[发明专利]一种具有铒掺杂氧化钽脊形结构的波导放大器制备方法

摘要

本发明公开了一种具有铒掺杂氧化钽脊形结构的波导放大器制备方法，通过本发明产生的放大器包括硅衬底、二氧化硅下包层、掺铒铌酸锂薄膜层、二氧化硅缓冲层、掺铒氧化钽脊形波导结构和二氧化硅上包层，采用硅基铌酸锂薄膜作为基片，利用与铌酸锂折射率相近的铒掺杂氧化钽作为脊形结构，在通信波段，通过铒离子的放大作用，能够弥补光传输和调制的过程中带来的光损耗；相对于干法刻蚀技术，制备的脊形结构工艺成本低，成品率高，提高了器件的稳定性，具有制作工艺简便、器件尺寸小、弯曲半径小、稳定性好等优点。

主权项

一种具有铒掺杂氧化钽脊形结构的波导放大器制备方法，其特征在于：包括以下步骤：(1)选用光学级双抛0.5mm厚铌酸锂单晶为初始材料，将晶片清洁后在表面镀制10～20nm的金属铒，在1100℃空气中氧化,，，形成局部掺铒的铌酸锂晶体，铒掺杂浓度在0.5～1.5mol％，采用He+离子注入的方式在铌酸锂材料的铒掺杂的表面生成一层局部掺铒铌酸锂单晶薄膜；(2)选用0.5～1mm的双抛或单抛单晶硅为初始材料，将晶片清洁后在在1100℃下进行30小时干氧氧化，在单晶硅表面形成致密的二氧化硅下包层，将局部掺铒铌酸锂单晶薄膜与所述二氧化硅下包层进行表面键合，之后进行退火分离，再对其表面进行抛光，得到厚度约为300～800nm的掺铒铌酸锂单晶薄膜层；(3)在所述铌酸锂单晶薄膜层上表面磁控溅射一层30nm的二氧化硅缓冲层，防止后续热处理中Li+离子的外扩；(4)利用光刻工艺在所述二氧化硅缓冲层上表面制作1～10μm宽的凹槽，利用真空多靶镀膜机进行铒钽共溅，所掺杂的铒为2.5mol％，在共同溅射过程中，控制钽和铒的溅射速率为10:1，溅射后进行剥离，形成1～10μm宽，50～300nm厚的铒钽金属条，之后在500℃以上干氧氧化，得到掺铒氧化钽脊形波导，然后在所述掺铒氧化钽脊形波导上镀一层二氧化硅作为二氧化硅上包层；(5)最后将光纤与所述掺铒氧化钽脊形波导进行耦合，形成的封装结构就是具有铒掺杂氧化钽脊形结构的波导放大器。