[发明专利]一种光调制的微环谐振腔及制备方法

说明书

本发明属于微电子集成光电子器件技术领域，更具体地，涉及一种光调制的微环谐振腔及制备方法；由下至上依次包括基底层、相变材料薄膜和包层薄膜；在所述的相变材料薄膜上通过连外部激励信号刻画有直母线波导和环形波导，所述的直母线波导和环形波导通过耦合区耦合。本发明提供的微环谐振腔，制备工艺简单，减少了电极结构，提高了集成度；能够通过用光信号激励环形波导使环形波导的折射率发生改变从而达到调制作用，还具有重构的特性。

技术领域

本发明属于微电子集成光电子器件技术领域，更具体地，涉及一种光调制的微环谐振腔及制备方法。

背景技术

微环谐振器是集成光学平台重要的基础元件，如今，基于环形谐振腔的结构已经得到了广泛的应用，如激光器、上下路滤波器、光调制器、光开关、色散补偿器、延迟线、隔离器、光记忆体、传感器、反射镜、和光学陀螺等。微环谐振腔从本质上说就是一个无限长脉冲响应滤波器。它由一个环形的结构和一条直波导组成。利用波导的回路形成反馈，对不同波长的光具有不同的周期性的响应。它结构简单，并且能通过对微环谐振腔的级联或者与其他光学结构结合，能制作更多新的功能器件；目前环形谐振腔基本都是在硅基平台或铌酸锂等平台上经过旋胶、曝光、显影、刻蚀、离子参杂、沉积等工艺步骤加工出脊状波导结构组合而成。需要加电极结构对其进行调控。

微环谐振腔由于具有较高的Q值且环形结构简单，易于制备，有利于使器件微型化以便集成。并且能通过对微环谐振腔的级联或者与其他光学结构结合，能制作更多新的功能器件。随着集成光子领域在材料生长、加工与封装方面的工艺得到快速地发展，使得人们可以在越来越多的材料平台上制备高Q值、低损耗、色散平坦的光学微腔。目前，使用较为广泛的是在Si、Si3N4、高折射率掺杂玻璃材料平台上制作光学谐振腔。制作工艺与COMS工艺相容，利用沉积、曝光、显影、刻蚀、等步骤制作出微环谐振腔的结构，现有方法制作的谐振腔结构一般是脊状波导结构，一旦制作就定型，无法进行重构或修改，对工艺的精度要求很高。且若需要对微环谐振腔进行调制，现有工艺一般需要利用制作材料的热光效应或电光效应，制作相应匹配的电极外加电压来调制，较为复杂。

发明内容

本发明为克服上述现有技术中的缺陷，提供一种光调制的微环谐振腔及制备方法，工艺简单，能够通过光控调制对微环谐振腔进行调制，减少了电极结构，另外还能实现结构的重构。

为解决上述技术问题，本发明采用的技术方案是：一种光调制的微环谐振腔，该微环谐振腔包括：

基底层；

微环谐振腔层，所述微环谐振腔层由可逆的相变材料薄膜制成，所述微环谐振腔层包括直母线波导、环形波导、耦合区，在所述的相变材料薄膜上通过外部激励信号刻画有直母线波导和环形波导，所述的直母线波导和环形波导通过耦合区耦合；

包层薄膜层，所述包层薄膜层由包层薄膜制成。

在本发明中，微环谐振腔设置在相变材料薄膜上，利用具有相变特性的材料经过外部激励信号的激励后折射率与原材料不同的性质，可以在材料薄膜上用外部激励信号制作微环谐振腔，具有该相变特性的材料薄膜在外部实施一定条件的激励下可实现晶态与非晶态的可逆变化，简化了工艺流程，还可以实现微环谐振腔的重构。另外，本发明提供的微环谐振腔，能通过使用激光调制微环的有效折射率来实现对光信号的调制，减少了电极结构的制作，能提高器件的集成度。

其中，所述的外部激励信号包括但不限于、光信号、电信号、热信号。

在其中一个实施例中，所述的环形波导的折射率直母线波导的折射率未设有波导区域的相变材料薄膜的折射率基底层和包层薄膜折射率。未设有波导区域的相变材料薄膜的折射率是指在相变材料薄膜上，除了环形波导和直母线波导在位置之外的相变材料薄膜的折射率。

在其中一个实施例中，所述的环形波导的折射率比直母线波导的折射率大0.1~0.5。