[发明专利]一种SOI基三维交叉波导及其制作方法

权利要求书

1.一种SOI基三维交叉波导，其特征在于，该SOI基三维交叉波导包括：

刻蚀SOI的顶层硅制作的第一层波导结构，该第一层波导结构包括：

第一路SOI波导，且该第一路SOI波导被断开为第一层输入(1-1-1)、第一层输出(1-1-2)两部分；以及

第二路SOI波导(1-2-1)或更多路SOI波导(1-2-2)，该第二路SOI波导(1-2-1)或更多路SOI波导(1-2-2)穿过该第一路SOI波导的断开处且在与SOI表面平行的平面上与该第一路SOI波导以任意角度交叉；

在该第一层波导结构的第一路SOI波导之上制作的第二层高折射率波导结构，该第二层高折射率波导结构被断开为第二层输入(2-1)、第二层输出(2-2)两部分，且该第二层输入(2-1)与该第一路SOI波导的第一层输入(1-1-1)构成光学上行耦合结构，该第二层输出(2-2)与该第一路SOI波导的第一层输出(1-1-2)构成光学下行耦合结构；

在该第二层高折射率波导结构之上制作的第三层或者更多层高折射率波导结构；

其中，相邻两层波导结构之间构成光学上行或下行耦合结构，顶层波导(3)不再断开，且在制作有顶层波导(3)的SOI之上覆盖低折射率介质(4)作为包层，并由顶层波导(3)与第一层波导的第二路SOI波导(1-2-1)或更多路SOI波导(1-2-2)构成三维交叉结构。

2.根据权利要求1所述的SOI基三维交叉波导，其特征在于，所述各层波导结构均采用单模波导，波导的形状包括条形、脊形或狭缝形。

3.根据权利要求1所述的SOI基三维交叉波导，其特征在于，所述相邻两层波导结构之间构成的光学上行或下行耦合结构采用波导宽度锥形绝热渐变耦合结构。

4.根据权利要求3所述的SOI基三维交叉波导，其特征在于，所述波导宽度锥形绝热渐变的方式包括线性渐变或非线性渐变。

5.根据权利要求1所述的SOI基三维交叉波导，其特征在于，所述第二层、第三层或者更多层波导结构所采用的高折射率材料包括单晶硅、单晶锗或III-V材料，其中III-V材料为InP或GaAs。

6.根据权利要求1所述的SOI基三维交叉波导，其特征在于，所述相邻两层波导结构之间采用低温中间介质键合方法键合在一起。

7.根据权利要求6所述的SOI基三维交叉波导，其特征在于，所述采用低温中间介质键合方法时，采用的温度低于400℃，采用的中间介质为低折射率介质(4)。

8.根据权利要求7所述的SOI基三维交叉波导，其特征在于，所述低折射率介质(4)为SiO₂、Si₃N₄或BCB胶。