带滤模结构的铌酸锂薄膜Y波导芯片及其制备方法技术

本申请公开一种带滤模结构的铌酸锂薄膜Y波导芯片及其制备方法，其中的芯片结构包括铌酸锂薄膜及在所述铌酸锂薄膜上制作的Y波导；还包括：滤模结构，设置于所述Y波导的公共端，且所述滤模结构的高度为根据所述铌酸锂薄膜的厚度、所述Y波导的厚度和宽度得到的设定值，所述滤模结构用于滤除输入光中的一个模式。本申请通过在Y波导的公共端设计滤模结构，能够滤除进入Y波导中的光信号中的一个模式，从而实现Y波导的单偏振工作状态，满足光纤陀螺应用需要。用需要。用需要。

【技术实现步骤摘要】
带滤模结构的铌酸锂薄膜Y波导芯片及其制备方法


[0001]本申请涉及光电子器件
，特别涉及一种带滤模结构的铌酸锂薄膜Y波导芯片及其制备方法。

技术介绍

[0002]Y波导是干涉式闭环光纤陀螺系统中五大光学元器件之一，Y波导在光纤陀螺中被作为相位调制器件广泛应用，它是一种以铌酸锂晶体为基底的集成光波导器件，一般采用钛扩散技术和质子交换技术制作而成，又称多功能集成光波导器件。如图1所示，Y波导工作的基本原理是在波导两侧加入电极，通过电极电压改变铌酸锂晶体的电场来改变波导的折射率，使通过波导的光波产生相位差，从而实现对顺、逆两束光相位的动态调制。Y波导集偏振器、光分支器和相位调制器于一体，具有良好的幅频特性，集成度高，体积小的特点，可实现高频率、多谐波调制，不仅减小了光纤陀螺的体积，而且提高了光纤陀螺的稳定性和可靠性。
[0003]作为光纤陀螺核心器件的Y波导，要求具有较高的分束比、芯片偏振消光比和较低的半波电压，目前，常选用铌酸锂薄膜通过刻蚀工艺制作Y波导，铌酸锂薄膜具有三层结构，用于制作Y波导的铌酸锂与衬底二氧化硅具有较大的折射率差，因此具有较强的光限制能力和较小的弯曲半径（≥10μm），可以实现器件小型化和低半波电压，且该材料也有利于光纤陀螺的进一步集成化。但是，铌酸锂薄膜Y波导还存在如下问题需要解决：单偏振工作模式的实现。在光纤陀螺中，Y波导需具有起偏的作用，而采用铌酸锂薄膜刻蚀出的波导具有双偏振模式，可同时传输TE和TM两种工作模式，如针对X切Y传铌酸锂薄膜Y波导，仅需要传输TE模式，因此需要设计滤模器来滤除TM模式，实现单偏振工作状态。
[0004]因此，现有铌酸锂薄膜Y波导结构还需要进一步改进。

技术实现思路

[0005]本申请要解决的技术问题是现有铌酸锂薄膜Y波导无法实现单偏振工作模式的问题，为此，本申请提出了一种带滤模结构的铌酸锂薄膜Y波导芯片及其制备方法。
[0006]针对上述技术问题，本申请提供如下技术方案：本申请实施例提供一种带滤模结构的铌酸锂薄膜Y波导芯片，包括铌酸锂薄膜及在所述铌酸锂薄膜上制作的Y波导；还包括：滤模结构，设置于所述Y波导的公共端，且所述滤模结构的高度为根据所述铌酸锂薄膜的厚度、所述Y波导的厚度和宽度得到的设定值，所述滤模结构用于滤除输入光中的一个模式。
[0007]一些实施例提供的带滤模结构的铌酸锂薄膜Y波导芯片中，所述滤模结构包括多个，多个所述滤模结构通过级联的方式依次相连，相邻两滤模结构之间成型有间隔槽。
[0008]一些实施例提供的带滤模结构的铌酸锂薄膜Y波导芯片中，所述滤模结构的长度为200
±
20μm。
[0009]一些实施例提供的带滤模结构的铌酸锂薄膜Y波导芯片中，所述滤模结构的两侧壁均向所述滤模结构的外侧倾斜；所述间隔槽的槽底宽度为100
±
20μm。
[0010]一些实施例提供的带滤模结构的铌酸锂薄膜Y波导芯片中，所述铌酸锂薄膜的厚度为500nm；所述Y波导的公共端的宽度为1
±
0.1μm，厚度为200
±
10nm时，所述滤模结构的高度小于160nm，所述高度指所述滤模结构的表面与所述铌酸锂薄膜的表面之间的距离。
[0011]一些实施例提供的带滤模结构的铌酸锂薄膜Y波导芯片中，所述滤模结构的所述高度为140
±
10nm。
[0012]一些实施例提供的带滤模结构的铌酸锂薄膜Y波导芯片中，所述滤模结构的外周部设置有包层，所述包层的厚度为300
±
10nm。
[0013]一些实施例提供的带滤模结构的铌酸锂薄膜Y波导芯片中，所述包层上设置有一组金属电极，一组所述金属电极对称地设置于所述滤模结构的两侧；一组所述金属电极之间的间距为7
±
1μm；每一所述金属电极的宽度为5
±
2μm。
[0014]本申请一些实施例中还提供一种带滤模结构的铌酸锂薄膜Y波导芯片的制备方法，包括如下步骤：制备Y波导：在铌酸锂薄膜上刻蚀Y波导，所述Y波导的厚度为200
±
10nm，宽度为1
±
0.1μm；制备滤模结构：在所述Y波导的公共端制作一层铬膜；在所述铬膜上制作滤模结构图形；根据所述滤模结构图形对需要刻蚀的铌酸锂薄膜部分进行刻蚀，得到滤模结构。
[0015]一些实施例提供的带滤模结构的铌酸锂薄膜Y波导芯片的制备方法中，还包括如下步骤：制备金属电极：在所述滤模结构的外周部制作包层；在所述包层上位于所述滤模结构的两侧，对称地制作一组金属电极。
[0016]本申请的技术方案相对现有技术具有如下技术效果：本申请提供的方案中，带滤模结构的铌酸锂薄膜Y波导芯片包括铌酸锂薄膜及在铌酸锂薄膜上制作的Y波导，还包括滤模结构，设置于Y波导的公共端，且滤模结构的高度为根据铌酸锂薄膜厚度得到的设定值，滤模结构用于滤除输入光中的一个模式。本申请通过在Y波导的公共端设计滤模结构，能够滤除进入Y波导中的光信号中的一个模式，从而实现Y波导的单偏振工作状态，满足光纤陀螺应用需要。
附图说明
[0017]下面将通过附图详细描述本申请中优选实施例，将有助于理解本申请的目的和优点，其中:图1为现有技术中Y波导芯片的结构示意图；图2为本申请一个实施例所述带滤模结构的铌酸锂薄膜Y波导芯片的结构示意图；图3为图2所示带滤模结构的铌酸锂薄膜Y波导芯片的侧视图；图4为图2所示滤模构部分的示意图；图5为本申请一个实施例所述滤模结构的模式有效折射率随波导刻蚀深度的色散曲线；
图6为本申请一个实施例所述带滤模结构的铌酸锂薄膜Y波导芯片的制备工艺流程图；图7a
‑
图7d为本申请一个实施例所述带滤模结构的铌酸锂薄膜Y波导芯片制备过程中不同阶段的结构示意图。
具体实施方式
[0018]下面将结合附图对本申请的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例是本申请一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本申请中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本申请保护的范围。
[0019]在本申请的描述中，需要说明的是，术语“中心”、“上”、“下”、“左”、“右”、“竖直”、“水平”、“内”、“外”等指示的方位或位置关系为基于附图所示的方位或位置关系，仅是为了便于描述本申请和简化描述，而不是指示或暗示所指的装置或元件必须具有特定的方位、以特定的方位构造和操作，因此不能理解为对本申请的限制。此外，术语“第一”、“第二”、“第三”仅用于描述目的，而不能理解为指示或暗示相对重要性。
[0020]在本申请的描述中，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。对于本领域的普通技术人员而言，可以具体情况理解上述术语在本申请中的本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种带滤模结构的铌酸锂薄膜Y波导芯片，包括铌酸锂薄膜及在所述铌酸锂薄膜上制作的Y波导；其特征在于，还包括：滤模结构，设置于所述Y波导的公共端，且所述滤模结构的高度为根据所述铌酸锂薄膜的厚度、所述Y波导的厚度和宽度得到的设定值，所述滤模结构用于滤除输入光中的一个模式。2.根据权利要求1所述的带滤模结构的铌酸锂薄膜Y波导芯片，其特征在于：所述滤模结构包括多个，多个所述滤模结构通过级联的方式依次相连，相邻两滤模结构之间成型有间隔槽。3.根据权利要求2所述的带滤模结构的铌酸锂薄膜Y波导芯片，其特征在于：所述滤模结构的长度为200
±
20μm。4.根据权利要求3所述的带滤模结构的铌酸锂薄膜Y波导芯片，其特征在于：所述滤模结构的两侧壁均向所述滤模结构的外侧倾斜；所述间隔槽的槽底宽度为100
±
20μm。5.根据权利要求1
‑
4任一项所述的带滤模结构的铌酸锂薄膜Y波导芯片，其特征在于：所述铌酸锂薄膜的厚度为500nm；所述Y波导的公共端的宽度为1
±
0.1μm，厚度为200
±
10nm时，所述滤模结构的高度小于160nm，所述高度指所述滤模结构的表面与所述铌酸锂薄膜的表面之间的距离。6.根据权利要求5所述的带滤模...

【专利技术属性】
技术研发人员：李俊慧，王旭阳，
申请(专利权)人：北京世维通科技股份有限公司，
类型：发明
国别省市：