[发明专利]混合集成的氮化硅微环谐振腔及其制备方法

权利要求书

1.一种混合集成的氮化硅微环谐振腔，其特征在于，包括：

氮化硅波导；

氮化硅微环谐振腔，设置与所述氮化硅波导形成耦合连接；

楔形垂直耦合器，包括：

氮化硅布拉格光栅耦合器，通过一楔形耦合器与所述氮化硅波导相连接；

多晶硅楔形耦合结构，设置于所述氮化硅布拉格光栅耦合器和所述楔形耦合器上；以及

III-V族楔形耦合结构，设置于所述多晶硅楔形耦合结构上；

III-V族波导，设置与所述III-V族楔形耦合结构相连接；

其中，氮化硅布拉格光栅耦合器与氮化硅波导通过楔形耦合器相连，实现光场的耦合，III-V族波导与氮化硅波导之间通过三层的楔形垂直耦合器相连，实现有源与无源器件的集成。

2.根据权利要求1所述的混合集成的氮化硅微环谐振腔，其特征在于，还包括：

衬底硅片，其上淀积有二氧化硅层；

所述氮化硅波导、所述氮化硅布拉格光栅耦合器、所述楔形耦合器和所述氮化硅微环谐振腔形成氮化硅芯层，设置于所述二氧化硅层上。

3.根据权利要求2所述的混合集成的氮化硅微环谐振腔，其特征在于，所述二氧化硅层的厚度大于或等于2μm。

4.根据权利要求1所述的混合集成的氮化硅微环谐振腔，其特征在于，所述楔形耦合器为一楔形结构的波导，所述波导的窄波导端与氮化硅波导相连，宽波导端与氮化硅布拉格光栅耦合器的结构尺寸相匹配。

5.根据权利要求1所述的混合集成的氮化硅微环谐振腔，其特征在于，所述多晶硅楔形耦合结构的厚度为400-600nm。

6.根据权利要求1所述的混合集成的氮化硅微环谐振腔，其特征在于，所述氮化硅波导结构为矩形波导结构。

7.根据权利要求1所述的混合集成的氮化硅微环谐振腔，其特征在于，所述氮化硅波导与所述微环谐振腔进行耦合连接处的波导结构为直波导或者弯曲波导结构。

8.一种混合集成的氮化硅微环谐振腔的制备方法，实现权利要求1至7中任一所述的混合集成的氮化硅微环谐振腔的制备，其特征在于，包括：

在衬底硅片的二氧化硅层上淀积氮化硅层；

在氮化硅层制备出氮化硅波导、氮化硅布拉格光栅耦合器、楔形耦合器和氮化硅微环谐振腔，得到氮化硅芯层；

在氮化硅芯层上淀积多晶硅层，在多晶硅层制备出多晶硅楔形耦合结构；

在多晶硅层上键合III-V族导出层，在III-V族导出层制备出III-V族楔形耦合结构和III-V族波导。

9.根据权利要求8所述的混合集成的氮化硅微环谐振腔的制备方法，其特征在于，根据设定的微环传输损耗和谐振腔长，确定所述氮化硅波导和所述氮化硅微环谐振腔间的耦合间距。

10.根据权利要求8所述的混合集成的氮化硅微环谐振腔的制备方法，其特征在于，根据光栅衍射能力，光栅的方向性和光栅与光场的重叠积分对光栅耦合效率的影响，确定所述氮化硅布拉格光栅耦合器的周期、占空比、刻蚀深度和光栅周期数目。