[发明专利]面向可见光通信的集成式可控开关型平面波导分路器及其制备方法

说明书

本发明公开了一种面向可见光通信的集成式可控开关型平面波导分路器及制备方法，实现载体为硅衬底氮化物晶片，硅衬底氮化物晶片包括硅衬底层和位于硅衬底层上方的氮化物层，氮化物层上设置有作为光源的微LED器件、带有波导的MEMS静电梳齿驱动器、平面波导分路器和用于通电的镍/金电极。本发明体积小，具有高度的集成性，能够实现自由操控平面波导分路器与光源的切断与连通，可应用于光通信网络中，提升可见光通信技术在信息传输速率、信息处理速度和终端器件集成度等多方面的性能指标。

技术领域

本发明涉及一种平面波导分路器，具体的说是一种面向可见光通信的集成式可控开关型平面波导分路器，属于信息材料与器件技术领域。

背景技术

可见光通信是基于LED器件发展起来的光通信技术，利用其输出光功率和驱动电流的高速响应特性，以可见光作为信息载体，实现通信功能。可见光通信技术绿色低碳、可实现近乎零耗能通信，还可有效避免无线电通信电磁信号泄露等弱点，快速构建抗干扰、抗截获的安全信息空间。

光分路器是光通信技术中的核心器件之一，光信号的耦合、分支、分配都需要光分路器来实现，其中平面波导型光分路器具有优良的光学性能、高稳定性和高可靠性，可以高效集成在处理光信号的光子芯片内，用于对光信号进行功率分配等功能。

传统的梳齿驱动器在MEMS领域应用很广，包括光开关、微继电器、谐振器、微镊、微马达、微镜和快门等。传统的梳齿一般采用MEMS加工方法，尺寸在毫米到微米范围内，可看作是一种平面结构，通常包括一对梳齿结构，一个固定，另一个连接弹簧保证两个梳齿结构不接触并可在一定范围内运动，使用交流电加上直流偏置电流供能，输出频率高但是输出力和功率较低。

本发明提出一种面向可见光通信的集成式可控开关型平面波导分路器，利用微LED器件产生光源信号，利用连接MEMS静电梳齿驱动器的可动波导能够实现分路器与光源的切断与连通，应用于光通信领域。

发明内容

本发明的目的是提供一种面向可见光通信的集成式可控开关型平面波导分路器及其制备方法，能够实现自由操控分路器与光源的切断与连通。

本发明的目的是这样实现的：一种面向可见光通信的集成式可控开关型平面波导分路器，其特征在于，该平面波导分路器以硅衬底氮化物晶片为载体，包括硅衬底层、顶层氮化物层、设置在所述顶层氮化物层中的微LED器件、带有波导的MEMS静电梳齿驱动器和平面波导分路器，所述微LED器件和所述带有波导的MEMS静电梳齿驱动器均有正电极和负电极，所述硅衬底层部分被掏空，形成悬空部位，所述悬空部位为带有波导的MEMS静电梳齿驱动器，所述波导包括一侧的输入波导、中间的可动波导和另一侧的输出波导，所述输入波导一端设置作为光源的微LED器件，所述输出波导另一端设置平面波导分路器。

作为本发明的进一步限定，所述正电极和负电极均为镍/金电极。

作为本发明的进一步限定，所述微LED器件发出的光在所述输入波导、所述可动波导和所述输出波导连通时进行传输经过所述平面波导分路器。

一种平面波导分路器的制备方法，包括如下步骤：

步骤（1）在硅衬底氮化物晶片的顶层氮化物上表面进行电子束光刻，定义带有波导的MEMS静电梳齿驱动器、平面波导分路器、微LED器件的图形结构，并采用三五族材料反应离子刻蚀技术，暴露出用于制备负电极的氮化物层中的N型氮化物材料区域；

步骤（2）在硅衬底氮化物晶片的顶层氮化物上表面进行光学光刻，定义微LED器件和MEMS静电梳齿驱动器的正负电极的图形结构，并采用电子束蒸镀技术沉积镍/金复合金属层；

步骤（3）使用有机试剂丙酮在超声清洗环境中对蒸镀在光刻胶表面的镍/金复合金属层进行剥离，获得微LED器件和MEMS静电梳齿驱动器的正负电极；