[发明专利]一种绝缘体上硅基的波导光栅耦合器及其制备方法

权利要求书

1.一种绝缘体上硅基的波导光栅耦合器，包括SOI片，其特征在于：SOI片由硅衬底、限制层、顶硅层构成，限制层在硅衬底上，顶硅层制作在限制层上，在顶硅层的表面制作有衍射光栅，在衍射光栅的另一侧为宽波导和锥形波导，与锥形波导连接的为亚微米波导，在顶硅层上的衍射光栅的上方有用于接收衍射光的光纤。

2.根据权利要求1所述的绝缘体上硅基的波导光栅耦合器，其特征在于：光纤的轴线与衍射光栅表面法线方向倾斜小于15°的角度。

3.根据权利要求1或2所述的绝缘体上硅基的波导光栅耦合器，其特征在于：所述顶硅层的厚度不大于1μm，限制层的厚度大于1μm。

4.根据权利要求1或2所述的绝缘体上硅基的波导光栅耦合器，其特征在于：所述衍射光栅的面积为80-140μm²，亚微米波导、锥形波导和宽波导构成深刻蚀波导，其刻蚀深度为200-800nm；衍射光栅的刻蚀深度为100-500nm，刻蚀深度相对于深刻蚀波导要浅10-300nm；亚微米波导1宽度小于1μm，衍射光栅宽度为10-14μm。

5.根据权利要求4所述的绝缘体上硅基的波导光栅耦合器，其特征在于：其中所述衍射光栅为亚微米量级的均匀周期光栅，衍射光栅周期数为5-50，占空比为0.5，单个周期长度500-700nm。

6.一种绝缘体上硅基的波导光栅耦合器的制作方法，其特征在于：包括如下步骤：

A：在硅衬底上依次制作限制层和顶硅层，形成SOI片；

B：清洗SOI片表面的顶硅层，烘干；

C：将烘干的SOI片放入匀胶机中，旋涂负性的电子束光刻胶层，前烘；

D：采用电子束曝光工艺对SOI片表面的电子束光刻胶进行曝光，形成浅刻蚀的波导和衍射光栅的光刻胶掩膜图形；

E：采用感应耦合等离子体刻蚀，在顶硅层上形成浅刻蚀的波导和衍射光栅；

F：保留等离子体刻蚀后光栅和波导上部的负性电子束光刻胶，用匀胶机在其上旋涂普通光刻胶层，前烘；

G：采用普通光刻工艺对表面的普通光刻胶进行曝光，形成深刻蚀波导的光刻胶掩膜图形；

H；采用感应耦合等离子体刻蚀，在保留有电子束胶的波导上进行第二次刻蚀，形成深刻蚀波导；

I：将刻蚀完成的SOI片去胶清洗；

J：将一光纤置于靠近顶硅层上的衍射光栅的上部。

7.根据权利要求6所述的绝缘体上硅基的波导光栅耦合器的制作方法，其特征在于：所述步骤C中，电子束光刻胶在烘片机上，前烘在140-200℃温度下烘14-20分钟，步骤E中普通光刻胶在烘片机上，前烘在95-130℃温度下烘5-20分钟。