[发明专利]光电平台结构和制造光电平台结构的方法

说明书

一种光电平台结构和一种制造光电平台结构的方法。该方法包括以下步骤：提供衬底，并在衬底表面上沉积BaTiO₃、BTO薄膜，该BTO薄膜具有适用于单模操作的厚度，该单模操作具有一种或多种可能的偏振配置，在工作波长或波长范围内在BTO薄膜中具有光学限制；其中，选择衬底以在垂直于衬底表面的方向上提供垂直折射率限制，用于在该工作波长或波长范围内在该BTO薄膜中的单模操作光学限制。

技术领域

本发明大体涉及一种光电平台结构和一种制造光电平台结构的方法，特别是基于钛酸钡的光电平台。

背景技术

在整个说明书中对现有技术的任何提及和/或讨论不应以任何方式被视为承认该现有技术是众所周知的或形成该领域公知常识的一部分。

电光调制器是高速互连的重要组成部分，其中高速要求不包括激光器的方向调制。对于这些设备，外部激光器的输出耦合到电光调制器中，在那里通过普克尔斯效应进行调制。普克尔斯效应描述了介电常数张量的电场调谐。这种场效应变化可用于调制输入耦合激光的相位、强度或偏振。电光调制器通常用铌酸锂制造，铌酸锂是一种具有大的非线性系数的晶体。特别是铌酸锂的普克尔斯系数在30pm/V左右。这个值与引起π相移所需的电压成正比，因此与调制器的速度、调制器的尺寸和所需的驱动电压直接相关。

在钛酸钡(BaTiO₃，BTO)中，普克尔斯系数可以达到1000pm/V以上，因此有强烈的动机去探索这种材料的可能用途，因为调制器的速度、调制器的尺寸和所需的驱动电压可以产生实质性的改进。过去使用BTO的主要障碍包括难以实现良好的光学薄膜晶体质量、难以实现垂直折射率对比以在BTO层内实现波导，以及难以实现良好的横向折射率对比使得诸如调制器和波导之类的光电器件能够被制造。

值得注意的是，虽然BTO薄膜也已被专门研究用于铁电应用，例如如US2006/0091434中所述，利用超薄BTO薄膜中的诱导应变，其厚度低于朝向零应变状态的松弛临界厚度。然而，这些研究没有考虑BTO薄膜的任何波导和普克尔斯系数特性。

本发明的实施例寻求解决上述问题中的至少一个。

发明内容

根据本发明的第一方面，提供了一种光电平台结构，包括：

衬底，和

BaTiO₃、BTO薄膜，其沉积在该衬底的表面上并且具有适用于单模操作的厚度，该单模操作具有一种或多种可能的偏振配置，在工作波长或波长范围内在BTO薄膜中具有光学限制；

其中，衬底在垂直于衬底表面的方向上提供垂直折射率限制，用于在该工作波长或波长范围内在该BTO薄膜中的单模操作光学限制。

根据本发明的第二方面，提供了一种制造光电平台结构的方法，该方法包括以下步骤：

提供衬底，和

在衬底表面上沉积BaTiO₃、BTO薄膜，其具有适用于单模操作的厚度，该单模操作具有一种或多种可能的偏振配置，在工作的波长或波长范围内在BTO薄膜中具有光学限制；

其中，选择衬底以在垂直于衬底表面的方向上提供垂直折射率限制，以用于实现在工作波长或波长范围内在BTO薄膜中的单模操作光学限制。

附图简要说明

参考以下仅作为示例的书面描述并结合附图，本领域的普通技术人员将更好地理解并且更容易明白本发明的实施例，其中：

图1(a)示出了根据示例实施例的原子力显微镜(AFM)形态图像，显示了DSO上BTO的BTO表面处的小粗糙度，其中RMS粗糙度为754pm。

图1(b)示出了根据示例性实施例的X射线衍射(XRD)2θ-ω耦合扫描图，显示了BTO薄膜是纯c轴单晶。