[发明专利]氮化硅波导辅助悬臂梁端面耦合器

说明书

本发明提供了一种氮化硅波导辅助悬臂梁端面耦合器，包括硅衬底、氮化硅波导结构、硅波导结构、连接梁结构以及悬臂梁结构；悬臂梁结构连接设置在连接梁结构上，连接梁结构连接设置在硅衬底上；硅衬底设置有衬底槽，悬壁梁结构悬于衬底槽的上方；氮化硅波导结构和硅波导结构设置在悬壁梁结构内，氮化硅波导结构位于硅波导结构的上方；氮化硅波导结构的一端设置在耦合端面处，硅波导结构的一端与耦合端面间隔设置；氮化硅波导结构为亚波长光栅氮化硅波导结构，硅波导结构为亚波长光栅倒锥硅波导结构。本发明提高了端面耦合器的耦合效率，降低了耦合器的偏振敏感性。

技术领域

本发明涉及光学器件技术领域，具体地，涉及一种氮化硅波导辅助悬臂梁端面耦合器，尤其是一种基于亚波长光栅结构优化的氮化硅波导辅助悬臂梁端面耦合器。

背景技术

普通单模光纤与硅波导的尺寸相差较大，直接耦合效率较低，一般通过光栅耦合和端面耦合实现光纤和波导的光耦合。光栅耦合器借助衍射光学特性在芯片上方实现光耦合，端面耦合器借助倒锥结构将光纤与芯片端面对接实现光源输入，但光栅耦合存在耦合效率低、偏振敏感、不易封装等问题，端面耦合器耦合效率高，偏振相对不敏感，封装成本降低，且带宽较宽，但存在制备工艺复杂的问题。

公开号为CN111562650A的专利文献公开了一种基于双三叉戟亚波长光栅结构的端面耦合器，包括：位于衬底层且对称设置的三个锥形亚波长光栅、三个亚波长光栅波导、若干用于模式转换的锥形波导和直波导，其中：锥形亚波长光栅和对应的亚波长光栅波导相连，锥形波导位于亚波长光栅波导之间，用于光在芯片上传输的直波导及其对应的锥形波导位于端面耦合器的输出端。但是该专利文献三叉戟结构对准要求高，而且偏振相关性强。

公开号为CN112630886A的专利文献公开了一种端面耦合器及其制造方法，该方法包括：提供绝缘体上半导体衬底，所述绝缘体上半导体衬底包括第一衬底、第一衬底上的绝缘层以及绝缘层上的半导体层；对半导体层进行图案化以形成第一波导；在绝缘层上形成第一介质层；在第一介质层和第一波导上形成第二介质层；在第二介质层上形成第二波导；形成覆盖第二波导的第三介质层；在第三介质层远离第二波导的一侧，将第三介质层键合至载体衬底；去除第一衬底；以及在绝缘层的表面上形成第四介质层。但是该专利文献需要较厚的上包层完成光的限制。

公开号为CN111025474B的专利文献公开了一种基于折射率调控的覆盖SU-8包层的硅波导模式耦合器，硅波导模式耦合器包括第一级模式转换器和第二级模式转换器，第一级模式转换器包括第一覆盖SU-8包层的波导阵列(I)，单模光纤与第一级模式转换器中的波导阵列在空气中对接，第二级模式转换器包括第二覆盖SU-8包层的波导阵列(II)和第三覆盖SU-8包层的波导阵列(III)，所述的覆盖SU-8包层的波导阵列均由覆盖同样厚度SU-8的四根硅纳米线波导。但是该专利文献需要借助聚合物等材料，这与CMOS工艺不兼容，不利于大规模集成。

公开号为CN108983352B的专利文献公开了一种端面耦合器及其制备方法，其中包括：硅衬底；埋氧层形成于硅衬底的上表面；于埋氧层中形成：顶层硅具有一第一顶层硅与一第二顶层硅；氮化硅波导形成于顶层硅的上方，氮化硅波导包括一第一氮化硅波导与一第二氮化硅波导；第一氮化硅波导与第二氮化硅波导的中心线位于顶层硅的中心线上。但是该专利文献仍然存在耦合效率低，偏振敏感的缺陷。

公开号为CN109031518B的专利文献公开了一种悬臂型端面耦合器，包括：硅衬底，于硅衬底上刻蚀具有第一预设高度的沟槽；埋氧层，形成于硅衬底的上表面；埋氧层包括：平板层，平板层形成于硅衬底的上表面；脊型层，脊型层形成于平板层的上表面，并水平延伸出平板层；硅波导，硅波导形成于埋氧层中，位于脊型层的上方；氮化硅波导，氮化硅波导形成于埋氧层中，位于硅波导的上方。但是该专利文献仍然存在耦合效率低，偏振敏感的缺陷。

发明内容

针对现有技术中的缺陷，本发明的目的是提供一种氮化硅波导辅助悬臂梁端面耦合器。