[发明专利]绝缘体上硅基三维楔形模斑转换器及其制备方法

权利要求书

1.一种SOI基三维楔形模斑转换器，其特征在于：所述的模斑转换器包括与光纤光源设备连接的耦合器输入波导端(1)，与硅基光电子器件相接的耦合器输出波导端(2)，连接耦合器输入波导端(1)和耦合器输出波导端(2)的在垂直和水平方向尺寸均线性变化的三维楔形耦合器(3)。

2.根据权利要求1所述的一种SOI基三维楔形模斑转换器，其特征在于：所述的楔形耦合器纵向线性变化的斜率为0.06～0.07，耦合器输入波导端(1)的截面尺寸为5～12μm，耦合器输出波导端(2)的截面尺寸为0.1μm～2μm，且输入端的尺寸大于输出端的尺寸。

3.根据权利要求1所述的一种SOI基三维楔形模斑转换器，其特征在于：所述的耦合器输出波导(2)与模斑转换器小尺寸端厚度均为0.1μm～2μm，二者厚度相当，且相互平滑连接。

4.根据权利要求1所述的一种SOI基三维楔形模斑转换器，其特征在于：所述的耦合器输入输出波导的方向平行于SOI片的对准边。

5.根据权利要求1所述的一种SOI基三维楔形模斑转换器的制备方法，包括下列步骤：

(1)确定选用SOI圆片参数，包括顶层硅厚度、埋氧层厚度和掺杂类型，根据实际耦合需要确定三维楔形模斑转换器输入/输出波导端尺寸、耦合长度，进行光刻版的制作；

(2)氧化，在SOI表面形成氧化层；

(3)光刻，腐蚀，在氧化层表面形成各向异性腐蚀窗口；

(4)将样片置于各向异性腐蚀溶液中腐蚀；

(5)去氧化层，获得与SOI表面呈倾斜角为4°±1°的斜面，其纵向尺寸呈线性变化，长度及厚度均可控制，垂直方向的斜率为0.06～0.07；

(6)光刻，刻蚀，将耦合器输出波导区域减薄至与斜面较薄端厚度相当，二者厚度可达0.01μm～2μm；

(7)套准光刻，采用光刻胶作为掩膜进行干法刻蚀，得到在垂直和水平方向均线性变化的模斑转换器；

(8)去胶，划片，清洗，完成同时在垂直方向和水平方向线性变化的SOI基三维楔形模斑转换器的制作。

6.根据权利要求5所述的一种SOI基三维楔形模斑转换器的制备方法，其特征在于：所述的步骤(1)的SOI圆片选用顶层硅晶面为(111)的SOI圆片为初始材料，衬底硅为(111)晶面，或(100)晶面或(110)晶面。

7.根据权利要求5所述的一种SOI基三维楔形模斑转换器的制备方法，其特征在于：所述的步骤(4)制作过程所需要的各向异性腐蚀过程在KOH、TMAH溶液中完成。