[实用新型]薄膜光波导

说明书

本实用新型所涉及的薄膜光波导包括硅基衬底、设置在硅基衬底上的包层以及设置在硅基衬底上的光波导芯层，光波导芯层设于包层之中并且光波导芯层折射率高于包层的折射率，光波导芯层包括双层光波导介质薄膜以及设置于双层光波导介质薄膜之间的薄膜材料夹层，薄膜材料夹层为二维晶格亚波长结构，二维晶格亚波长结构的有效晶格常数和占空比在各个传播方向上近似相同，以使薄膜光波导的有效折射率近似各向同性。该实用新型克服了有效折射率近似各向同性的二维晶格亚波长结构的薄膜光波导设计结构复杂和工艺误差的问题，不需要额外的结构设计和改变二维晶格方向，简化了薄膜光波导的结构并保证了薄膜光波导的性能。

技术领域

本实用新型涉及一种薄膜光波导。

背景技术

目前在光通信领域中，基于亚波长光栅结构的光波导由于其低损耗、有效折射率可调等优势被广泛关注。其中，二维晶格亚波长薄膜波导结构相比一维亚波长光栅结构具有更高的参数自由度，可大范围、准确的设计光波导的有效折射率，因此具有广泛的应用前景。光波导的有效折射率是表征其性能的重要参数之一，对各种光电器件的影响巨大，因此是决定光波导材料和结构的重要指标。对于二维晶格亚波长薄膜波导结构，光在不同方向传播的有效折射率都有所不同，这对于某些特定光学器件的工作性能产生影响。同时，对于有弯曲波导结构的光学器件，如微环共振器，各向异性的有效折射率对于设计和工艺也是一种挑战。以微环共振器为例，为保证光在弯曲的光波导传播具有相同的有效折射率，需要在设计过程中不断改变二维晶格的方向。同时，由于微环共振器的内径和外径的差异，还需要在靠近内径一侧和靠近外径一侧不断改变二维晶格的晶格常数和占空比，以保持相同的有效折射率。这种设计方式不但设计上的复杂度，在制备过程中，工艺误差也可能会对器件性能产生巨大影响。

实用新型内容

本实用新型的目的在于提供一种二维晶格亚波长结构的有效晶格常数和占空比在各个方向近似相同，以得到有效折射率近似各向同性的薄膜光波导。

为达到上述目的，本实用新型提供如下技术方案：一种薄膜光波导包括硅基衬底、设置在所述硅基衬底上的包层、以及设置在所述硅基衬底上的光波导芯层，所述光波导芯层设于所述包层之中并且所述光波导芯层折射率高于所述包层的折射率，所述光波导芯层包括双层光波导介质薄膜以及设置于所述双层光波导介质薄膜之间的薄膜材料夹层，所述薄膜材料夹层为二维晶格亚波长结构，所述二维晶格亚波长结构的有效晶格常数和占空比在各个传播方向上近似相同。

进一步地，所述二维晶格亚波长结构包括晶格点，所述有效晶格常数和所述占空比由所述晶格点的形状以及长宽确定。

进一步地，所述晶格点为椭圆形、十字交叉形、六角形以及八角形中的一种。

进一步地，所述二维晶格亚波长结构为布拉维晶格结构或准晶格结构。

进一步地，所述布拉维晶格为包括正方形或六角形。

进一步地，所述准晶格结构为八边形或十边形或十二边形。

进一步地，所述薄膜材料夹层为硅、掺杂二氧化硅、铌酸锂、二氧化钛、氧化锌以及镁掺杂氧化锌中的一种。

进一步地，所述光波导介质薄膜为掺杂二氧化硅。

进一步地，所述掺杂二氧化硅为2％锗掺杂二氧化硅。

本实用新型的有益效果在于：由于本实用新型所提供的薄膜光波导的二维晶格亚波长结构的有效晶格常数和占空比在各个传播方向上近似相同，以使薄膜光波导的有效折射率近似各向同性，其克服了有效折射率近似各向同性的二维晶格亚波长结构的薄膜光波导设计结构复杂和工艺误差的问题，不需要额外的结构设计和改变二维晶格方向，简化了薄膜光波导的结构并保证了薄膜光波导的性能。

上述说明仅是本实用新型技术方案的概述，为了能够更清楚了解本实用新型的技术手段，并可依照说明书的内容予以实施，以下以本实用新型的较佳实施例并配合附图详细说明如后。