[发明专利]一种高Q值微型圆形谐振腔器件及其制备方法

权利要求书

1.一种高Q值微型圆形谐振腔器件，采用SOI晶片作为载体，所述SOI晶片从上到下依次为顶层硅器件层、氧化埋层和硅衬底层；其特征在于：所述顶层硅器件层刻蚀有一个带开口的谐振腔、2个光波导、2列入射光栅和一个光子晶体阵列，其中，谐振腔由中间的氧化埋层作为支撑，一个光波导的一端与谐振腔的开口连接，且该光波导的轴线与谐振腔的开口切线垂直，而另一个光波导的一端与谐振腔的外周连接，且两个光波导呈垂直设置；光子晶体阵列呈正方形，由数个圆孔型空气介质柱周期性光子晶体组成，且围绕谐振腔和光波导规则排列，并使谐振腔位于该光子晶体阵列的中心，且光波导与所述光子晶体阵列的边缘垂直；每列入射光栅均由数个线性光栅纵向平行排列而成，两列入射光栅的一端分别连接两个光波导的另一端。

2.如权利要求1所述的一种高Q值微型圆形谐振腔器件，其特征在于：所述谐振腔呈带有一开口的圆形形状。

3.如权利要求1所述的一种高Q值微型圆形谐振腔器件，其特征在于：所述氧化埋层为二氧化硅层，该层具有多个空腔，所述空腔的上表面与硅衬底层的上表面平行。

4.如权利要求1所述的一种高Q值微型圆形谐振腔器件，其特征在于：所述光波导为直线型光波导结构。

5.如权利要求1所述的一种高Q值微型圆形谐振腔器件的制备方法，其特征在于：采用SOI晶片作为载体，所述SOI晶片从上到下依次为顶层硅器件层、氧化埋层和硅衬底层；所述制备方法包括如下步骤：

（1）在顶层硅器件层表面旋涂一层电子束光刻胶层；

（2）采用电子束曝光技术在所述电子束光刻胶层定义高Q值微型圆形谐振腔器件结构，该结构包括一个带开口的谐振腔、2个光波导、2列入射光栅和一个光子晶体阵列，其中，一个光波导的一端与谐振腔的开口连接，且该光波导的轴线与谐振腔的开口切线垂直，而另一个光波导的一端与谐振腔的外周连接，且两个光波导呈垂直设置；光子晶体阵列呈正方形，由数个圆孔型空气介质柱周期性光子晶体组成，且围绕谐振腔和光波导规则排列，并使谐振腔位于该光子晶体阵列的中心，且光波导与所述光子晶体阵列的边缘垂直；每列入射光栅均由数个线性光栅纵向平行排列而成，两列入射光栅的一端分别连接两个光波导的另一端；

（3）采用离子束刻蚀或深硅刻蚀技术，将步骤（2）中的高Q值微型圆形谐振腔器件结构转移至顶层硅器件层，并刻蚀至氧化埋层；

（4）采用氧气等离子灰化方法去除顶层硅器件层的残余电子束光刻胶；

（5）采用BOE或Vapor HF刻蚀技术，去除步骤（3）中顶层硅器件层上的入射光栅、光波导和光子晶体阵列下方的氧化埋层；将谐振腔下方的二氧化硅部分刻蚀，剩余的二氧化硅形成谐振腔的支撑柱。

6.如权利要求5所述的一种高Q值微型圆形谐振腔器件的制备方法，其特征在于：所述谐振腔呈带有一开口的圆形形状。