一种在线可调的光功率衰减器及其制备方法技术

本发明专利技术涉及光电子器件技术领域，尤其涉及一种在线可调的光功率衰减器及其制备方法。包括输入波导区及输出波导区，还包括位于输入波导区和输出波导区之间的可调光功率衰减波导区，输入波导区、可调光功率衰减波导区、及输出波导区的光波导包括衬底、下包层、芯层及上包层，所述可调光功率衰减波导区的上包层上设置有加热电阻。在外界施加电压或者电流时，加热电阻工作，其发热效率随施加的电压或者电流成比例增加，因此，可调光功率衰减波导区的芯层受光热系数的影响，其折射率发生改变，从而实现光功率的衰减。具有制作工艺过程简单、能够批量生产、成本低，可调光强的反应速度快、精度高，环境适应能力强，能够很好的与其它器件实现规模化集成。

【技术实现步骤摘要】
—种在线可调的光功率衰减器及其制备方法
[0001 ] 本专利技术涉及光电子器件
，尤其涉及。
技术介绍
可调式光衰减器(Variable Optical Attenuator,简称V0A)是现代宽带光网中的一种核心器件，在波分复用光纤网络中，用来调整各信道信号的强弱。长期以来，它一直停留在机械式水平，因为体积大不利于集成，因此，它一般只适合单通道衰减方式。随着DWDM系统的发展，越来越需要通道数多而体积小的可调光衰减器阵列。传统的机械方式已不能解决这些难题。目前，可调光衰减器主要有机械式可调光衰减器、微机电式可调光衰减器、液晶式可调光衰减器及波导式可调光衰减器。机械式可调光衰减器体积大、响应时间长，限制了其应用前景。采用MEMS (Micro-Electro-Mechanical Systems,微机电系统)技术实现的光开关具有体积小、重量轻、能耗低等优点，随着光纤通讯技术和密集波分复用系统的飞速发展，MEMS可调光衰减器作为重要的光波导器件，得到了越来越广泛的应用，但是MEMS可调光衰减器受环境温度影响较大，需要温度补偿，由于成品率低，在价格方面面临着挑战，由于是微机电部件，可靠性不够理想。液晶式可调光衰减器成本低，但很容易受温度的影响，因而温度特性很差，使用时需要辅以温度校准，另一个缺点是它在低温时响应时间很慢。而目前应用较多的光波导式可调光衰减器主要是马赫-增德尔(M-Z)型可调光衰减器，它体积小、利于高度集成，但是目前其工艺还处于发展和完善之中，其缺点在于器件尺寸较大，封装难度大。波导式光衰减器由于方便和其它光学器件集成，因此，具有较好的应用前景。
技术实现思路
本专利技术的目的在于提出，具有成本低、调节精度高、响应速度快，以及方便和其它光通信器件混合集成的优点。为达此目的，本专利技术采用以下技术方案:一种在线可调的光功率衰减器，包括:输入波导区及输出波导区，还包括位于所述输入波导区和输出波导区之间的可调光功率衰减波导区，所述输入波导区、可调光功率衰减波导区、及输出波导区的光波导包括衬底、下包层、芯层及上包层，其中，所述可调光功率衰减波导区的上包层上设置有加热电阻。其中，所述芯层的折射率大于下包层的折射率，且所述芯层的折射率大于上包层的折射率。其中，在所述可调光功率衰减波导区的加热电阻上还设置有用于保护加热电阻的保护层。其中，所述保护层为SiO2薄膜。其中，所述衬底的材料为硅或者铌酸锂。一种在线可调的光功率衰减器的制备方法，包括:步骤1、选择衬底材料，并对衬底材料进行表面抛光形成衬底；步骤2、在衬底上沉积下包层和芯层；步骤3、采用刻蚀技术将设计的芯层图形刻蚀到所述芯层，其中，刻蚀后芯层包括输入波导区、可调光功率衰减波导区以及输出波导区；步骤4、沉积上包层将芯层覆盖，并在所述可调光功率衰减波导区的上包层制作加热电阻；步骤5、在所述加热电阻上沉积保护层，采用刻蚀技术将设计的电极图形刻蚀到保护层形成加热电阻的电极，完成光功率衰减器的晶圆的制备。其中，所述步骤5之后还包括:步骤6、对经过上述步骤完成的光功率衰减器的晶圆进行切割，形成单个光功率衰减器，然后对单个光功率衰减器的输入波导区的输入波导端和输出波导区的输出波导端粘接盖板，再对输入波导端和输出波导端进行斜8°角抛光；步骤7、把光纤阵列分别与输入波导端和输出波导端进行对准耦合；步骤8、最后，将上述已经封装好的光功率衰减器固定在底座上，添加电路，使其加热电阻工作。其中，所述步骤2具体为:在衬底上依次沉积下包层、芯层及刻蚀芯层用的掩膜铬层。其中，所述步骤2中的沉积下包层、芯层的方法为CVD或者PECVD，所述步骤2中的沉积掩膜铬层的方法为蒸发或者磁控溅射，步骤4中的沉积上包层的方法为PECVD或者FHD,步骤4中的沉积加热电阻材料的方法为蒸发、电镀或者磁控溅射，步骤5中的沉积保护层的方法为PECVD。其中，所述下包层的厚度为大于等于12微米，所述芯层的厚度为3微米至7微米，所述上包层的厚度为大于12微米，所述掩膜铬层的厚度为大于等于150纳米。有益效果:与现有技术相比，本专利技术所述的一种在线可调的光功率衰减器，包括:输入波导区及输出波导区，还包括位于所述输入波导区和输出波导区之间的可调光功率衰减波导区，所述输入波导区、可调光功率衰减波导区、及输出波导区的光波导包括衬底、下包层、芯层及上包层，其中，所述可调光功率衰减波导区的上包层上设置有加热电阻。通过在可调光功率衰减波导区的上包层上设置加热电阻，在外界施加电压或者电流时，加热电阻工作，并且加热电阻的发热效率随施加的电压或者电流成比例增加，可调光功率衰减波导区的芯层受光热系数的影响，其折射率发生改变，从而实现光功率的衰减，并且其折射率的改变量随电压或者电流的增加而增大。本专利技术具有制作工艺过程简单、能够批量生产、成本低，可调光强的反应速度快、精度高，环境适应能力强，能够很好的与其它光通信器件集成，最后实现光功率器件的规模化集成。【附图说明】图1是本专利技术【具体实施方式】提供的一种在线可调的光功率衰减器的结构示意图。图2是本专利技术【具体实施方式】提供的一种在线可调的光功率衰减器的横截面的结构示意图。图3是本专利技术【具体实施方式】提供的一种在线可调的光功率衰减器的制备方法的流程图。图中:1-输入波导区；2_可调光功率衰减波导区；3_输出波导区；4-衬底；5_下包层；6-芯层；7_上包层；8_加热电阻；9_保护层。【具体实施方式】下面结合附图并通过【具体实施方式】来进一步说明本专利技术的技术方案。图1是本专利技术【具体实施方式】提供的一种在线可调的光功率衰减器的结构示意图。图2是本专利技术【具体实施方式】提供的一种在线可调的光功率衰减器的横截面的结构示意图。如图1、图2所示，一种在线可调的光功率衰减器，包括:输入波导区1、及输出波导区3，还包括位于所述输入波导区I和输出波导区3之间的可调光功率衰减波导区2，所述输入波导区1、可调光功率衰减波导区2、及输出波导区3的光波导包括衬底4、下包层5、芯层6、及上包层7，其中，所述可调光功率衰减波导区2的上包层7上设置有加热电阻8。通过在可调光功率衰减波导区2区的上包层7上设置加热电阻8，在外界施加电压或者电流时，加热电阻8工作，并且加热电阻8的发热效率随施加的电压或者电流成比例增力口，可调光功率衰减波导区2区的芯层6受光热系数的影响，其折射率发生改变，从而使部分光功率从芯层6中泄露出去，从而实现光功率的衰减，并且其折射率的改变量随电压或者电流的增加而增大。本专利技术具有制作工艺过程简单、能够批量生产、成本低，可调光强的反应速度快、精度高，环境适应能力强，能够很好的与其它光通信器件集成，最后实现光功率器件的规模化集成。所述芯层6的折射率大于下包层5的折射率，且所述芯层6的折射率大于上包层7的折射率。通过使芯层6的折射率大于下包层5的折射率和大于上包层7的折射率，从而使光波在芯层6内发生全反射，从而实现光功率在芯层6波导内传输。本专利技术就是通过在上包层7上设置加热电阻8，在外界施加电压或者电流时，加热电阻8工作，并且加热电阻8的发热效率随施加的电压或者电流成比例增加，可调光功率衰减波导区2区的芯层6受光热系数的影响，其折射率发生改变，从而使部分光功率泄露出去，从而实现光功率的衰减本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种在线可调的光功率衰减器，包括：输入波导区（1）及输出波导区（3），其特征在于，还包括位于所述输入波导区（1）和输出波导区（3）之间的可调光功率衰减波导区（2），所述输入波导区（1）、可调光功率衰减波导区（2）、及输出波导区（3）的光波导包括衬底（4）、下包层（5）、芯层（6）及上包层（7），其中，所述可调光功率衰减波导区（2）的上包层（7）上设置有加热电阻（8）。

【技术特征摘要】
1.一种在线可调的光功率衰减器，包括:输入波导区(I)及输出波导区(3)，其特征在于，还包括位于所述输入波导区(I)和输出波导区(3)之间的可调光功率衰减波导区(2)，所述输入波导区(I)、可调光功率衰减波导区(2)、及输出波导区(3)的光波导包括衬底(4)、下包层(5)、芯层(6)及上包层(7)，其中，所述可调光功率衰减波导区(2)的上包层(7)上设置有加热电阻(8)。2.根据权利要求1所述的一种在线可调的光功率衰减器，其特征在于，所述芯层(6)的折射率大于下包层(5)的折射率，且所述芯层(6)的折射率大于上包层(7)的折射率。3.根据权利要求1所述的一种在线可调的光功率衰减器，其特征在于，在所述可调光功率衰减波导区(2)的加热电阻(8)上还设置有用于保护加热电阻(8)的保护层(9)。4.根据权利要求3所述的一种在线可调的光功率衰减器，其特征在于，所述保护层(9)为SiO2薄膜。5.根据权利要求1所述的一种在线可调的光功率衰减器，其特征在于，所述衬底(4)的材料为娃或者银酸锂。6.一种在线可调的光功率衰减器的制备方法，其特征在于，包括: 步骤1、选择衬底材料，并对衬底材料进行表面抛光形成衬底(4)； 步骤2、在衬底(4 )上沉积下包层(5 )和芯层(6 ); 步骤3、采用刻蚀技术将设计的芯层图形刻蚀到所述芯层(6)，其中，刻蚀后芯层包括输入波导区(I)、可调光功率衰减波导区(2)以及输出波导区(3)；` 步骤4、沉积上包层(7)将芯层(6)覆盖，并在所述可调光功率衰减波导区(2)的上包层(7)制作加热电阻(8); 步骤5、在所述加热电阻(...

【专利技术属性】
技术研发人员：胡翱翔，金兴弟，
申请(专利权)人：宁波天翔通讯设备有限公司，
类型：发明
国别省市：浙江;33