[发明专利]基于聚合物波导的光纤与硅波导耦合结构及其制作方法

权利要求书

1.基于聚合物波导的光纤与硅波导耦合结构，包括一个绝缘体上硅晶圆和设置在所述绝缘体上硅晶圆的光纤；所述绝缘体上硅晶圆从上至下依次包括上层硅、埋氧层和衬底硅，其特征在于，

所述上层硅上设有自右而左依次布置的聚合物直波导和聚合物渐变波导，并在所述上层硅没有布置所述聚合物直波导和聚合物渐变波导的部分覆盖一层二氧化硅覆盖层，所述聚合物渐变波导的窄端与所述聚合物直波导连接，宽端与所述光纤的纤芯对准；

所述上层硅上设有硅波导，所述硅波导的左端为宽度渐变的倒锥结构，右端为直硅波导，所述倒锥结构和部分所述直硅波导包覆在所述聚合物直波导内，所述倒锥结构的尖端与所述聚合物直波导与聚合物渐变波导连接处的距离L1满足条件：2μm≤L1≤5μm，所述直硅波导的其余部分覆盖在所述二氧化硅覆盖层，所述直硅波导的右端面与所述二氧化硅覆盖层的右端面平齐，作为光输出或输入端口；

在所述绝缘体上硅晶圆的左端顶面上设有V型槽，所述V型槽在深度方向上依次贯穿所述二氧化硅覆盖层、上层硅和埋氧层，底端位于所述衬底硅；所述光纤固定在所述V型槽内。

2.如权利要求1所述的耦合结构，其特征在于，所述二氧化硅覆盖层的厚度H满足条件：2μm≤H≤3μm。

3.如权利要求1所述的耦合结构，其特征在于，所述倒锥结构的尖端宽度小于等于180nm，长度L满足条件：200μm≤L≤400μm。

4.如权利要求1所述的耦合结构，其特征在于，所述聚合物直波导宽度W、厚度H1满足条件：1μm≤W≤3μm，8μm≤H1≤9μm。

5.如权利要求1所述的耦合结构，其特征在于，所述聚合物渐变波导宽端宽度为W1，长度为L2，折射率为n，且8μm≤W1≤9μm，100μm≤L2≤300μm，1.5≤n≤2。

6.如权利要求1所述的耦合结构，其特征在于，所述聚合物渐变波导厚度与所述聚合物直波导厚度相同；所述聚合物渐变波导的窄端宽度与所述聚合物直波导宽度相同。

7.基于聚合物波导的光纤与硅波导耦合结构的制作方法，其特征在于，具体包括以下步骤：

首先在绝缘体上硅晶圆上通过光刻和刻蚀制作直硅波导和倒锥结构；

其次通过气相沉积的方式沉积二氧化硅覆盖层；

再将倒锥结构和与倒锥结构相邻的部分直硅波导上方的二氧化硅覆盖层刻蚀掉；

最后通过旋涂的方式将聚合物覆盖在绝缘体上硅晶圆上，在绝缘体上硅晶圆的上层硅上制作聚合物渐变波导，以及包覆倒锥结构和与倒锥结构相邻的部分直硅波导的聚合物直波导。