[发明专利]一种基于掩埋石墨烯加热电极的低功耗脊型波导热光开关及其制备方法

摘要

一种基于掩埋石墨烯加热电极的低功耗脊型波导热光开关及其制备方法，属于聚合物平面光波导器件及其制备技术领域。整个器件为MZI光波导结构，从左到右，由输入直波导，3‑dB Y分支分束器，两条平行的第一干涉臂和第二干涉臂组成的器件调制区，3‑dB Y分支耦合器和输出直波导构成；本发明采用硅片作为衬底，以热光系数较大的有机聚合物材料分别作为光波导的上包层、下包层和芯层材料，并将石墨烯加热电极置于光波导芯层之中，充分提高加热电极的加热效率并利用有机聚合物材料热光系数大、易于加工的优势。同时，本发明所采用的制作工艺比较简单且与半导体工艺相兼容、易于集成、适于大规模生产，因而具有重要的应用前景。

主权项

1.一种基于掩埋石墨烯加热电极的低功耗脊型波导热光开关，其特征在于：整个器件为MZI光波导结构，从左到右，由输入直波导(1)，3‑dB Y分支分束器(2)，两条平行的第一干涉臂(3)和第二干涉臂(4)组成的器件调制区，3‑dB Y分支耦合器(5)和输出直波导(6)构成；输入直波导(1)和输出直波导(6)结构相同，3‑dB Y分支分束器(2)和3‑dB Y分支耦合器(5)结构相同，两条平行的第一干涉臂(3)和第二干涉臂(4)结构相同；且输入直波导(1)、3‑dB Y分支分束器(2)、第一干涉臂(3)和第二干涉臂(4)、3‑dB Y分支耦合器(5)和输出直波导(6)的宽度均相同；从下到上，两条平行的第一干涉臂(3)和第二干涉臂(4)所组成的MZI光波导结构调制区依次由硅片衬底(21)、在硅片衬底(21)上制备具有波导凹槽结构的聚合物下包层(22)、在聚合物下包层(22)上制备具有倒脊型波导结构的光波导芯层(23)、在倒脊型光波导芯层(23)之中制备的石墨烯加热电极(24)、在光波导芯层(23)上制备的聚合物上包层(25)、在聚合物上包层(25)上制备的金属加热电极(26)组成；且聚合物下包层(22)、倒脊型光波导芯层(23)、石墨烯加热电极(24)、聚合物上包层(25)、金属加热电极(26)的宽度相同；MZI光波导结构调制区以外区域，从下至上，依次由硅片衬底(21)、聚合物下包层(22)、倒脊型光波导芯层(23)和聚合物上包层(25)组成；金属加热电极(26)包括有效加热区、输入和输出区、金属加热电极引脚区三部分；除石墨烯加热电极(24)金属引脚(8)的部分区域外，石墨烯加热电极(24)的其余区域完全被金属加热电极(26)覆盖，两者间由聚合物上包层(25)和一部分光波导芯层(23)隔离开。