[发明专利]多层波导装置及其制造方法在审
申请号: | 202010878764.6 | 申请日: | 2020-08-27 |
公开(公告)号: | CN112444916A | 公开(公告)日: | 2021-03-05 |
发明(设计)人: | 马逸明;董博维;李正国 | 申请(专利权)人: | 新加坡国立大学 |
主分类号: | G02B6/35 | 分类号: | G02B6/35 |
代理公司: | 北京清亦华知识产权代理事务所(普通合伙) 11201 | 代理人: | 宋融冰 |
地址: | 新加坡*** | 国省代码: | 暂无信息 |
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摘要: | |||
搜索关键词: | 多层 波导 装置 及其 制造 方法 | ||
提供了一种多层波导装置及其制造方法。多层波导装置包括第一波导层和第二波导层,第一波导层包括多个总线波导;第二波导层包括多个耦合器波导,所述第二波导层与所述第一波导层隔开;所述第二波导层由压电材料制备;在施加开关电压时,所述至少一个耦合器波导是可移动的,以选择性地绝热光学耦合所述第二波导层与所述第一波导层。
技术领域
本发明涉及一种多层光波导装置,和一种制造例如可用于光子开关的多层光波导装置的方法。
背景技术
现有的一些光子开关装置利用了波导之间的绝热耦合。在绝热耦合中,光功率保持在相同的模式下不变,但能够从一个波导转移到另一个波导。一种这样的光开关装置可以利用耦合器波导,耦合器波导可通过MEMS(微机电系统)驱动使其在总线波导的预定间距内实现绝热耦合。虽然该已知装置可以作为光子开关使用,但是耦合器波导和总线波导都是由硅制备的,并且必须使用静电驱动机构。这可能导致某些缺陷,比如耦合器波导的非线性位移响应,以及对“拉入”效应的敏感。
本发明的目标是解决或减轻至少一个上述问题,或提供一种有用的备选办法。
发明内容
本发明提供了一种多层波导装置,包括:
第一波导层,包括至少一个第一波导组件;
第二波导层,包括至少一个第二波导组件;
其中所述第二波导层由压电材料制备;且
在施加开关电压时,至少一个第二波导组件是可移动的,以选择性地绝热光学耦合第二波导层与第一波导层。
利用压电材料制备第二波导层,可以利用压电驱动来影响绝热耦合,从而避免拉入效应。压电驱动还有其他优点,如具有线性位移和双向驱动的能力。此外,某些压电材料,如氮化铝(AlN)具有二阶非线性,而这是硅所不具备的,而且这些压电材料的透明窗口明显比硅宽。因此,这种压电材料可以补充硅的光学特性,能够构建具有增强功能的光学装置。
所述至少一个第一波导组件可包括分别沿第一方向和第二方向对齐的至少一对波导组件;所述至少一个第二波导的各自末端可沿第一和第二方向对齐,并可移动以绝热光学耦合所述各自末端和所述一对波导组件中的相应的第一波导组件。第一方向可以与第二方向正交。
在某些实施例中,所述第一波导组件在其至少一个区域中具有至少一个第一锥面部分;所述第二波导组件可以沿着其长度具有至少一个第二锥面部分,所述至少一个第二锥面部分与所述至少一个第一锥面部分相对地具有锥面。第一和第二锥面部分可以在重叠区域中重叠。重叠区域的长度约为60微米。
在某些实施例中,所述第一波导组件沿第一和第二方向制备网格,所述第二波导组件相对于所述网格进行布置,以使其各自相对的末端沿所述第一和第二方向对齐。
所述多层波导装置可包括网格接点处的多模干涉结构。所述多模干涉结构可以有大约2.5微米的宽度。
在某些实施例中,第二波导层包括毗邻每个所述第二波导组件各自末端的悬臂梁式驱动器,所述悬臂梁式驱动器具有设置在其相对的表面上的电极。
某些实施例包括对称地布置在所述悬臂梁式驱动器的任何一侧的约束部分,用于约束所述第二波导组件相应的末端在所述第二波导层所在的平面内的运动。
在某些实施例中,第一波导层由硅制备。
在某些实施例中,第二波导层至少部分地由氮化铝制备。
在某些实施例中,每个所述第二波导组件在其与第一波导组件相距约200纳米时的开启位置和其与所述第一波导组件相距约800纳米时的关闭位置之间可移动。
每一个所述第一波导组件可能有大约0.4微米的宽度。
本发明还提供了一种制造多层波导装置的方法,包括:
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