[发明专利]一种绝缘体上的硅基光栅耦合器及其制作方法

权利要求书

1.一种绝缘体上的硅基光栅耦合器，所述耦合器采用绝缘体上的硅材料，包括：

一硅衬底；

一限制层，该限制层制作在硅衬底上；

一顶硅层，该顶硅层制作在限制层上，在该顶硅层的表面制作有光栅，在该顶硅层一侧靠近光栅处为锥形波导，该锥形波导大于80μm，与锥形波导连接处为亚微米波导；

一光纤，该光纤的一端靠近顶硅层上的光栅。

2.根据权利要求1所述的绝缘体上的硅基光栅耦合器，其中所述顶硅层的厚度小于1μm，限制层的厚度大于500nm。

3.根据权利要求1所述的绝缘体上的硅基光栅耦合器，其中所述硅衬底、限制层和顶硅层构成SOI片。

4.根据权利要求1所述的绝缘体上的硅基光栅耦合器，其中所述光栅的面积为80-140μm²，适用于结构紧凑的光子集成，光栅的刻蚀深度为100-500nm，该光栅的宽度为10-14μm。

5.根据权利要求1或4所述的绝缘体上的硅基光栅耦合器，其中所述光栅为亚微米量级的均匀周期光栅，共有10-40个周期，占空比为0.3-0.8。

6.一种绝缘体上的硅基光栅耦合器的制作方法，包括如下步骤：

步骤1：在硅衬底上依次制作限制层和顶硅层，形成SOI片；

步骤2：清洗SOI片表面的顶硅层，烘干；

步骤3：将烘干的SOI片放于匀胶机中，以2000-5000转每分钟的转速旋涂光刻胶后，烘干；

步骤4：采用电子束曝光工艺在SOI片表面进行曝光，形成锥形波导3和亚微米波导的图形；

步骤5：采用感应耦合等离子体刻蚀，形成锥形波导和亚微米波导；

步骤6：采用电子束曝光工艺在锥形波导的一端表面进行曝光，形成光栅图形；

步骤7：采用感应耦合等离子体刻蚀，形成光栅；

步骤8：将一光纤置于靠近顶硅层上的光栅处。

7.根据权利要求6所述的绝缘体上的硅基光栅耦合器的制作方法，其中所述步骤3中，光刻胶在烘片机上、在100-140℃温度下烘8-14分钟。

8.根据权利要求6所述的绝缘体上的硅基光栅耦合器的制作方法，其中所述顶硅层的厚度不大于1μm，限制层7的厚度大于500nm。

9.根据权利要求6所述的绝缘体上的硅基光栅耦合器的制作方法，其中所述光栅的面积为80-140μm²，适用于结构紧凑的光子集成，光栅的刻蚀深度为100-500nm，该光栅的宽度为10-14μm。

10.根据权利要求6或9所述的绝缘体上的硅基光栅耦合器的制作方法，其中所述光栅为亚微米量级的均匀周期光栅，共有10-40个周期，占空比为0.3-0.8。