端面耦合器、光电子芯片和端面耦合器的制作方法技术

本发明专利技术涉及一种端面耦合器、光电子芯片和端面耦合器的制作方法。端面耦合器用于耦合光纤，其包括波导、第一包覆单元和支撑层。波导用于传导光信号；第一包覆单元开设有贯穿的空气槽，将第一包覆单元分割为中心部分和外围部分；支撑层设置于第一包覆单元的下方，其等效折射率小于第一包覆单元的折射率。在上述结构中，采用等效折射率较小的支撑层结构，避免折射率大于中心部分的衬底层与包裹有波导的中心部分接触，从而减少或者避免光信号向衬底层中泄露，有利于提升光纤中的光信号到光电子芯片的耦合效率。同时，可保证端面耦合器的结构强度。强度。强度。

【技术实现步骤摘要】
端面耦合器、光电子芯片和端面耦合器的制作方法


[0001]本专利技术属于芯片
，尤其涉及一种端面耦合器、光电子芯片和端面耦合器的制作方法。

技术介绍

[0002]电子集成芯片采用电流信号来作为信息的载体，而光电子芯片则采用频率更高的光波来作为信息载体。相比于电子集成芯片，光电子芯片展现出了更低的传输损耗、更宽的传输带宽、更小的时间延迟、以及更强的抗电磁干扰能力。
[0003]目前，通常是将端面耦合器和集成光子回路集成形成光电子芯片。利用端面耦合器接收光纤传输的光信号，并将光信号进一步传输至集成光子回路。由此可知，端面耦合器作为光纤与光电子芯片进行光信号耦合的关键器件，一旦光信号在端面耦合器中出现严重损耗，则会影响光电子芯片中的集成光子回路接收到的光信号的质量，从而影响光电子芯片的功能实现。然而，在现有技术中，通常采用硅作为集成光子回路和端面耦合器的衬底层，其折射率相对较高，端面耦合器中的光信号会大量地向折射率偏高的衬底层中泄露，从而造成光信号的损耗。

技术实现思路

[0004]本申请提供了一种端面耦合器、光电子芯片和端面耦合器的制作方法，其可减少光信号从光纤到光电子芯片耦合的损耗。
[0005]根据本申请的第一方面，提供一种端面耦合器，用于耦合光纤，所述端面耦合器包括：波导，用于定向传导光信号；第一包覆单元，开设有两条贯穿的空气槽，将所述第一包覆单元分割为中心部分和外围部分，所述中心部分包裹于所述波导的周侧；支撑层，设置于所述第一包覆单元的下方，并覆盖所述中心部分的下表面，所述支撑层的等效折射率小于第一包覆单元的折射率。
[0006]进一步的，所述第一包覆单元和所述支撑层均由单一材料制成，并且，所述支撑层的材料的折射率小于第一包覆单元的材料的折射率。
[0007]进一步的，所述支撑层用于反射光信号，其至少包括第一支撑膜层和第二支撑膜层，所述第一支撑膜层和第二支撑膜层的折射率不同，并且，所述第一支撑膜层和所述第二支撑膜层沿厚度方向交替排布。
[0008]进一步的，所述支撑层覆盖所述空气槽的下表面，并且，所述外围部分的至少部分抵靠于所述支撑层。
[0009]进一步的，所述空气槽的宽度大于所述光信号的波长；和/或，在所述端面耦合器用于与所述光纤耦合的平面内，所述中心部分和所述波导的模场分布与光纤的模场分布相匹配。
[0010]进一步的，所述端面耦合器还包括衬底层，所述衬底层设置于所述波导和所述第一包覆单元的下方，并且，所述衬底层上设置有掏空结构，所述波导朝向所述掏空结构；所述支撑层的至少部分结构进入所述掏空结构，并覆盖所述中心部分的下表面。
[0011]进一步的，所述支撑层的厚度大于等于10微米，并且，小于等于100微米。
[0012]进一步的，所述端面耦合器还包括包覆层，沿所述波导的延伸方向，所述包覆层包括两个部分，分别为所述第一包覆单元和第二包覆单元，所述第一包覆单元相较于所述第二包覆单元靠近所述端面耦合器的用于耦合光纤的一端。
[0013]进一步的，沿所述波导的延伸方向，所述第一包覆单元的长度大于等于80微米。
[0014]根据本申请的第二方面，提供一种光电子芯片，所述光电子芯片包括集成光子回路和上述的端面耦合器；其中，所述端面耦合器的远离光纤的一端连接所述集成光子回路。
[0015]根据本申请的第三方面，提供一种端面耦合器的制作方法，所述制作方法包括：提供衬底层；在所述衬底层上形成第一包覆单元和波导，其中，所述第一包覆单元包裹所述波导；翻转整体结构，自衬底层的远离第一包覆单元的表面向下贯穿形成掏空结构，所述第一包覆单元的至少部分结构通过所述掏空结构暴露，并且，所述波导朝向所述掏空结构；在衬底层的远离第一包覆单元的表面以及掏空结构中形成支撑层；翻转整体结构，并在所述第一包覆单元上形成两条贯穿的空气槽；所述空气槽将所述第一包覆单元分割为中心部分和外围部分，其中，所述波导被所述中心部分包裹，沿厚度方向，位于所述掏空结构中的支撑层的投影覆盖所述中心部分的投影。
[0016]进一步的，沿厚度方向，位于所述掏空结构中的所述支撑层的投影覆盖所述空气槽的投影，并与所述外围部分的投影存在重叠部分。
[0017]进一步的，所述支撑层可通过多次薄膜沉积工艺形成。
[0018]本公开的实施例提供的技术方案可以包括以下有益效果：在上述结构中，将第一包覆单元分割为包覆有波导的中心部分和远离波导的外围部分，以使所述中心部分和所述波导的模场分布与光纤的模场分布更好的匹配。利用等效折射率较小的支撑层覆盖于折射率较大的中心部分的下方，避免折射率大于中心部分的衬底层与包裹有波导的中心部分直接接触，从而减少或者避免光信号向衬底层中泄露，尽可能降低光信号在传输过程中的损耗，进而有利于提升光纤到光电子芯片的光信号耦合效率。同时，由于中心部分可抵靠于支撑层，避免悬空结构的存在，从而可保证端面耦合器的结构强度。
[0019]应当理解的是，以上的一般描述和后文的细节描述仅是示例性和解释性的，并不能限制本专利技术。
附图说明
[0020]此处的附图被并入说明书中并构成本说明书的一部分，示出了符合本专利技术的实施例，并与说明书一起用于解释本专利技术的原理。
[0021]图1为根据本专利技术实施例示出的一种端面耦合器的分解结构示意图。
[0022]图2为根据本专利技术实施例示出的一种端面耦合器的仿真数据图。
[0023]图3为根据本专利技术实施例示出的一种端面耦合器的另一仿真数据图。
[0024]图4为根据本专利技术实施例示出的一种端面耦合器的制作方法的流程图。
[0025]图5为根据本专利技术实施例示出的一种端面耦合器的制备工艺图。
[0026]图6为根据本专利技术实施例示出的一种端面耦合器的另一制备工艺图。
[0027]图7为根据本专利技术实施例示出的一种端面耦合器的又一制备工艺图。
[0028]图8为根据本专利技术实施例示出的一种端面耦合器的再一制备工艺图。
[0029]图9为根据本专利技术实施例示出的一种端面耦合器的再一制备工艺图。
具体实施方式
[0030]这里将详细地对示例性实施例进行说明，其示例表示在附图中。下面的描述涉及附图时，除非另有表示，不同附图中的相同数字表示相同或相似的要素。以下示例性实施例中所描述的实施方式并不代表与本专利技术相一致的所有实施方式。相反，它们仅是与如所附权利要求书中所详述的、本专利技术的一些方面相一致的装置和方法的例子。
[0031]在本申请使用的术语是仅仅出于描述特定实施例的目的，而非旨在限制本申请。除非另作定义，本申请使用的技术术语或者科学术语应当为本专利技术所属领域内具有一般技能的人士所理解的通常意义。本申请说明书以及权利要求书中使用的“一个”或者“一”等类似词语也不表示数量限制，而是表示存在至少一个。“多个”表示两个或两个以上。“包括”或者“包含”等类似词语意指出现在“包括”或者“包含”前面的元件或者物件涵盖出现在“包括”或者“包含”后面列举的元件或者物件及本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种端面耦合器，用于耦合光纤，其特征在于，所述端面耦合器包括：波导，用于定向传导光信号；第一包覆单元，开设有两条贯穿的空气槽，将所述第一包覆单元分割为中心部分和外围部分，所述中心部分包裹于所述波导的周侧；支撑层，设置于所述第一包覆单元的下方，并覆盖所述中心部分的下表面，所述支撑层的等效折射率小于第一包覆单元的折射率。2.如权利要求1所述的端面耦合器，其特征在于，所述第一包覆单元和所述支撑层均由单一材料制成，并且，所述支撑层的材料的折射率小于第一包覆单元的材料的折射率。3.如权利要求1所述的端面耦合器，其特征在于，所述支撑层用于反射光信号，其至少包括第一支撑膜层和第二支撑膜层，所述第一支撑膜层和第二支撑膜层的折射率不同，并且，所述第一支撑膜层和所述第二支撑膜层沿厚度方向交替排布。4.如权利要求1所述的端面耦合器，其特征在于，所述支撑层覆盖所述空气槽的下表面，并且，所述外围部分的至少部分抵靠于所述支撑层。5.如权利要求1所述的端面耦合器，其特征在于，所述空气槽的宽度大于所述光信号的波长；和/或，在所述端面耦合器用于与所述光纤耦合的平面内，所述中心部分和所述波导的模场分布与光纤的模场分布相匹配。6.如权利要求1所述的端面耦合器，其特征在于，所述端面耦合器还包括衬底层，所述衬底层设置于所述波导和所述第一包覆单元的下方，并且，所述衬底层上设置有掏空结构，所述波导朝向所述掏空结构；所述支撑层的至少部分结构进入所述掏空结构，并覆盖所述中心部分的下表面。7.如权利要求1所述的端面耦合器，其特征在于，所述支撑层的厚度大于等于10微米，并且，小于等于100微米。8.如权利要求1...

【专利技术属性】
技术研发人员：王震，张磊，张瑾，储涛，
申请(专利权)人：之江实验室，
类型：发明
国别省市：