[发明专利]硅基复合介质模斑转换器及其制备方法

权利要求书

1.一种硅基复合介质模斑转换器，其特征在于，该模斑转换器具有一芯层及一包层，该包层包覆于该芯层，该芯层由硅和氧化硅两种材料构成；在沿光的传输方向上硅和氧化硅两种材料交替排列构成周期结构，在每个周期内硅和氧化硅两种材料的组分比例发生变化。

2.根据权利要求1所述的硅基复合介质模斑转换器，其特征在于，在该模斑转换器与微纳光波导的连接端，硅材料在周期结构中占主要成分；在该模斑转换器与光纤的连接端，氧化硅材料在周期结构中占主要成分；从与微纳光波导的连接端到与光纤的连接端，硅材料逐渐减少，氧化硅材料逐渐增多，硅与氧化硅材料在周期结构中的比例呈单调线性变化。

3.根据权利要求1所述的硅基复合介质模斑转换器，其特征在于，所述芯层是通过以下方式制作的：

首先通过光刻定义出渐变结构的周期尺寸以及每个周期中硅材料所占的尺寸，经过干法刻蚀制备出硅结构，再经过氧化工艺填满周期结构中硅材料的空隙部分制备出氧化硅结构。

4.根据权利要求1所述的硅基复合介质模斑转换器，其特征在于，所述包层是通过高温氧化生长氧化硅，再经过平坦化工艺制成的。

5.一种制作权利要求1所述硅基复合介质模斑转换器的方法，其特征在于，该方法包括：

步骤1：制作模斑转换器芯层硅结构；

步骤2：制作模斑转换器芯层氧化硅结构；以及

步骤3：制作模斑转换器包层。

6.根据权利要求5所述的制作硅基复合介质模斑转换器的方法，其特征在于，所述步骤1包括：

首先在SOI衬底上经光刻定义出复合介质结构的周期长度以及在每个周期中硅结构所占的尺寸大小，再经干法刻蚀在SOI衬底的顶层硅上制作出复合介质模斑转换器芯层中的硅结构。

7.根据权利要求6所述的制作硅基复合介质模斑转换器的方法，其特征在于，所述复合介质结构的周期长度Λ＝300nm，所述硅结构尺寸分别为30、50......250、270nm。

8.根据权利要求5所述的制作硅基复合介质模斑转换器的方法，其特征在于，所述步骤2包括：

将所述模斑转换器芯层硅结构的图形衬底进行氧化，一段时间后，芯层中硅结构的间歇将被氧化硅填满形成复合介质模斑转换器芯层中的氧化硅结构，该氧化硅结构与模斑转换器芯层硅结构一同构成复合介质模斑转换器的芯层材料。

9.根据权利要求8所述的制作硅基复合介质模斑转换器的方法，其特征在于，所述氧化硅的尺寸为270、250......50、30nm。

10.根据权利要求5所述的制作硅基复合介质模斑转换器的方法，其特征在于，所述步骤3包括：

继续生长氧化硅达到设计厚度，然后再经表面平坦化形成氧化硅上包层。