【技术实现步骤摘要】
本专利技术涉及一种光波导，尤其涉及一种包括调制层的光波导及其制备方法。
技术介绍
1、在光子回路中，通过各种光切换器件和功率分流器件，可以可控地通过光波导网络对光进行引导。这种器件通常通过控制波导中的光的相位来运行。例如，通过调谐绝缘体上覆硅(silicon-on-insulator，soi)波导的相位，微环谐振器(micro ring resonator；mrr)和马赫-曾德尔干涉仪(mach-zehnder interferometers，mzis)可实现光切换功能和功率分流功能。另外，定向耦合器可通过调谐其相对相位在间隔很近的波导之间短暂耦合不同光量的光。相移机构通常基于热光效应或自由载流子色散效应。然而，由于对折射率的弱扰动，对于实现所需相移而言，这种器件中的波导长度相对较长。例如，mzi在大约500μm可实现所需的π相移。微环尺寸小，但其工作带宽受限于谐振条件。另一种方法是在光子回路中使用微机电系统(micro-electromechanical system，mems)开关，其中，可以机械移动各耦合波导以调节耦合效率。然而，与传统的非机械方法相比，该方法切换速度慢(毫秒量级)，结构不紧凑，并且制造成本和复杂性相对较高。重要的是，上述技术存在不稳定和使用寿命短的问题，即，控制光相位的器件的状态需要维持在恒定的功耗下，微机电系统由于其自身的机械结构使得寿命受限。
2、相变材料(phase-change materials，pcms)具有内在非挥发性，并已被广泛用于光子应用，包括光子存储器件、可重写光盘、滤光器
3、基于此，现有技术提出了具有pcm的光波导。例如，申请号为cn202180043314.8的中国专利技术专利申请，其通过在光波导上设置了一种非晶态下低吸收损耗(即消光系数基本上小于0.1)且晶态与非晶态间光学系数差异大的相变材料层，且该相变材料层可在至少两个稳定固态：非晶态和晶态之间切换。然而，现有的具有pcm的光波导，由于其结构的局限使得pcm在非晶态和晶态之间切换时存在不稳定的问题。
技术实现思路
1、本专利技术的目的在于提供一种光波导及其制备方法，部分地解决或缓解现有技术中的上述不足，该光波导中调制层在非晶态和晶态之间切换时的稳定性更加可靠。
2、为了解决上述所提到的技术问题，本专利技术具体采用以下技术方案：
3、本专利技术的第一方面，在于提供一种光波导，其包括：光波导层，以及位于所述光波导层上的调制层，所述光波导层和所述调制层之间设置有第一隔离层，且所述调制层上覆盖有第一保护层，还包括：围绕在所述第一隔离层、所述调制层靠近所述第一隔离层的第一区域周围的第二隔离层，以及围绕在所述第一保护层、所述调制层靠近所述第一保护层的第二区域、所述第二隔离层和所述光波导层周围的第二保护层；其中，所述调制层被包裹在由所述第一保护层、所述第二保护层、所述第一隔离层和所述第二隔离层围合形成的密闭腔内，且所述调制层为相变材料层或所述调制层包括相变材料层。
4、本专利技术的一些实施例中，所述第一保护层及围绕在所述第一保护层和所述调制层的第二区域周围的所述第二保护层围合形成横截面呈倒置凹字形的第一凹槽；所述第一隔离层及围绕在所述第一隔离层和所述调制层的第一区域周围的所述第二隔离层围合形成横截面呈凹字形的第二凹槽，且所述第一凹槽的开口和所述第二凹槽的开口相对设置，使得所述第一凹槽和所述第二凹槽围合形成了横截面呈矩形的所述密闭腔。
5、本专利技术的一些实施例中，所述第一保护层及围绕在所述第一保护层和所述调制层的第二区域周围的所述第二保护层围合形成横截面呈倒置u形的第一凹槽；所述第一隔离层及围绕在所述第一隔离层和所述调制层的第一区域周围的所述第二隔离层围合形成横截面呈u形的第二凹槽，且同一横截面中，所述第一凹槽相对设置的侧壁之间的间距沿靠近所述波导层的方向逐渐减小，而所述第二凹槽相对设置的侧壁之间的间距沿远离所述波导层的方向逐渐增大，且所述第一凹槽的开口和所述第二凹槽的开口相对设置，使得所述第一凹槽的侧壁和所述第二凹槽的侧壁平滑连接，并围合形成了碗状或喇叭状或漏斗的所述密闭腔。
6、本专利技术的一些实施例中，所述第一隔离层为通过区域性刻蚀方法对预先覆盖在所述光波导层上的所述第二保护层和所述第二隔离层进行刻蚀形成具有顶部开口的空腔的腔底。
7、本专利技术的一些实施例中，所述相变材料层为通过溅射工艺在所述第一隔离层上溅射相变材料得到。
8、本专利技术的一些实施例中，所述第一保护层通过物理气相沉积或化学气相沉积工艺在所述调制层上进行沉积得到。
9、本专利技术的一些实施例中，所述第一保护层的上表面和所述第二保护层的上表面平齐。
10、本专利技术的一些实施例中，所述第一隔离层的厚度为1nm～100nm。
11、本专利技术的一些实施例中，所述第一隔离层沿所述波导长度方向延伸的长度为1μm～10μm。
12、本专利技术的一些实施例中，所述第一保护层的厚度为0.1μm～3μm。
13、本专利技术的一些实施例中，所述第一隔离层沿所述波导长度方向延伸的长度为1μm～10μm。
14、本专利技术的一些实施例中，所述调制层的厚度为1nm～1μm；和/或，所述调制层沿所述波导长度方向延伸的长度为1μm～10μm。
15、本专利技术的一些实施例中，所述相变材料层是由超晶格材料制成；或者，所述相变材料层是由包含锑或硒的硫族化合物形成，或者所述相变材料层包含所述硫族化合物，其中，所述硫族化合物包括sb2se3或sbse、sb2s3或sbs、ge2sb2se4te；或者，所述相变材料层的相变材料包括包含有锗、锑、硒、钒氧化合物的元素组合的化合物或合金或所述化合物的混合物；所述化合物包括；nbox、gete、gesb、gasb、aginsbte、insb、insbte、inse、sbte、tegesbs、agsbse、sbse、gesbmnsn、agsbte、ausbte和alsb。
16、本专利技术的一些实施例中，所述光波导层包括第三区域，以及位于所述第三区域外的第四区域；所述调制层位于所述第四区域上方。本文中该第三区域是指包含金属互连层的区域，以及包含具有与该金属互连层相连的通道的区域；第四区域是指不包含该金属互连层的区域，以及不包含具有与该金属互连层相连的通道的区域。
17、本专利技术的一些实施例中，所述光波导层的横截面呈矩形或凸字形。
18、本专利技术的一些实施例中，所述本文档来自技高网...
【技术保护点】
1.一种制备光波导的方法，其特征在于，包括步骤：
2.根据权利要求1所述的一种制备光波导的方法，其特征在于，所述第一隔离层沿所述波导长度方向延伸的长度为1μm～10μm。
3.根据权利要求1所述的一种制备光波导的方法，其特征在于，所述相变材料层的厚度为1nm～1μm；和/或，所述相变材料层沿所述波导长度方向延伸的长度为1μm～10μm。
4.根据权利要求1至3中任一所述的一种制备光波导的方法，其特征在于，所述相变材料层是由超晶格材料制成。
5.根据权利要求1至3中任一所述的一种制备光波导的方法，其特征在于，所述相变材料层是由包含锑或硒的硫族化合物形成，或者所述相变材料层包含所述硫族化合物，其中，所述硫族化合物包括Sb2Se3或SbSe、Sb2S3或SbS、Ge2Sb2Se4Te。
6.根据权利要求1至3中任一所述的一种制备光波导的方法，其特征在于，所述相变材料包括包含有锗、锑、硒、钒氧化合物的元素组合的化合物或合金或所述化合物的混合物；所述化合物包括NbOx、GeTe、GeSb、GaSb、AgInSbTe、InSb、In
7.根据权利要求1至3中任一所述的一种制备光波导的方法，其特征在于，所述第二氧化层为SO2、Al2O3、ITO中的任一种或多种制成。
8.根据权利要求1至3中任一所述的一种制备光波导的方法，其特征在于，所述第二停止层为Si3N4、TiN中一种或两种制成。
9.一种根据权利要求1至8中任一所述制备光波导的方法制备得到的光波导，其特征在于，包括：光波导层，位于所述光波导层上的调制层，所述光波导层和所述调制层之间设置有第一隔离层，且所述调制层上覆盖有第一保护层，还包括：围绕在所述第一隔离层、所述调制层靠近所述第一隔离层的第一区域周围的第二隔离层，以及围绕在所述第一保护层、所述调制层靠近所述第一保护层的第二区域、所述第二隔离层和所述光波导层周围的第二保护层；其中，所述调制层被包裹在由所述第一保护层、所述第二保护层、所述第一隔离层和所述第二隔离层围合形成的密闭腔内，且所述调制层包括相变材料层或所述调制层为相变材料层；
10.根据权利要求9所述的光波导，其特征在于，所述第一保护层及围绕在所述第一保护层和所述调制层的第二区域周围的所述第二保护层围合形成横截面呈倒置凹字形的第一凹槽；所述第一隔离层及围绕在所述第一隔离层和所述调制层的第一区域周围的所述第二隔离层围合形成横截面呈凹字形的第二凹槽，且所述第一凹槽的开口和所述第二凹槽的开口相对设置，使得所述第一凹槽和所述第二凹槽围合形成了横截面呈矩形的所述密闭腔；或者，
...【技术特征摘要】
1.一种制备光波导的方法，其特征在于，包括步骤：
2.根据权利要求1所述的一种制备光波导的方法，其特征在于，所述第一隔离层沿所述波导长度方向延伸的长度为1μm～10μm。
3.根据权利要求1所述的一种制备光波导的方法，其特征在于，所述相变材料层的厚度为1nm～1μm；和/或，所述相变材料层沿所述波导长度方向延伸的长度为1μm～10μm。
4.根据权利要求1至3中任一所述的一种制备光波导的方法，其特征在于，所述相变材料层是由超晶格材料制成。
5.根据权利要求1至3中任一所述的一种制备光波导的方法，其特征在于，所述相变材料层是由包含锑或硒的硫族化合物形成，或者所述相变材料层包含所述硫族化合物，其中，所述硫族化合物包括sb2se3或sbse、sb2s3或sbs、ge2sb2se4te。
6.根据权利要求1至3中任一所述的一种制备光波导的方法，其特征在于，所述相变材料包括包含有锗、锑、硒、钒氧化合物的元素组合的化合物或合金或所述化合物的混合物；所述化合物包括nbox、gete、gesb、gasb、aginsbte、insb、insbte、inse、sbte、tegesbs、agsbse、sbse、gesbmnsn、agsbte、ausbte和alsb。
7.根据权利要求1至3中任一所述的一种制备光波导的方法，其特...
【专利技术属性】
技术研发人员：程唐盛，蒲华楠，胡梓昕，
申请(专利权)人：光本位科技苏州有限公司，
类型：发明
国别省市：
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