[发明专利]一种基于硅和铌酸锂复合薄膜的端面耦合器

权利要求书

1.一种基于Si-LNOI平台的高效端面耦合器，其特征在于，所述高效端面耦合器，从上到下依次为：耦合结构，单晶铌酸锂(LN)薄膜层，二氧化硅(SiO₂)缓冲层和硅(Si)衬底；

所述耦合结构主要由两部分波导芯层组成，沿光的传输方向，依次为富硅氮化硅(SRN)波导芯层和倒锥形硅(Inverted-tapered Si)波导芯层，沿光传输方向，倒锥硅波导宽度逐渐变大，波导高度不变。

2.根据权利要求1所述高效端面耦合器，其特征在于，所述单晶铌酸锂(LN)薄膜层的厚度为300-900nm。

3.根据权利要求1所述高效端面耦合器，其特征在于，二氧化硅缓冲层厚度2-4μm。

4.根据权利要求1所述高效端面耦合器，其特征在于，硅衬底为500-1000μm。

5.根据权利要求1所述高效端面耦合器，其特征在于，倒锥形硅波导为单晶结构，为实现单模条件，倒锥形硅波导高度不高于300nm，最大宽度处不大于500nm。

6.根据权利要求1所述高效端面耦合器，其特征在于，富硅氮化硅的折射率为2.2-2.3，其宽度为2.5-3.0μm，高度为2.0-2.5μm。

7.根据权利要求1所述高效端面耦合器，其特征在于，倒锥形硅波导的尖端宽度为30-50nm。

8.根据权利要求1所述高效端面耦合器，其特征在于，倒锥形硅波导的长度应不小于100μm。

9.根据权利要求1-8任一项所述高效端面耦合器的制备方法，其特征在于，包括如下步骤：

(1)制备硅与铌酸锂复合薄膜材料本体，从上到下依次为：硅薄膜，铌酸锂薄膜，二氧化硅缓冲层和硅衬底；

(2)在样品表面旋涂光刻胶，利用电子束曝光和电感耦合等离子体刻蚀技术将硅波导和倒锥形硅波导刻蚀成型；

(3)利用等离子体增强化学气相沉积技术沉积富硅氮化硅薄膜；

(4)在富硅氮化硅薄膜表面旋涂光刻胶，利用电子束曝光技术制备与富硅氮化硅波导结构相反的掩膜图形；

(5)溅射金属铬，然后去除残留的光刻胶，在预制备的富硅氮化硅波导上方制备了金属铬硬掩膜；

(6)利用等离子体刻蚀技术将富硅氮化硅波导刻蚀成型；

(7)去除残留的铬，样品端面抛光。

10.根据权利要求1-8任一项所述高效端面耦合器在中集成光学领域的应用。