[发明专利]一种基于氮化硅波导的偏振无关集成光开关及其制作方法

权利要求书

1.一种基于氮化硅波导的偏振无关集成光开关，其特征在于，包括：

硅基衬底；

二氧化硅缓冲层，覆盖于所述硅基衬底上；

芯层，镀在所述二氧化硅缓冲层上；

二氧化硅上包层，覆盖于所述芯层上；以及

芯层波导，设置于所述芯层中，

其中，所述芯层波导包括：

两个3dB定向耦合器，组成了马赫-曾德干涉仪，所述两个3dB定向耦合器用于实现对TE、TM偏振波的均等分束，包括：150微米的S型弯曲波导和25微米的直波导，以及

马赫-曾德臂直波导，设置于所述两个3dB定向耦合器之间，用于连接所述两个3dB定向耦合器。

2.根据权利要求1所述的基于氮化硅波导的偏振无关集成光开关，其特征在于：

所述马赫-曾德臂直波导上固定有金属加热器，该金属加热器用于控制相位从而实现对输出路径的切换。

3.根据权利要求2所述的基于氮化硅波导的偏振无关集成光开关，其特征在于：

其中，所述金属加热器为Ti/Au加热器，厚度为100/10纳米，面积为250×5平方微米。

4.根据权利要求1所述的基于氮化硅波导的偏振无关集成光开关，其特征在于：

其中，所述二氧化硅缓冲层的厚度为3微米，折射率为1.45，

所述二氧化硅上包层的厚度为2微米。

5.根据权利要求1所述的基于氮化硅波导的偏振无关集成光开关，其特征在于：

其中，所述S型弯曲波导、所述直波导以及马赫-曾德臂直波导均为氮化硅波导，

所述氮化硅波导折射率为2.01，厚度H为580纳米，宽度W为660纳米。

6.根据权利要求1所述的基于氮化硅波导的偏振无关集成光开关，其特征在于：

其中，所述S型弯曲波导的长度为150微米，半径为406微米，侧向偏移的距离为30微米。

7.根据权利要求1所述的基于氮化硅波导的偏振无关集成光开关，其特征在于：

其中，所述直波导的长度为25微米。

8.根据权利要求1所述的基于氮化硅波导得到偏振无关集成光开关，其特征在于：

其中，所述马赫-曾德臂直波导的长度为250微米。

9.根据权利要求1所述的基于氮化硅波导得到偏振无关集成开关，其特征在于：

其中，所述3dB定向耦合器的波导的整体厚度为580纳米，起始宽度为1微米，起始耦合间隙为30微米，所述直波导的耦合区域的波导宽度为0.66微米，耦合间隙为0.5微米。

10.一种如权利要求1-9所述的基于氮化硅波导得到偏振无关集成光开关的制作方法，其特征在于，包括如下步骤：

步骤1，在350摄氏度下，通过等离子体增强化学气相沉积于所述硅基衬底上形成3微米厚的所述二氧化硅缓冲层；

步骤2，在所述二氧化硅缓冲层上涂覆抗蚀剂作为氮化硅光子电路的蚀刻掩模，使用电子束光刻和等离子蚀刻，实时监控刻蚀深度，得到表面平坦的所述氮化硅波导；

步骤3，所述氮化硅波导经过氧化电浆和湿化学工艺清洗后通过等离子体增强化学气相沉积2微米厚的所述二氧化硅上包层；

步骤4，将所述金属加热器附着到所述马赫-曾德臂直波导上，在其背面上抛光并切割以进行性能表征。