[发明专利]光波导正交集成光开关列阵

说明书

本发明涉及一种光开关列阵，特别是一种光波导集成光开关列阵。

光开关列阵可以分为机械式光开关列阵和波导式光开关列阵。波导式光开关列阵根据其结构原理可分为干涉型和内全反射型两种。常见的波导式内全反射型光开关列阵是光遇到低折射率区即反射区产生全反射而发生偏转，实现从一个光波导向另一个光波导转移。目前，根据上述情况制成的光波导集成光开关列阵，是由2组相交的光波导及其交叉点处的可控反射区构成。这种光波导集成光开关列阵存在下述不足之处：1．光开关单元分布不均匀，集中在晶片中央，其它大部分区域相对较空，不利于辅助结构的展开，不利于散热；2．2组光波导的交角较小，芯片成狭长状，制作不方便。

本发明的目的是提供一种大交角的光开关单元分布均匀的集成光开关列阵。

本发明的目的是通过下述措施实现的：2组光波导间的交角为90±10度，每个光开关单元的输入光波导与输出光波导的夹角间都连接一段偏转光波导，在所述输入光波导与偏转光波导的相交处分别布置可控反射区，能使传输光射入上述偏转光波导内。

所述2组光波导间的交角为90度。在每个输出光波导与偏转光波导的相交处分别布置可控反射区，能使反向传输光射入偏转光波导，则本光开关列阵可以双向使用。

本发明由于采用2组光波导垂直相交组成的列阵有以下优点：

1．结构紧凑，集成度高，相邻输入光波导和输出光波导的距离小，在一块3mm×3mm的晶片上可以轻松的实现10×10光开关列阵；

2．光开关单元可重复性强，各个光开关单元是完全相同的，不存在不同位置的光开关单元的输入光波导与输出光波导曲率不同的情况；

3．能够方便的调整相邻光波导的距离以配合与不同光纤的耦合；

4．光开关列阵维护方便，当某一光开关单元发生故障时，只需简单的弃去这一列，其他光开关列阵仍可用；

5．光开关单元在晶片上分布均匀，整个晶片得到了合理的利用，同时有利于辅助结构展开，有利于散热；

6．2组光波导交角大，制作方便。

下面结合附图对本发明作进一步说明。

图1是本发明的结构示意图；

图2是光开关单元的结构示意图；

图3是小交角光波导集成光开关列阵结构参考图。

参照图1、图2，采用双异质结平板波导材料(GaAlAs)，从衬底开始由下到上依次为：厚400μm的n+型GaAs衬底，厚2．0μm的n型GaAs过渡层，厚1.5μm的n型Ga_0．7Al_0．3As下限制层，厚0.8μm的i型GaAs波导层，厚1.5μm的i型Ga_0.7Al_0.3As上限层，厚0.1μm的i型GaAs保护层。光刻版按照1组光波导1和另1组光波导2垂直相交的，和在每个光开关单元的输入光波导5与输出光波导3的夹角间都连接一段偏转光波导4的图形；及在输入光波导5与偏转光波导4的相交处分别布置反射区6的，同在输出光波导3与偏转光波导4的相交处分别布置反射区7的图形；以及反射区的控制电极图形，进行配套制作。第一次光刻出光波导图形以光刻胶作掩膜腐蚀出高为1.2μm的脊波导。第二次光刻，用光刻胶作掩膜，留出反射区图形，作Be离子注入形成P⁺区，注入深度1.6μm，形成p-i-n结注入区。蒸金锗镍背面电极(n⁺衬底)。正面蒸金电极，第三次光刻出电极图形。以导电胶粘接底座，焊接电极引线，即制成光波导正交集成光开关列阵。