[发明专利]一种片上微腔光子集成芯片结构及其制备方法

说明书

本发明实施例公开了一种片上微腔光子集成芯片结构及其制备方法，包括：第一波导结构、第二波导结构、反射镜、耦合透镜和基底；其中，第一波导结构和第二波导结构置于基底上，且第一波导结构和第二波导结构中涂覆反射镜的表面相对，其中，第一波导结构和第二波导结构中均包含微腔；耦合透镜置于基底上并与第一波导结构中未涂覆反射镜的表面相对。本发明提出的制备方法，将光耦合透镜与光波导微腔结构全部集成于片上结构简化了制造工艺。

技术领域

本发明实施例涉及片上微腔技术领域，尤其是一种片上微腔光子集成芯片结构及其制备方法。

背景技术

光学微腔在光通信和光传感中具有重要的应用价值，可以用作光学滤波器、光频疏器以及光传感器等。常用的光学微腔是基于光纤法布里波罗结构或者光子晶体光纤的微腔等结构，但是该类型器件的大小一般都是mm量级以上，很难满足未来光通信对低功耗、高效率、高度集成结构的微纳光子集成器件的需求。

发明内容

为解决上述技术问题，本发明创造的实施例提供一种片上微腔光子集成芯片结构，包括：

第一波导结构、第二波导结构、反射镜、耦合透镜和基底；其中，

第一波导结构和第二波导结构置于基底上，且第一波导结构和第二波导结构中涂覆反射镜的表面相对，其中，第一波导结构和第二波导结构中均包含微腔；

耦合透镜置于基底上并与第一波导结构中未涂覆反射镜的表面相对。

进一步地，微腔的长度为10-60um。

一种片上微腔光子集成芯片的制备方法，包括：

将光刻胶按照预设的排布规则粘贴于基底表面，通过激光入射入所述光刻胶并使所述激光跟所述光刻胶产生双光子聚合效应以对所述光刻胶进行固化形成第一波导结构和第二波导结构，其中，第一波导结构和第二波导结构中均包含微腔；

通过倾斜镀膜工艺对所述第一波导结构和所述第二波导结构相对的两个表面进行镀膜形成所述第一波导结构和所述第二波导结构的反射镜；

将耦合透镜集成于所述基底上并且与所述第一波导结构的另一个表面相对，以使入射光通过耦合透镜聚焦后进入所述第一波导结构和所述第二波导结构以对入射光的波长进行调制。

进一步地，将两片预设尺寸的光刻胶按照预设位置粘贴于所述基底表面，通过基底固定架将所述基底固定于载物片上，利用将激光通过载物片入射光刻胶，产生光斑，以使得光斑对光刻胶进行固化得到所述第一波导结构和所述第二波导结构。

进一步地，所述第一波导结构的长度为50-100um，宽度为2～6um。

进一步地，第二波导结构的长度为30-60um，宽度为2～4um。

进一步地，镀膜材料为石墨烯、纳米管、硫化钨和二硫化钼中的至少一种。

进一步地，镀膜厚度为5～20nm。

进一步地，所述基底为硅/二氧化硅，硅的厚度为300～600um，二氧化硅的厚度为2～4um。

进一步地，波导结构的材料为聚合物材料、SiC或SiN。

本发明实施例的有益效果是：本发明提出的片上微腔光子集成芯片的制备方法，将光耦合透镜与光波导微腔结构全部集成于片上结构提高了该类型微纳器件的集成度以及器件的光学耦合效率，利用激光双光子聚合工艺实现波导结构的制造，由于该工艺是直接3D打印的工艺，区别于传统的半导体的光刻、刻蚀和镀膜等的工艺，简化了制造工艺，提高了效率。

附图说明