[发明专利]基于倒脊型二氧化硅/聚合物混合波导的微环谐振器及其制备方法

权利要求书

1.一种基于倒脊型二氧化硅/聚合物混合波导的微环谐振器，其特征在于：从下至上由Si衬底(1)、SiO₂下包层(2)、条形聚合物芯层(3)和聚合物平板层(4)组成；条形聚合物芯层(3)被包覆在SiO₂下包层(2)之中，聚合物芯层(3)的上表面与SiO₂下包层(2)的上表面位于同一平面；条形聚合物芯层(3)由微环谐振部分(100)和耦合部分组成；其中，微环谐振部分(100)由第一弯曲波导(101)、第一直波导(102)、第二弯曲波导(103)和第二直波导(104)顺次连接组成，为跑道型微环结构；耦合部分由输入直波导(201)、第三直波导(202)和输出直波导(203)顺次连接组成，第二直波导(104)和第三直波导(202)构成定向耦合器(200)；宽谱光源输出的光信号耦合进入输入直波导(201)，经过定向耦合器(200)的耦合作用分成两束光，一部分光耦合进入第二直波导(104)，从而进入微环谐振部分(100)，另一部分光从输出直波导(203)输出；耦合进入微环谐振部分(100)的光，其中满足微环谐振条件的波长的光，即在微环谐振部分(100)传输一周相位的改变为2π的整数倍的光将在环中传输，不再通过定向耦合器(200)耦合进入第三直波导(202)；而不满足微环谐振条件的波长的光，将通过定向耦合器(200)耦合进入第三直波导(202)，相同波长的光线性叠加后从输出直波导(203)中输出。

2.如权利要求1所述的一种基于倒脊型二氧化硅/聚合物混合波导的微环谐振器，其特征在于：SiO₂下包层(2)的厚度为12～18μm；条形聚合物芯层(3)的宽度为2～5μm，厚度为2～5μm；聚合物平板层的厚度为0～5μm。

3.如权利要求2所述的一种基于倒脊型二氧化硅/聚合物混合波导的微环谐振器，其特征在于：SiO₂下包层(2)的厚度为15μm；条形聚合物芯层(3)的宽度为2.5μm，厚度为2.5μm；聚合物平板层的厚度为2μm；第一弯曲波导(101)和第二弯曲波导(103)的弯曲半径为1400μm，第一弯曲波导(101)和第二弯曲波导(103)为半圆形结构；第二直波导(104)和第三直波导(202)之间的间距为1.5μm；定向耦合器长度为1400μm，即第一直波导(102)、第二直波导(104)和第三直波导(202)长度均为1400μm。

4.如权利要求1所述的一种基于倒脊型二氧化硅/聚合物混合波导的微环谐振器，其特征在于：条形聚合物芯层(3)和聚合物平板层(4)的材料相同，为具有负热光系数的聚合物材料SU-8 2002、SU-8 2005或EpoCore。

5.权利要求1～4任何一项所述的一种基于倒脊型二氧化硅/聚合物混合波导的微环谐振器的制备方法，其步骤如下：

1)在硅晶圆衬底上，通过热氧化法生长一层致密的二氧化硅下包层；

2)使用真空匀胶机在二氧化硅下包层上旋涂光刻胶层，前烘处理后自然降温固化；

3)通过紫外光刻、显影、后烘，将掩模版上与需要制备的条形聚合物芯层波导结构相同或互补的图形转移到光刻胶层上，形成用于掩膜的光刻胶层波导结构；

4)通过ICP刻蚀方法，在光刻胶层波导结构的掩膜下，在二氧化硅下包层上制备得到用于填充聚合物芯层的凹槽，然后再去掉二氧化硅下包层上的光刻胶层；

5)使用真空匀胶机在二氧化硅下包层上旋涂聚合物芯层和聚合物平板层，再经过前烘、紫外光刻、后烘，制备得到基于倒脊型二氧化硅/聚合物混合波导的微环谐振器。