本发明专利技术公开了一种具有跷跷板结构的两路集成可变光衰减器，该衰减器包括两对单模光纤(1)、光纤定位结构(2)、具有跷跷板结构的可动上电极(3)和固定下电极(4)，其中光纤定位结构(2)是在硅片上腐蚀出的V型槽自对准结构，可动上电极(3)包括微镜(31、31′)和跷跷板式悬臂(32)，其中微镜(31、31′)分别位于所述悬臂(32)两端，固定下电极(4)包括硅片上腐蚀出来的凹槽(41)和蒸镀在凹槽上的金属电极(42、42′)。本发明专利技术还公开了一种制作具有跷跷板结构的两路集成可变光衰减器的方法。本发明专利技术满足了两路集成，有效减小了器件体积，满足了当前光电子器件向集成化、小型化发展的需求。
【技术实现步骤摘要】
本专利技术涉及光纤通讯
，特别是一种。
技术介绍
可调式光衰减器(Variable Optical Attenuator，V0A)是现代宽带光网中的一种核心器件。光衰减器可以对光功率进行预订量的衰减，在光纤模拟信号传输及波分复用光纤网络等科研和工程领域有着十分重要的应用。由于传统的大体积机械式光衰减器存在体积大、成本高及功率大等缺点，随着近几年来微机械系统(MEMQ研究的深入微机械光衰减器的报道也越来越多，这些衰减器大都为单元器件，除了保持了传统技术VOA的光学性能外，还具有衰减范围大、驱动电压低、体积小、响应速度快和性价比高等优点。常见的可调光衰减器种类繁多，主要包括光栅衍射型，液晶型，反射镜旋转/位移型，平面波导型等。光栅衍射型VOA基于动态衍射光栅技术。当施加电压时，在静电作用下相同间隔的动栅条位置向下移动产生衍射光栅效应，通过电压调节来控制一级衍射光从而达到调节光信号衰减量的目的。液晶型VOA主要是利用聚合物分散液晶材料(PDLC)这种电控光学材料，液晶的有效折射率受到电场调控，使得PDLC材料的光学性能能够在一定范围内受到电场调控，这种衰减器是一种非机械式的V0A，其衰减范围受到液晶材料的限制。反射式VOA是在硅基上制作一块微反射镜。光经双芯准直器的一端进入，以一定角度入射到微反射镜上，当施加电压时，微反射镜在静电作用下被扭转，倾角改变，入射光的入射角度发生改变，光反射后能量不能完全耦合进双芯准直器的另一端，达到调节光强的目的。而未加电压时，微反射镜呈水平状态，光反射后能量完全耦合进双芯准直器的另一端。平面光波导VOA是基于Mach-Zehnder干涉仪(MZI)原理，并利用热光效应，使材料的折射率发生变化，从而改变MZI的干涉臂的长度，使两臂产生不同的光程差，实现对光衰减量的控制。这种方法必须对光束进行分束和耦合，这就会引入较大的插入损耗。
技术实现思路
(一)要解决的技术问题本专利技术的目的是提供一种。(二)技术方案为达到上述目的，本专利技术提供了一种具有跷跷板结构的两路集成可变光衰减器， 该衰减器包括两对单模光纤1、光纤定位结构2、具有跷跷板结构的可动上电极3和固定下电极4，其中光纤定位结构2是在硅片上腐蚀出的V型槽自对准结构，可动上电极3包括微镜(31、31')和跷跷板式悬臂32，其中微镜(31、31')分别位于所述悬臂32两端，固定下电极4包括硅片上腐蚀出来的凹槽41和蒸镀在凹槽上的金属电极02、42')。上述方案中，所述微镜(31、31')与所述跷跷板式悬臂32方向平行，且二者为同一硅片上通过微机械加工工艺制作而成。上述方案中，所述悬臂32通过位于其正中的扭臂33与外框34连接，形成跷跷板结构。上述方案中，调节一侧光衰减量需要调节另一侧电极间电压，另一侧悬臂下降同时本侧悬臂上升，导致所述微镜(31、31')进入光路中对光通量进行调节，实现光衰减器的调节。上述方案中，所述微镜(31、31')用于分别调节两路光通量。为达到上述目的，本专利技术还提供了一种制作具有跷跷板结构的两路集成可变光衰减器的方法，该方法包括步骤1 选取(100)硅片制作自对准V型槽；步骤2 选取(110)硅片制作上电极结构；步骤3 选取(100)或(110)硅片制作下电极结构；步骤4:将自对准V型槽、上电极结构和下电极结构按照上中下顺序依次对准键I=I O上述方案中，所述步骤1包括在(100)硅片双面生长氮化硅；对双面生长氮化硅的(100)硅片进行各向异性湿法腐蚀，腐蚀出与上电极悬臂大小相当的孔洞；在该孔洞两侧与上电极微镜对应位置各向异性湿法腐蚀出自对准V型槽结构；选取光纤并在V型槽内耦合后固定。上述方案中，所述步骤2包括在(100)硅片双面生长氮化硅；对双面生长氮化硅的(100)硅片进行各向异性湿法腐蚀，腐蚀出微镜，用暴露出的{111}面作为微镜镜面，保证镜面与悬臂垂直，同时腐蚀悬臂部分，使悬臂部分变薄；在腐蚀出来的悬臂部分和微镜结构上蒸镀金属；反应离子刻蚀至硅片通透，制作出悬臂部分。上述方案中，所述步骤3包括在(100)硅片双面生长氮化硅；对双面生长氮化硅的(100)硅片进行各向异性湿法腐蚀，腐蚀出凹槽；在该凹槽内生长氮化硅或二氧化硅作为绝缘层；在该凹槽内蒸镀金属电极并引出。(三)有益效果从上述技术方案可以看出，本专利技术具有以下有益效果(1)采用了三层硅片结构，各部分分别制作完成，可大大降低制作工艺难度，提高成品率。(2)使用了对称式跷跷板结构，实现了两路集成，可有效减小集成器件的体积，为更大规模的集成提供了参考。(3)制作过程中充分利用了硅片{111}面腐蚀自停止的结晶学特征，通过各向异性湿法腐蚀工艺和反应离子刻蚀工艺相结合的方法，制作出V型槽、微镜、悬臂及下电极结构。既保证了 V型槽的尺寸，又能保证微镜的垂直，从而提高可变光衰减器的性能。附图说明图1是本专利技术所述的具有跷跷板结构的两路集成可变光衰减器的剖面结构示意图；图2是本专利技术所述的具有跷跷板结构的两路集成可变光衰减器的光纤耦合部分示意图；图3是本专利技术所述的具有跷跷板结构的两路集成可变光衰减器的衰减部分示意图；图4是本专利技术所述的具有跷跷板结构的两路集成可变光衰减器的驱动部分示意图；图5是制备方法步骤B3所述的掩模板图形的示意图；图6是制备方法步骤B6所述的掩模板图形的示意图；图7是制备方法步骤C3所述的掩模板图形的示意图；图8是制备方法步骤C7所述的掩模板图形的示意图。具体实施例方式为使本专利技术的目的、技术方案和优点更加清楚明白，以下结合具体实施例，并参照附图，对本专利技术进一步详细说明。本专利技术采用三层硅片，分别制作出自对准V型槽、衰减结构和驱动电极，可大大降低制作工艺难度，提高成品率，用对称式跷跷板结构实现了两路集成，可有效减小集成器件的体积，为更大规模的集成提供参考。本专利技术在制作过程中充分利用了硅片的结晶学特征，通过各向异性湿法腐蚀工艺和反应离子刻蚀工艺相结合的方法，制作出V型槽、微镜、悬臂及下电极结构。V型槽在湿法腐蚀过程中暴露出来的是硅晶体中夹角为70. 53°的{111}面，{111}面为腐蚀自停止面， 只要确定好开口尺寸，就可以保证制作出来的V型槽的尺寸。微镜在各向异性湿法腐蚀过程中暴露出来的是与硅片表面垂直的{111}面，所以只要在制作过程中确定{111}面的取向以及合适的工艺条件就可以制作出表面质量好并且与悬臂垂直的微镜结构。本专利技术利用静电引力来驱动悬臂运动，带动微镜在光路中移动，通过调整微镜的位移大小来实现可变光衰减器的功能。该结构的可变光衰减器具有衰减范围大、响应速度快等优点。本专利技术所述的具有跷跷板结构的两路集成静电驱动微机械可变光衰减器的结构如图1所示，整个器件分为三个部分。第一部分为光纤耦合部分，包括两对单模光纤和光纤定位结构。这部分在(100) 硅片上制作完成。在(100)硅片上沿着<110>方向腐蚀，会暴露出与硅片表面倾角为 54. 74°的{111}面，从而形成V型槽。把两对单模光纤分别耦合好固定在V型槽内。第二部分为衰减部分，包括悬臂、扭臂和微镜结构。这部分在(110)硅片上制作完成。在(110)硅片上有四个{111}面与硅片表面完全垂直，因此，在(110)硅片上只要确定这些{111}面的取向以及确定合适的工艺条件，本文档来自技高网...
【技术保护点】
１．一种具有跷跷板结构的两路集成可变光衰减器，其特征在于，该衰减器包括两对单模光纤（１）、光纤定位结构（２）、具有跷跷板结构的可动上电极（３）和固定下电极（４），其中光纤定位结构（２）是在硅片上腐蚀出的Ｖ型槽自对准结构，可动上电极（３）包括微镜（３１、３１′）和跷跷板式悬臂（３２），其中微镜（３１、３１′）分别位于所述悬臂（３２）两端，固定下电极（４）包括硅片上腐蚀出来的凹槽（４１）和蒸镀在凹槽上的金属电极（４２、４２′）。
【技术特征摘要】
【专利技术属性】
技术研发人员：周敬然，张海英，
申请(专利权)人：中国科学院微电子研究所，
类型：发明
国别省市：11
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