[发明专利]一种SOI平面波导布拉格光栅及制作方法

权利要求书

1.一种SOI平面波导布拉格光栅结构，其特征在于，包括：

SOI片；

脊型波导结构(4)，其形成在所述SOI片上表面的中间位置，其中，所述脊型波导结构(4)包括光栅区域(8)和在两端与所述光栅区域(8)光滑连接的波导区域(9)，所述光栅区域(8)为直条脊型，所述波导区域(9)为弯曲脊型；

布拉格光栅结构(5)，其形成在所述脊型波导结构(4)的内脊表面；

SOI平面波导光栅(7)，其形成在所述SOI晶片上表面未覆盖有脊型波导结构(4)的位置。

2.如权利要求1所述的SOI平面波导布拉格光栅结构，其特征在于，所述SOI片包括衬底层(1)、下限制层(2)和硅芯层(3)，其中，所述下限制层(2)为热氧化层，组分为二氧化硅，厚度大于1μm，所述硅芯层(3)厚度为3±0.5μm。

3.如权利要求1所述的SOI平面波导布拉格光栅结构，其特征在于，所述光栅区域(8)的长度为3mm～6mm，位于所述SOI平面波导光栅(7)的中间位置。

4.如权利要求1所述的SOI平面波导布拉格光栅结构，其特征在于，所述波导区域(9)的弯曲角度为5°～10°，曲率半径为10mm～20mm，脊型波导结构(4)的刻蚀深度为0.6μm～1.5μm，脊型波导结构(4)的脊宽为3μm～5μm。

5.如权利要求1所述的SOI平面波导布拉格光栅结构，其特征在于，所述布拉格光栅结构(5)为亚微米量级的均匀周期光栅，占空比为40％～60％，栅长为3mm～6mm，浅刻蚀深度为100nm～300nm，所述布拉格光栅结构(5)的周期Λ由硅材料的折射率和布拉格波长决定，对应布拉格波长为1550nm的周期Λ为223nm。

6.如权利要求1所述的SOI平面波导布拉格光栅结构，其特征在于，所述布拉格光栅结构(5)的光栅图形垂直于直条脊型边缘。

7.如权利要求1所述的SOI平面波导布拉格光栅结构，其特征在于，所述SOI平面波导光栅(7)，其总长度为15mm～25mm。

8.一种SOI平面波导布拉格光栅结构的制作方法，其特征在于，包括：

步骤1：在SOI片上沉积二氧化硅层；

步骤2：在所述二氧化硅层上形成光栅图形；

步骤3：对有二氧化硅层的SOI片进行刻蚀，得到脊型波导区域，其中所述脊型波导区域的宽度小于所述光栅区域的宽度；

步骤4：在包括脊型波导区域的SOI上沉积一层金属镍；

步骤5：利用金属镍作为掩模刻蚀出脊型波导结构(4)，腐蚀掉金属层，暴露出脊型波导结构(4)上的二氧化硅；

步骤6：利用二氧化硅作为掩模对所述脊型波导进行刻蚀，形成布拉格光栅结构(5)。

9.如权利要求8所述的SOI平面波导布拉格光栅结构的制备方法，其特征在于，在步骤1中，在SOI片上沉积二氧化硅层厚度为30nm～60nm。

10.如权利要求8所述的SOI平面波导布拉格光栅结构的制备方法，其特征在于，步骤2还包括，在得到所述布拉格光栅结构(5)的光栅图形的同时也形成了光刻标记，所述光刻标记用于固定脊型波导结构(4)和布拉格光栅结构(5)的相对位置。