[发明专利]提供受激拉曼散射光增益的硅基耦合谐振环结构构建方法

摘要

提供受激拉曼散射光增益的硅基耦合谐振环结构构建方法，该方法有四大步骤：一、在普通纯单晶硅表面下利用离子注入方法制作所需SOI基片；二、在上述SOI基片上构建提供受激拉曼散射光增益的硅基耦合谐振环的几何光路结构；三、在上述几何光路结构构建硅基SOI脊形波导；四、在上述的硅基脊形波导左右两侧，分别设置p+和n+掺杂区域以形成pn结，使得受激拉曼过程持续进行，产生光增益。拉曼光增益可以有效地补偿结构中传输光的损耗，增强其作为光波导陀螺的信噪比。因此，本发明可以实现具有高灵敏度的集成化光波导陀螺，它在集成光学陀螺耦合谐振环技术领域里具有较好的实用价值和广阔的应用前景。

主权项

提供受激拉曼散射光增益的硅基耦合谐振环结构构建方法，其特征在于：该方法具体步骤如下：步骤一、利用离子注入法制作SOI基片作为基体材料，即在普通纯单晶硅表面下面深度0.1～2um处，制作一层厚度为0.1～1um的二氧化硅薄膜；步骤二、在上述SOI基片上构建提供受激拉曼散射光增益的硅基耦合谐振环的几何光路结构；该结构由两部分组成：第一部分由一个大尺寸的等效半径R为300～600μm的闭合回路波导和复数个小尺寸等效半径r为100～200μm的环形波导谐振腔构成；该小尺寸的环形波导谐振腔位于大尺寸的闭合回路波导的封闭区域内，前者的波导外沿与后者的波导内沿距离很小，两者最接近的区域构成耦合区域；第二部分为实现信号光输入、输出耦合功能的波导部分，即通过一条弯曲波导实现与上述大尺寸闭合回路波导之间的弱耦合，以及弯曲波导两端口之间的50∶50耦合；步骤三、根据步骤二设计的几何结构，利用传统微电子加工工艺在SOI基片上制作出具有上述耦合谐振环结构的波导，该波导为硅基SOI脊形波导，其形状结构特征自下而上分别是硅基底，氧化物埋层，硅薄膜和突出的脊形硅波导；步骤四、在上述硅基脊形波导的左右两侧相隔距离为7～8μm处，分别设置p+和n+掺杂区域，用以形成pn结，掺杂区域上方电极用于施加反向电压，pn结抑制由于双光子吸收产生的自由载流子对增益光的吸收效应，使得受激拉曼过程持续进行，从而产生光增益。