【技术实现步骤摘要】
本专利技术涉及端面耦合器，尤其是涉及一种基于倾斜侧壁刻蚀的端面耦合器及其制造方法。
技术介绍
1、随着信息时代的迅速发展，传统产业和社会生活的数字化转型加速，导致数据流量呈现爆发式增长。这一趋势对通信网络的传输效率、稳定性和安全性提出了前所未有的挑战。传统电通信由于功耗大、散热困难和传输延迟等固有问题，难以满足不断增长的数据处理需求。因此，光通信凭借其在传输速率、数据容量和延迟等方面的显著优势，成为了研究焦点。
2、近年来，为实现更长距离、更高速率和更大容量的光通信系统，同时降低成本、尺寸和功耗，研究人员提出了光学集成技术。二氧化硅平面光波导作为光子集成的优势平台，不仅与互补金属氧化物半导体(cmos)加工工艺兼容，而且相较于硅和氮化硅波导，具有更低的损耗、更高的稳定性以及更成熟的加工工艺。因此，二氧化硅平面光波导被广泛应用于光子集成器件的制作。
3、在光通信系统中，光芯片与光纤的光互连至关重要。然而，二氧化硅光波导与单模光纤的尺寸差异显著，直接连接会导致模式失配，造成较大的耦合损耗。此外，由于波导模场尺寸较小，直接耦合对对准精度要求高，微小的偏移就会导致耦合光信号质量大幅下降。为解决这些问题，研究人员提出了端面耦合器，端面耦合器通过改变芯片与光纤连接处波导的结构来控制波导的模场，实现与光纤的模场匹配，从而提高耦合效率。目前，低损耗、结构紧凑以及工艺简单的端面耦合器成为了研究热点。
4、随着对光纤到芯片的端面耦合器的深入研究，研究人员已经提出了基于倒锥形结构、亚波长光栅结构、多种材料辅助结构以
5、上述这些现有的端面耦合器的耦合效率均取决于制造工艺的精度，其制造工艺的高精度要求制造设备的高精度和材料的高性能，而制造设备的高精度和材料的高性能导致高制造成本，由此，现有的端面耦合器难以在高耦合效率和低制造成本之间平衡。
技术实现思路
1、本专利技术所要解决的技术问题之一是提供一种在具有高耦合效率的同时，对制造工艺要求较低，能够在高耦合效率和低制造成本之间平衡的基于倾斜侧壁刻蚀的端面耦合器。
2、本专利技术解决上述技术问题之一所采用的技术方案为：一种基于倾斜侧壁刻蚀的端面耦合器，包括第一层波导芯层和第二层波导芯层，所述的第二层波导芯层位于所述的第一层波导芯层的上方，所述的第一层波导芯层包括第一波导和第二波导，所述的第一波导为长方体结构，所述的第二波导为锥形结构，所述的第二波导沿着光信号传输方向上的尺寸均逐渐减小，所述的第二层波导芯层包括具有向下凹陷的第一凹槽的第三波导、具有向下凹陷的第二凹槽的第四波导和具有第三凹槽和第四凹槽的第五波导，所述的第三凹槽上下贯穿所述的第五波导，所述的第三波导和所述的第一凹槽均为四棱锥形，所述的第四波导为三棱台形，所述的第二凹槽为三棱锥形，所述的第五波导为长方体结构，所述的第三凹槽为四棱锥形，所述的第四凹槽为三棱台形，所述的第一凹槽与所述的第二凹槽连通，所述的第三凹槽与所述的第四凹槽连通，所述的第三波导和所述的第四波导沿着光信号传输方向上的尺寸均逐渐减小，所述的第一波导用于与外部光纤耦合，将外部光纤传输的光信号接入所述的端面耦合器，所述的第三波导一方面用于扩展所述的第一波导，降低所述的第一波导与外部光纤的模式失配，另一方面用于与所述的第四波导的配合，逐渐减小对在所述的端面耦合器中传输的光信号的约束，使光信号在进入所述的端面耦合器后的传播过程中，光场逐渐分布在所述的第一波导，减少光信号在所述的端面耦合器中的传输损耗，所述的第二波导用于实现所述的第一波导与外部单模波导之间的模斑转换，使在所述的第一波导中传输的光信号能够通过其传输至外部单模波导，所述的第一凹槽、所述的第二凹槽、所述的第三凹槽和所述的第四凹槽用于防止所述的第五波导与所述的第一波导和所述的第三波导产生耦合，避免光信号传输至所述的第五波导，减少光信号在所述的端面耦合器中的传输损耗；所述的第一层波导芯层通过对一矩形波导采用电感耦合等离子体刻蚀工艺刻蚀形成，所述的第二层波导芯层通过在所述的第一层波导芯层上利用等离子体增强化学气相沉积方式沉积上包层后，先利用电感耦合等离子体(inductively coupled plasma，icp)刻蚀工艺倾斜刻蚀上包层，在上包层中形成与所述的第三波导和所述的第四波导构成的结构形状匹配的凹槽，然后利用等离子体增强化学气相沉积方式在凹槽内沉积形成具有第一凹槽的第三波导和具有第二凹槽的第四波导以及在包层上沉积形成具有第三凹槽和第四凹槽的第五波导而形成。
3、与现有技术相比，本专利技术的基于倾斜侧壁刻蚀的端面耦合器的优点在于通过第一层波导芯层和第二层波导芯层构成端面耦合器，第二层波导芯层位于第一层波导芯层的上方，第一层波导芯层包括第一波导和第二波导，第一波导为长方体结构，第二波导为锥形结构，第二波导沿着光信号传输方向上的尺寸均逐渐减小，第二层波导芯层包括具有向下凹陷的第一凹槽的第三波导、具有向下凹陷的第二凹槽的第四波导和具有第三凹槽和第四凹槽的第五波导，第三凹槽上下贯穿第五波导，第三波导和第一凹槽均为四棱锥形，第四波导为三棱台形，第二凹槽为三棱锥形，第五波导为长方体结构，第三凹槽为四棱锥本文档来自技高网...
【技术保护点】
1.一种基于倾斜侧壁刻蚀的端面耦合器，其特征在于包括第一层波导芯层和第二层波导芯层，所述的第二层波导芯层位于所述的第一层波导芯层的上方，所述的第一层波导芯层包括第一波导和第二波导，所述的第一波导为长方体结构，所述的第二波导为锥形结构，所述的第二波导沿着光信号传输方向上的尺寸均逐渐减小，所述的第二层波导芯层包括具有向下凹陷的第一凹槽的第三波导、具有向下凹陷的第二凹槽的第四波导和具有第三凹槽和第四凹槽的第五波导，所述的第三凹槽上下贯穿所述的第五波导，所述的第三波导和所述的第一凹槽均为四棱锥形，所述的第四波导为三棱台形，所述的第二凹槽为三棱锥形，所述的第五波导为长方体结构，所述的第三凹槽为四棱锥形，所述的第四凹槽为三棱台形，所述的第一凹槽与所述的第二凹槽连通，所述的第三凹槽与所述的第四凹槽连通，所述的第三波导和所述的第四波导沿着光信号传输方向上的尺寸均逐渐减小，所述的第一波导用于与外部光纤耦合，将外部光纤传输的光信号接入所述的端面耦合器，所述的第三波导一方面用于扩展所述的第一波导，降低所述的第一波导与外部光纤的模式失配，另一方面用于与所述的第四波导的配合，逐渐减小对在所述的端面耦合器中
2.根据权利要求1所述的一种基于倾斜侧壁刻蚀的端面耦合器，其特征在于所述的第一波导的厚度方向沿上下方向，将所述的第一波导的长度方向定义为左右方向，宽度方向定义为前后方向，将使所述的第一波导呈前后对称的平面称为第一对称面，所述的第二波导位于所述的第一波导的右侧，所述的第二波导沿水平方向的截面为等腰梯形，该等腰梯形关于所述的第一对称面呈前后对称，且其下底位于其上底的左侧，所述的第二波导的左端面与所述的第一波导的右端面尺寸完全相同，所述的第二波导的左端面与所述的第一波导的右端面一体成型对接，且两者完全重合，所述的第二波导的上端面与所述的第一波导的上端面位于同一平面，所述的第二波导的下端面与所述的第一波导的下端面位于同一平面；
3.权利要求1或2所述的一种基于倾斜侧壁刻蚀的端面耦合器的制造方法，其特征在于包括以下步骤：
4.权利要求3所述的一种基于倾斜侧壁刻蚀的端面耦合器的制造方法，其特征在于所述的步骤9中，利用电感耦合等离子体(Inductively Coupled Plasma，ICP)刻蚀工艺倾斜刻蚀包层时，射频功率为1950W，偏置功率为220w，刻蚀气体为CF4和C4F8，且CF4和C4F8体积比例为5:1。
...【技术特征摘要】
1.一种基于倾斜侧壁刻蚀的端面耦合器，其特征在于包括第一层波导芯层和第二层波导芯层，所述的第二层波导芯层位于所述的第一层波导芯层的上方，所述的第一层波导芯层包括第一波导和第二波导，所述的第一波导为长方体结构，所述的第二波导为锥形结构，所述的第二波导沿着光信号传输方向上的尺寸均逐渐减小，所述的第二层波导芯层包括具有向下凹陷的第一凹槽的第三波导、具有向下凹陷的第二凹槽的第四波导和具有第三凹槽和第四凹槽的第五波导，所述的第三凹槽上下贯穿所述的第五波导，所述的第三波导和所述的第一凹槽均为四棱锥形，所述的第四波导为三棱台形，所述的第二凹槽为三棱锥形，所述的第五波导为长方体结构，所述的第三凹槽为四棱锥形，所述的第四凹槽为三棱台形，所述的第一凹槽与所述的第二凹槽连通，所述的第三凹槽与所述的第四凹槽连通，所述的第三波导和所述的第四波导沿着光信号传输方向上的尺寸均逐渐减小，所述的第一波导用于与外部光纤耦合，将外部光纤传输的光信号接入所述的端面耦合器，所述的第三波导一方面用于扩展所述的第一波导，降低所述的第一波导与外部光纤的模式失配，另一方面用于与所述的第四波导的配合，逐渐减小对在所述的端面耦合器中传输的光信号的约束，使光信号在进入所述的端面耦合器后的传播过程中，光场逐渐分布在所述的第一波导，减少光信号在所述的端面耦合器中的传输损耗，所述的第二波导用于实现所述的第一波导与外部单模波导之间的模斑转换，使在所述的第一波导中传输的光信号能够通过其传输至外部单模波导，所述的第一凹槽、所述的第二凹槽、所述的第三凹槽和所述的第四凹槽用于防止所述的第五波导与所述的第一波导和所述的第三波导产生耦合，避免光信号传输至所述的第五波导，减少光信号在所述的端面耦合器中的传输损耗；所述的第一层波导芯层通过对一矩形波导采用电感耦合等离子体...
还没有人留言评论。发表了对其他浏览者有用的留言会获得科技券。