[发明专利]一种基于相变材料的双模干涉2×2光波导开关

权利要求书

1.一种基于相变材料的双模干涉2×2光波导开关，其特征在于，包括：

一硅薄膜基座(3)，所述硅薄膜基座(3)包括未掺杂区域(31)和重度掺杂区域，所述重度掺杂区域包括第一重度掺杂区域(321)和第二重度掺杂区域(322)；

一输入波导，所述输入波导包括第一输入波导(41)和第二输入波导(42)；

一双模混合波导，所述双模混合波导包括相变材料(61)、第一脊型波导(62)和第二脊型波导(63)，所述第一脊型波导(62)和所述第二脊型波导(63)对称地设置于所述相变材料(61)的两侧；

以及一输出波导，所述输出波导包括第一输出波导(51)和第二输出波导(52)；

其中，所述输入波导和所述输出波导分别对称设置于所述双模混合波导的前后两端，所述输入波导，所述双模混合波导和所述输出波导依次相连，所述输入波导、所述双模混合波导和所述输出波导均设置于所述未掺杂区域(31)的顶部表面，所述第一重度掺杂区域(321)和所述第二重度掺杂区域(322)分别分布于所述双模混合波导的两侧，且所述第一重度掺杂区域(321)和所述第二重度掺杂区域(322)上分别设有一金属接触区域(7)。

2.根据权利要求1所述的基于相变材料的双模干涉2×2光波导开关，其特征在于，所述第一输入波导(41)、所述第二输入波导(42)、所述第一输出波导(51)和所述第二输出波导(52)均呈S弯型，且所述第一输入波导(41)和所述第二输入波导(42)的S弯型对称设置，所述第一输出波导(51)和所述第二输出波导(52)的S弯型对称设置。

3.根据权利要求2所述的基于相变材料的双模干涉2×2光波导开关，其特征在于，所述第一输入波导(41)和所述第一输出波导(51)对称地设置于所述双模混合波导的前后两端，所述第二输入波导(42)和所述第二输出波导(52)对称地设置于所述双模混合波导的前后两端。

4.根据权利要求3所述的基于相变材料的双模干涉2×2光波导开关，其特征在于，所述第一输入波导(41)、所述第二输入波导(42)、所述第一输出波导(51)和所述第二输出波导(52)的宽度为所述双模混合波导总宽度的一半，所述相变材料(61)的宽度为双模混合波导总宽度的7/36。

5.根据权利要求4所述的基于相变材料的双模干涉2×2光波导开关，其特征在于，所述双模混合波导的总宽度为900nm，厚度为170nm，所述第一脊型波导(62)和所述第二脊型波导(63)的长度为9.44μm，所述第一输入波导(41)、所述第二输入波导(42)、所述第一输出波导(51)和所述第二输出波导(52)的长度为8μm，宽度为450nm，厚度为170nm，所述第一输入波导(41)和所述第二输入波导(42)的两个S弯之间最大距离为4μm，所述第一输入波导(41)和所述第二输入波导(42)的S弯角度α均为90°，所述第一输出波导(51)和所述第二输出波导(52)的两个S弯之间最大距离为4μm，所述第一输出波导(51)和所述第二输出波导(52)S弯角度β均为90°，所述相变材料(61)的宽度为175nm，厚度为170nm。

6.根据权利要求1-5任一所述的基于相变材料的双模干涉2×2光波导开关，其特征在于，所述相变材料(61)为硫系相变材料Sb₂S₃和Sb₂Se₃中的一种或两种，所述第一脊型波导(62)和所述第二脊型波导(63)均为Si半导体材料。

7.根据权利要求1所述的基于相变材料的双模干涉2×2光波导开关，其特征在于，所述第一重度掺杂区域(321)和所述第二重度掺杂区域(322)分别为p型和n型掺杂。

8.根据权利要求7所述的基于相变材料的双模干涉2×2光波导开关，其特征在于，掺杂于所述第一重度掺杂区域(321)或所述第二重度掺杂区域(322)的原子为硼原子和磷原子，且掺杂原子浓度为1×10¹⁹-1×10²⁰cm^-3。