[发明专利]铌酸锂薄膜多功能集成光学器件及其制造方法

权利要求书

1.一种铌酸锂薄膜多功能集成光学器件，其特征在于，由波导耦合器部分I和Y波导调制器部分II组成，包括：基底材料(1)、下层电极(2)、下缓冲层(3)、铌酸锂薄膜(4)、光学波导(5)、Y波导调制器电极(6)、上缓冲层(11)；波导耦合器吸收层电极(7)，所述波导耦合器部分I由两个输入波导、Y分支区域、直通耦合波导和两个输出端口组成，输出功率比为50:50；所述Y波导调制器部分II由输入波导、Y分支区域和输出波导组成；所述基底材料(1)采用Z切Y传切向、厚度在0.1mm至2mm的铌酸锂体晶材料，或采用Z切石英晶体材料，也可采用硅晶体材料；所述下层电极(2)采用厚度为0.1μm至30μm的金或铝金属薄膜；下缓冲层(3)和上缓冲层(11)，采用厚度为0.1μm至5μm的二氧化硅或氧化铝薄膜；所述铌酸锂薄膜4采用具有单晶结构的的铌酸锂薄膜材料，薄膜厚度为0.1μm至10μm，薄膜材料切向为Z切Y传；光学波导(5)采用退火质子交换波导，其扩散宽度为1μm至7μm，扩散深度为1μm至7μm；Y波导调制器电极(6)采用厚度为0.1um至30um的金或铝薄膜，制作于上缓冲层上表面，其位置在Y分支波导的Y分支区域上方；波导耦合器吸收层电极(7)采用厚度为0.1um至30um的金或铝等金属薄膜，制作在波导耦合器上表面。

2.一种如权利要求1所述的铌酸锂薄膜多功能集成光学器件的制造方法，其特征在于，包括如下步骤：

1)在基底材料(1)的上表面，采用蒸发镀膜或溅射镀膜工艺制备一层厚度为0.1μm至30μm的金或铝的金属薄膜，作为下层电极(2)；

2)在下层电极(2)的上表面，采用蒸发镀膜或溅射镀膜工艺制备一层厚度为0.1um至5um的二氧化硅或氧化铝等氧化物薄膜，作为下缓冲层(3)；

3)将铌酸锂晶圆与基底材料(1)进行键合；

4)将键合后的铌酸锂晶圆进行研磨减薄和抛光，将铌酸锂材料的厚度减薄到0.1μm至10μm，形成铌酸锂薄膜(4)；

5)采用退火质子交换工艺在铌酸锂薄膜(4)上制备光学波导(5)，制成3dB波导耦合器和Y分支波导；

6)在铌酸锂薄膜(4)上表面，采用光刻工艺制备上缓冲层(11)的图形结构；

7)采用蒸发镀膜或溅射镀膜工艺制备一层厚度为0.1um至5um的二氧化硅或氧化铝薄膜，再通过剥离工艺制备出上缓冲层(11)结构；

8)采用光刻工艺制备Y分支波导调制器电极(6)和波导耦合器吸收层电极(7)的图形结构；

9)采用蒸发镀膜或溅射镀膜工艺制备一层厚度为0.1μm至30μm的金或铝薄膜，再通过剥离工艺制备出Y分支波导调制器电极(6)和波导耦合器吸收层电极(7)；

10)对铌酸锂薄膜多功能集成光学器件芯片端面进行抛光处理；

11)光纤端面耦合，完成铌酸锂薄膜多功能集成光学器件封装。