[实用新型]一种平面光波导芯片

说明书

本实用新型提供一种平面光波导芯片，所述平面光波导芯片包括：硅衬底、下包层、芯层、上包层和沟槽；所述下包层耦合于所述硅衬底的上表面；所述上包层耦合于所述下包层的上表面；所述芯层位于所述上包层中，并耦合于所述下包层的上表面；所述沟槽从所述上包层的上表面，贯穿所述上包层、所述芯层并进入至所述下包层。本实用新型提供的平面光波导芯片，在现有的芯片结构上，通过采用半导体工艺加工生成沟槽，由于所生成的沟槽在波导之间起到隔离热传播以及阻挡散射光等作用，使得芯片不需要额外的半导体制冷器进行温度控制，故有效地降低了芯片的散热功耗，提供了芯片级别热不敏感的封装方式。

技术领域

本实用新型涉及光纤通信技术领域，尤其涉及一种平面光波导芯片。

背景技术

平面光波导(Planar Lightwave Circuit，PLC)芯片作为波分复用无源光网络的核心器件芯片，是采用半导体工艺将光学元件集合在一起，实现处理复杂功能光信号的光器件芯片，具有波长间隔小、通道数大、通道损耗均匀、尺寸小、易于集成、便于批量生产等优点。目前PLC芯片已经大量应用于光分路器(Splitter)、阵列波导光栅(Array WaveguideGrating，AWG)、光开关(Optical Switch，OSW)、可调光衰减器(Variable OpticalAttenuator，VOA)，以及无源器件及有源器件融合，如VMUX(AWG+VOA)、MCS(Switch+VOA)、WSS(Switch+AWG)等。

高质量的光波导芯片除了要求你芯片结构稳定外，还需要做到良好的散射光管理，以避免在温度变化的使用环境中由于芯片工艺过程中上包层厚度控制不佳，或者芯片设计中因波导弯曲尺寸过大所导致的光传输泄露，或者由于光场模间匹配等问题所带来的光器件通道间串扰特性较差以及回损较大等光学指标恶化情况。

再者，高质量的PLC芯片，除了控制好波导光束的分束及耦合外，还充分考虑电源功耗，以避免由于波导本身受热导致的传输光产生更多模式的光场泄露。对于5G的室外场景应用，对PLC芯片性能指标提出了更高的要求。为解决这些问题，通常办法采用额外的半导体制冷器(Thermoelectric Cooler，TEC)对PLC芯片的温度进行控制管理。

采用TEC进行电加热的方案，除了需要预留电接口和控制接口外，使用不灵活；且由于PLC芯片的恒定温度一般设定在摄氏55℃以上，采用TEC除功耗较大之外，且在封装工艺环节中，对于材料以及胶水选择及相关可靠性要求较高。

实用新型内容

针对现有技术存在的问题，本实用新型实施例提供一种平面光波导芯片及其制备方法。

第一方面，本实用新型提供一种平面光波导芯片，包括：硅衬底、下包层、芯层、上包层和沟槽；所述下包层耦合于所述硅衬底的上表面；所述上包层耦合于所述下包层的上表面；所述芯层位于所述上包层中，并耦合于所述下包层的上表面；所述沟槽从所述上包层的上表面，贯穿所述上包层、所述芯层并进入至所述下包层。

在一个实施例中，所述沟槽贯穿所述下包层，并进入至所述硅衬底。

在一个实施例中，所述沟槽贯穿所述硅衬底。

在一个实施例中，所述沟槽内填充有紫外固化胶；所述紫外固化胶用于吸收所述芯层中的杂散光，以及吸收所述芯层中的热量。

在一个实施例中，所述沟槽贯穿所述芯层时的截面，位于波导之间的罗兰圆处。

在一个实施例中，所述沟槽与所述上包层的上表面之间的夹角为85°至90°。

在一个实施例中，所述沟槽的数量为多道；所有所述沟槽平行设置。

在一个实施例中，所述芯层包覆有间隔设置的平面光波导电路和可变光衰减电路；在所述上包层的上表面熔覆有第一电极和第二电极；所述第一电极，间隔设置于所述平面光波导电路的上方；所述第二电极，间隔设置于所述可变光衰减电路的上方。