[发明专利]一种可精确调控干涉臂相位的MZI型光开关及制备方法

说明书

本发明涉及一种可精确调控干涉臂相位的MZI型光开关及制备方法；其中，输入区波导的输出端与第一分光器输入端连接，第一分光器的输出端分别与两个输入区S弯曲波导输入端连接，两个输入区S弯曲波导的输出端分别与第一相移区和第二相移区的输入端连接，第一相移区和第二相移区的输出端分别与两个输出区S弯曲波导的输入端连接，两个输出区S弯曲波导的输出端均与第二分光器的输入端连接，第二分光器的输出端与输出区波导的输入端连接，以上波导均设在相变材料薄膜上。本发明制备工艺简单，开光效果更好，且可以实现快速高效的开光转换，还能实现开光结构的重构。

技术领域

本发明属于微电子集成光电子器件制造技术领域，更具体地，涉及一种可精确调控干涉臂相位的MZI型光开关及制备方法。

背景技术

随着光通讯技术的发展，数据规模不断扩大，数据流量不断增加。这类运用场景要求芯片实时处理海量的数据并快速切换，其中光开关就是其中重要的核心器件。目前市面上常见的硅波导光开关有三种：一种是基于微机电系统(MEMS)技术的光开关，一种是基于马赫-泽德干涉(MZI)原理设计的光开关，一种是用相变材料制作的光开关。但是以上三种类型的光开关的制作工艺都需要经过曝光、显影、刻蚀、套刻电极、沉积电极等工艺步骤。加工过程较为繁琐且时间较长，并且以上三种常见的硅光开关对加工工艺的误差要求较高，较大的工艺误差会导致光开关器件的性能。

微机电系统(MEMS)技术制作光开关。采用IC工艺在硅基表面作出水平或垂直的微反射镜，通过静电、电磁等多种驱动方式，使微反射镜发生旋转、平移等动作，从而实现光开关的功能。微镜结构以及驱动结构相对复杂，且为了提高微镜的反射率，需要给微镜表面镀金或铝的材料，工艺流程相对较为复杂，且湿法腐蚀中使用的溶液大多数是强碱或带有毒毒性的溶液。存在安全隐患。

基于马赫-泽德干涉(MZI)原理设计的光开关。现有的大多数基于MZI原理设计的光开关通常在电光效应或热光效应明显的晶体平台(如铌酸锂等)上利用与CMOS工艺制作出能产生马赫-泽德干涉的波导结构，该波导结构由MZI结构和相移区组成。并在相移区制作电极，利用相移区波导的电光效应或热光效应，并且通过调制电极的电压，使得两个干涉臂的相移区波导的相对相移发生改变，从而达到调制光的作用。但是此方法对于工艺误差有着很高的要求，由于工艺误差，传统的MZI光开关的干涉臂往往存在显著的随机相位误差，导致其开关状态不佳。所以设计者在构建光开关阵列时需要为每个光开关单元引入监测器和校准器来检查和校准随机相位误差带来的影响。这就使得MZI阵列光开关存在结构复杂庞大、附加器件多、测试复杂、运行功耗高等问题。

发明内容

本发明为克服上述现有技术中的缺陷，提供一种可精确调控干涉臂相位的MZI型光开关及制备方法，制备工艺简单，开关效果更好，且可以实现快速高校的开关转换，还能实现开关结构的重构。

为解决上述技术问题，本发明采用的技术方案是：一种可精确调控干涉臂相位的MZI型光开关。该MZI型光开关包括：

基底层；

光开关层，所述光开关层设置在所述基底层上，所述光开关层包括由相变可逆材料制成的相变材料薄膜，所述相变材料薄膜包括输入区波导、第一分光器、两个输入区S弯曲波导、第一相移区、第二相移区、两个输出区S弯曲波导、第二分光器、输出区波导；所述的输入区波导的输出端与第一分光器输入端连接，第一分光器的输出端分别与两个输入区S弯曲波导输入端连接，两个输入区S弯曲波导的输出端分别与第一相移区和第二相移区的输入端连接，第一相移区和第二相移区的输出端分别与两个输出区S弯曲波导的输入端连接，两个输出区S弯曲波导的输出端均与第二分光器的输入端连接，第二分光器的输出端与输出区波导的输入端连接；所述的输入区波导、第一分光器、两个输入区S弯曲波导、第一相移区、第二相移区、两个输出区S弯曲波导、第二分光器、输出区波导均设于相变材料薄膜上；

包覆层，所述包覆层设置在所述光开关层上。