方式中，所述光波导层为二氧化硅。
[0020]在一些实施方式中，所述边耦合器还包括保护层，所述保护层覆盖在所述边耦合器的所述光波导层上；其中，所述保护层的材质为氮化硅。
[0021]本技术为兼顾边耦合器的光耦合效率和机械性能提供了解决方案，其中，边耦合器通过在其光波导层的背离硅衬底一侧的第一表面上设置有第一凹槽和第二凹槽；一个或者多个波导嵌设于所述第一凹槽和所述第二凹槽之间的所述光波导层内；由于位于所述第一凹槽和所述第二凹槽之间的所述光波导层的正下方没有悬空结构或者悬臂梁结构，从而使得边耦合器的机械性能较高。并且在硅衬底的厚度方向上，所述第一凹槽和所述第二凹槽均从所述第一表面深入至所述硅衬底中，以对侧向光场进行限制，减少了边耦合器的光场泄露到硅衬底中，有利于提高边耦合器的光耦合效率。
[0022]进一步地，可以在所述边耦合器的光波导层的上方以及所述第一凹槽和所述第二凹槽内覆盖一层氮化硅作为保护层，从而提高所述边耦合器的防水汽性能，同时延长了所述边耦合器能够正常工作的寿命。
附图说明
[0023]为了更清楚地说明本申请实施例中的技术方案，下面将对实施例描述中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本申请的一些实施例，对于本领域技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图获得其他的实施方式。
[0024]图1示出了常用技术中的一种边耦合器的结构示意图示例一；
[0025]图2示出了常用技术中的一种边耦合器的结构示意图示例二；
[0026]图3示出了常用技术中的一种边耦合器的结构示意图示例三；
[0027]图4示出了本申请第一实施例所提供的一种边耦合器的结构示意图；
[0028]图5A示出了图4中所提供的一种边耦合器的沿A
‑
A
’
方向的剖视结构示意图；
[0029]图5B示出了图4中所提供的一种边耦合器中的一个波导的俯视结构示意图；
[0030]图6示出了本申请第二实施例所提供的一种边耦合器的结构示意图；
[0031]图7示出了图6中所提供的一种边耦合器的沿B
‑
B
’
方向的剖视结构示意图；
[0032]图8示出了本申请第三实施例所提供的一种边耦合器的结构示意图；
[0033]图9示出了图8中所提供的一种边耦合器的沿C
‑
C
’
方向的剖视结构示意图。
具体实施方式
[0034]上述说明仅是本技术技术方案的概述，为了能够更清楚了解本技术的技术手段，而可依照说明书的内容予以实施，并且为了让本技术的上述和其他目的、特征和优点能够更明显易懂，以下特举较佳实施例，并配合附图，详细说明如下。
[0035]在本技术的描述中，需要说明的是，除非另有明确的规定和限定，术语“安装”、“相连”、“连接”应做广义理解，例如，可以是固定连接，也可以是可拆卸连接，或一体地连接；可以是机械连接，也可以是电连接或可以相互通讯；可以是直接相连，也可以通过中间媒介间接相连，可以是两个元件内部的连通或两个元件的相互作用关系。本文中芯片的含义可以包括裸芯片。在涉及方法步骤时，本文图示的先后顺序代表了一种示例性的方案，但不表示对先后顺序的限定。对于本领域的普通技术人员而言，可以根据具体情况理解上述术语在本技术中的具体含义。
[0036]本文中使用的术语“衬底”可以表示经切割的晶圆的衬底，或者可以表示未经切割的晶圆的衬底。应当理解，术语“薄膜”包括层，除非另有说明，否则不应当解释为指示垂直或水平厚度。需要说明的是，图中所示边耦合器结构的各材料层的厚度仅仅只是示意，并不代表实际厚度。
[0037]为使本技术的目本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种边耦合器，其特征在于，包括：依次层叠设置的硅衬底、氧化硅埋层以及光波导层；在所述硅衬底的厚度方向上，所述光波导层具有背离所述硅衬底一侧的第一表面，在所述第一表面上设置有第一凹槽和第二凹槽，一个或者多个波导嵌设于所述第一凹槽和所述第二凹槽之间的所述光波导层内；沿垂直于所述硅衬底的厚度方向上，所述边耦合器具有与外界耦合的外端面，所述波导从所述边耦合器的内部扩展到所述外端面，所述波导被配置成在远离所述边耦合器的所述外端面的一侧具有第一模式尺寸，在靠近所述边耦合器的所述外端面的一侧具有第二模式尺寸，其中，所述第一模式尺寸大于所述第二模式尺寸；其中，沿垂直于所述硅衬底的厚度方向上，所述第一凹槽和所述第二凹槽均贯穿所述边耦合器，并且在所述硅衬底的厚度方向上，所述第一凹槽和所述第二凹槽均从所述第一表面深入至所述硅衬底中。2.如权利要求1所述的边耦合器，其特征在于，所述第一凹槽和所述第二凹槽深入至所述硅衬底内的厚度为10～40μm。3.如权利要求2所述的边耦合器，其特征在于，定义所述第一凹槽的深度为d1，定义所述第一凹槽的宽度为w1，其中，2≤d1/w1≤5；定义所述第二凹槽的深度为d2，定义所...

【专利技术属性】
技术研发人员：郭德汾，李显尧，
申请(专利权)人：苏州旭创科技有限公司，
类型：新型
国别省市：