專利名稱：Soi和聚合物混合集成的f-p諧振腔可調(diào)諧光濾波器及制備方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明屬于光電子器件領(lǐng)域，具體涉及ー種基于熱光效應(yīng)驅(qū)動(dòng)的SOI和聚合物混合集成的F-P諧振腔可調(diào)諧光濾波器及其制備方法。
背景技術(shù)：
F-P諧振腔可調(diào)諧濾波器的基本原理是基于F-P諧振腔的濾波特性，是人們所熟悉的多光束干渉原理。要使F-P諧振腔濾波器具有好的波長選擇性，必須提高反射鏡的反射率以減小輸出光譜的3dB帶寬，提高波長選擇特性。具有分布反饋?zhàn)饔玫亩鄬咏橘|(zhì)膜可以制作成高反射率的分布布拉格反射鏡(DBR)。F-P諧振腔的調(diào)諧即是改變其諧振頻率的過程，可以通過改變諧振腔的腔長或腔體材料的折射率來實(shí)現(xiàn)，調(diào)諧速度也由腔長或折射率的變化速率來決定。就Si基諧振腔可調(diào)諧濾波器而言，可以用微機(jī)械的方法來調(diào)節(jié)F-P諧振腔的腔長，速度可達(dá)微秒量級；也可使用Si中的等離子體色散效應(yīng)或熱光效應(yīng)來調(diào)節(jié)腔體的折射率。一般認(rèn)為Si中的等離子體色散效應(yīng)具有較快的響應(yīng)速度，但這種效應(yīng)較弱，實(shí)現(xiàn)起來較復(fù)雜，特別是利用載流子注入時(shí)熱功耗使折射率向相反的方向變化，影響調(diào)諧效果。Si具有比較大的熱光系數(shù)和熱耗散速度，利用熱光效應(yīng)的Si可調(diào)諧濾波器的響應(yīng)時(shí)間也能達(dá)到微秒量級，甚至可能實(shí)現(xiàn)MHz響應(yīng)。

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明的目的是提供一種基于SOI (Silicon on Insulator)和聚合物混合集成的F-P諧振腔熱光驅(qū)動(dòng)的可調(diào)諧光濾波器及其制備方法。本發(fā)明所述的基于SOI和聚合物混合集成的F-P諧振腔熱光驅(qū)動(dòng)的可調(diào)諧光濾波器的結(jié)構(gòu)如圖I所示，其特征在于其特征在于沿著輸入光信號方向依次是輸入波導(dǎo)、由硅和聚合物交替組成的第一 DBR陣列、聚合物F-P諧振腔、由硅和聚合物交替組成的第二DBR陣列、輸出波導(dǎo)組成，且在聚合物F-P諧振腔的上表面設(shè)置有加熱電扱；輸入波導(dǎo)、第一DBR陣列、聚合物F-P諧振腔、第二 DBR陣列、輸出波導(dǎo)均為內(nèi)脊高、外脊高和脊寬相同的脊型結(jié)構(gòu)，且在SOI材料的頂層硅中制作。寬帶光源發(fā)出的光耦合到輸入波導(dǎo)中傳播，從輸入波導(dǎo)出來的光，依次進(jìn)入第一DBR、F-P諧振腔和第二 DBR，DBR相當(dāng)于傳統(tǒng)F-P腔中的反射鏡作用，可以為F-P腔兩側(cè)提供較高的反射率以得到較小的半高全寬；光束在F-P諧振腔中經(jīng)過多次反射、干渉，形成穩(wěn)定輸出的光場后，滿足微腔諧振條件(I)的特定頻率值的光將由輸出波導(dǎo)輸出。
權(quán)利要求
1.一種基于SOI和聚合物混合集成的F-P諧振腔熱光驅(qū)動(dòng)的可調(diào)諧光濾波器，其特征在于其特征在于沿著輸入光信號方向依次是輸入波導(dǎo)、由硅和聚合物交替組成的第一DBR陣列、聚合物F-P諧振腔、由硅和聚合物交替組成的第二 DBR陣列、輸出波導(dǎo)組成，且在聚合物F-P諧振腔的上表面設(shè)置有加熱電極；輸入波導(dǎo)、第一 DBR陣列、聚合物F-P諧振腔、第二 DBR陣列、輸出波導(dǎo)均為內(nèi)脊高、外脊高和脊寬相同的脊型結(jié)構(gòu)，且在SOI材料的頂層硅中制作；寬帶光源發(fā)出的光耦合到輸入波導(dǎo)中傳播，從輸入波導(dǎo)出來的光，依次進(jìn)入第一DBR陣列、聚合物F-P諧振腔和第二DBR陣列；光束在聚合物F-P諧振腔中經(jīng)過多次反射、干涉，形成穩(wěn)定輸出的光場后，滿足微腔諧振條件(I)的特定頻率值的光將由輸出波導(dǎo)輸出；
2.如權(quán)利要求I所述的ー種基于SOI和聚合物混合集成的F-P諧振腔熱光驅(qū)動(dòng)的可調(diào)諧光濾波器，其特征在于輸入波導(dǎo)內(nèi)脊、第一 DBR陣列、聚合物F-P諧振腔、第二 DBR陣列和輸出波導(dǎo)內(nèi)脊的高度為頂層硅的高度。
3.如權(quán)利要求2所述的ー種基于SOI和聚合物混合集成的F-P諧振腔熱光驅(qū)動(dòng)的可調(diào)諧光濾波器，其特征在于輸入和輸出波導(dǎo)內(nèi)脊的高度為5 V- m,外脊的高度為4. I ii m,寬度為6 ii m ；DBR陣列中硅的長度為560nm，聚合物的長度為I. 32 u m,聚合物F-P諧振腔的腔長為 21 u m。
4.如權(quán)利要求I所述的ー種基于SOI和聚合物混合集成的F-P諧振腔熱光驅(qū)動(dòng)的可調(diào)諧光濾波器，其特征在于聚合物為聚亞安酯Polyurethane,其折射率為I. 48 I. 49、熱光系數(shù) a = -3. 3X10-4/K。
5.如權(quán)利要求I所述的ー種基于SOI和聚合物混合集成的F-P諧振腔熱光驅(qū)動(dòng)的可調(diào)諧光濾波器，其特征在于第一 DBR陣列和第二 DBR陣列均為3對硅/聚合物相互交替的周期性結(jié)構(gòu)。
6.權(quán)利要求I所述的ー種基于SOI和聚合物混合集成的F-P諧振腔熱光驅(qū)動(dòng)的可調(diào)諧光濾波器的制備方法，其步驟如下 1)選取SOI襯底，其頂層硅為(100)晶向，厚度為3 7微米，電阻率4 8Q _;埋層ニ氧化硅的厚度為I 3微米；襯底硅的厚度200 500微米； 2)在SOI襯底的頂層硅ー側(cè)，按照所設(shè)計(jì)的器件的結(jié)構(gòu)和尺寸，通過光刻、ICP刻蝕頂層硅至埋層ニ氧化硅，形成DBR陣列及F-P腔結(jié)構(gòu)； 3)在SOI襯底的頂層硅ー側(cè)，光刻、ICP刻蝕形成脊型結(jié)構(gòu)； 4)旋涂聚合物材料，旋涂的聚合物材料填充在步驟2)刻蝕出的DBR陣列及F-P腔間隙中并涂覆在整個(gè)器件表層； 5)在聚合物表面ICP刻蝕，刻蝕至頂層硅的上表面為止，形成硅與聚合物交替的DBR陣列和聚合物F-P諧振腔； 6)在聚合物F-P諧振腔的上表面用蒸發(fā)的方法制作金屬鋁電極；7)用劃片機(jī)劃片，將制作有器件的部分從整個(gè)SOI晶片上分離出來，并對波導(dǎo)的端面進(jìn)行拋光處理，引出電極，從而完 成器件的制作。
全文摘要
本發(fā)明屬于光電子器件領(lǐng)域，涉及一種基于熱光效應(yīng)驅(qū)動(dòng)的SOI和聚合物混合集成的F-P諧振腔可調(diào)諧光濾波器及其制備方法。沿著輸入光信號方向依次是輸入波導(dǎo)、由硅和聚合物交替組成的第一DBR陣列、聚合物F-P諧振腔、由硅和聚合物交替組成的第二DBR陣列、輸出波導(dǎo)組成，且在聚合物F-P諧振腔的上表面設(shè)置有加熱電極；從輸入脊型波導(dǎo)出來的光，依次進(jìn)入第一DBR陣列、F-P諧振腔和第二DBR陣列；光束在聚合物F-P諧振腔中經(jīng)過多次反射、干涉，形成穩(wěn)定輸出的光場后，滿足微腔諧振條件的特定頻率值的光將由輸出脊型波導(dǎo)輸出。本發(fā)明器件可以通過使用不同的聚合物材料實(shí)現(xiàn)波長調(diào)諧范圍的可控性，并且能實(shí)現(xiàn)大的調(diào)諧范圍。
文檔編號G02F1/01GK102621714SQ201210127189
公開日2012年8月1日 申請日期2012年4月27日 優(yōu)先權(quán)日2012年4月27日
發(fā)明者劉彩霞, 周敬然, 張歆東, 李哲, 沈亮, 肖永川, 董瑋, 郭文濱, 阮圣平, 陳維友 申請人:吉林大學(xué)