宽调谐快速扫频滤波器芯片制造技术

本技术涉及光学滤波器芯片技术领域，尤其涉及一种宽调谐快速扫频滤波器芯片。包括衬底、分布布拉格反射镜、电极、相位匹配层、相变材料层；在所述衬底上紧密堆叠第一分布布拉格反射镜、第一电极；所述相变材料层的上下表面分别设置有所述相位匹配层，其中一个相位匹配层设置于所述第一电极上表面，另一个相位匹配层上方依次紧密堆叠第二电极和第二分布布拉格反射镜；所述第一电极和第二电极的部分上表面暴露，用于施加电流或电压；所述相变材料层在所述电流或电压的引导下发生折射率的变化，使所述第一相位匹配层、相变材料层和第二相位匹配层的有效光学厚度发生变化，进而实现调谐。优点在于：波长调谐精度重复可控，扫频效率高。

【技术实现步骤摘要】

本技术涉及光学滤波器芯片，尤其涉及一种宽调谐快速扫频滤波器芯片。

技术介绍

1、法布里-珀罗(fabry–pérot，fp)滤波器广泛应用于构建单频激射的激光器，在半导体激光器、固体激光器和光纤激光器中应用非常广泛，是实现单频激光器进行波长调谐和快速扫频的基本元器件之一。常用的光纤型fp滤波器结构中，一对端面镀有高反膜的光纤形成的法布里-珀罗腔，当法布里-珀罗腔的长度为半波长的整数倍时，相对应的波长满足法布里-珀罗腔的谐振条件，具有最大的透射率。通过压电陶瓷(pzt)拉伸光纤，光纤产生应力和形变，从而改变法布里-珀罗腔的长度，法布里-珀罗腔长度的改变使得透射的波长发生了改变；当pzt在外界电压下快速变化时，fp滤波器过滤的中心波长实现快速改变，从而对整个激光系统进行频率的扫描，亦即扫频。

2、现有技术基于光纤端面的抛光、光纤端面镀膜和光纤对准光纤的精密装调，光纤端面容易发生碰撞导致端面膜损坏，pzt在高速运动过程中产热导致形变，从而影响波长调谐的精度难以控制，而且受限于pzt的特性扫频速率较低(当前市售只有50～100khz左右速率的pzt产品)，因而有着制备难度大、装调难度高、生产效率低、扫频速率低、成品率低、成本高、价格昂贵的缺点。

技术实现思路

1、本技术为解决上述问题，提供一种宽调谐快速扫频滤波器芯片。

2、本技术目的在于提供一种宽调谐快速扫频滤波器芯片，包括衬底、分布布拉格反射镜、电极、相位匹配层、相变材料层；所述分布布拉格反射镜包括第一分布布拉格反射镜和第二分布布拉格反射镜，用于提供fp谐振腔两侧的反射；所述电极包括第一电极和第二电极；

3、在所述衬底上紧密堆叠第一分布布拉格反射镜、第一电极；

4、所述相变材料层的上下表面分别设置有所述相位匹配层，其中一个相位匹配层设置于所述第一电极上表面，另一个相位匹配层上方依次紧密堆叠第二电极和第二分布布拉格反射镜；

5、所述第一电极和第二电极的部分上表面暴露，用于施加电流或电压；

6、所述相变材料层在所述电流或电压的引导下发生折射率的变化，使所述第一相位匹配层、相变材料层和第二相位匹配层的有效光学厚度发生变化，进而实现调谐。

7、优选的，相位匹配层的材料为导电材料或绝缘材料；当用于对所述宽调谐快速扫频滤波器芯片施加电流时，所述相位匹配层的材料为导电材料；当用于对所述宽调谐快速扫频滤波器芯片施加电压时，所述相位匹配层的材料为绝缘材料。

8、优选的，相变材料层为包括相变材料的结构，或为相变材料纳米颗粒均匀分布的无机介质层或有机聚合物层。

9、优选的相变材料包括vo2、v2o5、锗锑碲、碲化钼、钛锑碲、液晶或电致变色材料。

10、优选的，电极为透明的薄金属层或者ito薄膜。

11、优选的，衬底包括玻璃、熔融石英、si、soi、gaas、inp、gao、gan或sic衬底。

12、与现有技术相比，本技术能够取得如下有益效果：

13、(1)结构为全固态无可动件，不易损坏，寿命长，波长调谐精度重复可控；没有用到任何需要产生物理位移的可动件，是一种新型的全固态滤波器，不会因为可动件的碰撞或者移动的原因造成损坏；不存在单模光纤端面的光纤芯(约9μm)高难度对准问题，在长期使用过程中具有长寿命和稳定性；电压控制的器件更是不存在由于使用过程热积累造成形变导致的波长调谐不能重复可控的问题；

14、(2)制备时可以利用半导体工艺进行大规模量产，具有稳定性好、一致性高、易批量制备、产量高、成本低；使用的镀膜工艺、光刻工艺和电极制备工艺和传统半导体工艺完全兼容，可以利用现成的产线进行加工，将整个滤波器芯片化，从而提高制备的成功率并降低成本和价格；

15、(3)具有更快的扫频速率，相较于pzt的50khz扫频速率、每个扫频周期20μs而言，本技术的相变速度在数量级(<5ns)，扫频速率提升到200mhz以上，扫频速率提升4000倍以上。

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【技术保护点】

1.宽调谐快速扫频滤波器芯片，其特征在于：包括衬底、分布布拉格反射镜、电极、相位匹配层、相变材料层；所述分布布拉格反射镜包括第一分布布拉格反射镜和第二分布布拉格反射镜，用于提供FP谐振腔两侧的反射；所述电极包括第一电极和第二电极；

2.根据权利要求1所述的宽调谐快速扫频滤波器芯片，其特征在于：所述相位匹配层的材料为导电材料或绝缘材料；当用于对所述宽调谐快速扫频滤波器芯片施加电流时，所述相位匹配层的材料为导电材料；当用于对所述宽调谐快速扫频滤波器芯片施加电压时，所述相位匹配层的材料为绝缘材料。

3.根据权利要求2所述的宽调谐快速扫频滤波器芯片，其特征在于：所述相变材料层为包括相变材料的结构，或为相变材料纳米颗粒均匀分布的无机介质层或有机聚合物层。

4.根据权利要求3所述的宽调谐快速扫频滤波器芯片，其特征在于：所述相变材料包括VO2、V2O5、锗锑碲、碲化钼、钛锑碲、液晶或电致变色材料。

5.根据权利要求4所述的宽调谐快速扫频滤波器芯片，其特征在于：所述电极为透明的薄金属层或者ITO薄膜。

6.根据权利要求5所述的宽调谐快速扫频滤波器芯片，其特征在于：所述衬底包括玻璃、熔融石英、Si、SOI、GaAs、InP、GaO、GaN或SiC衬底。

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【技术特征摘要】

1.宽调谐快速扫频滤波器芯片，其特征在于：包括衬底、分布布拉格反射镜、电极、相位匹配层、相变材料层；所述分布布拉格反射镜包括第一分布布拉格反射镜和第二分布布拉格反射镜，用于提供fp谐振腔两侧的反射；所述电极包括第一电极和第二电极；

2.根据权利要求1所述的宽调谐快速扫频滤波器芯片，其特征在于：所述相位匹配层的材料为导电材料或绝缘材料；当用于对所述宽调谐快速扫频滤波器芯片施加电流时，所述相位匹配层的材料为导电材料；当用于对所述宽调谐快速扫频滤波器芯片施加电压时，所述相位匹配层的材料为绝缘材料。

3.根据权利要求2所述的宽调谐快速...

【专利技术属性】
技术研发人员：陈泳屹，徐岩，王珏，葛济铭，赵天野，张德晓，
申请(专利权)人：吉光半导体科技有限公司，
类型：新型
国别省市：