宽调谐滤波波导的制作方法

本技术涉及光电子器件，特别涉及一种宽调谐滤波波导。

背景技术：

1、可调谐滤波波导通过电流注入或者热变化的方式改变材料折射率实现调谐，或者通过电压控制具有电光效应的材料产生微小的折射率改变实现调谐。典型的技术包括在si、inp、gaas、铌酸锂等材料的波导中，加入电流、电压或热的控制，实现波长的调谐。

2、在上述技术中，通过热变化实现的可调谐滤波波导，其响应速度较慢，一般在10μs量级，通常每100℃产生的调谐范围在3nm～5nm数量级；通过电流注入实现的可调谐滤波波导，其响应速较快，在ns量级，但是可调谐范围较小，一般调谐范围在1～2nm数量级，无法实现宽光谱的调谐；通过电压控制的电光效应的材料同样也有折射率改变量太小，难以实现宽光谱调谐的难题，一般材料电光系数在10-5～10-6/v，上百伏的电压能让折射率改变0.1～0.01，所做的可调谐滤波波导的调谐范围通常在5nm数量级以下，并且电隔离和电控制在高电压情况下变得困难。

技术实现思路

1、本实用新型的目的是为了克服已有技术的缺陷，提出一种宽调谐滤波波导，使用电致变色材料和相变材料，这两种材料在适当的控制下，可以剧烈的改变折射率的实部，从而实现非常宽的调谐范围，从而达到几十纳米甚至上百纳米的滤波效果，从而大幅度提升可调谐滤波波导的工作范围。

2、为实现上述目的，本实用新型采用以下具体技术方案：

3、本实用新型提出的一种宽调谐滤波波导，包括绝缘衬底，在绝缘衬底的顶部依次制备底部电极层和透明介质层，在透明介质层上制备光波导槽，在透明介质上垂直于光波导槽的方向制备有间隔排列的折射率调节层，通过折射率大于绝缘衬底的填平材料将折射率调节层与光波导槽填平形成填平层，在填平层上制备顶部电极层，折射率调节层为电致相变材料或电致变色材料，通过改变电致相变材料或电致变色材料的折射率，实现滤波波导反射谱或透射谱的宽调谐。

4、优选地，电致相变材料为vo2、v2o5、锗锑碲、碲化钼或钛锑碲，电致变色材料为氧化钨、氧化钼或氧化镍。

5、优选地，折射率调节层排列形成布拉格光栅、取样光栅、相移光栅或等效相移光栅图案。

6、本实用新型提出的另一种宽调谐滤波波导，包括导电衬底，在导电衬底的底部制备底部电极层，在导电衬底的顶部制备透明介质层，在透明介质层上刻蚀有光波导槽，在透明介质上垂直于光波导槽的方向制备有折射率调节层，通过折射率小于导电衬底的填平材料将折射率调节层与光波导槽填平形成填平层，在填平层上制备顶部电极层，折射率调节层为电致相变材料或电致变色材料，通过改变电致相变材料或电致变色材料的折射率，实现滤波波导反射谱或透射谱的宽调谐。

7、优选地，电致相变材料为vo2、v2o5、锗锑碲、碲化钼或钛锑碲，电致变色材料为氧化钨、氧化钼或氧化镍。

8、优选地，折射率调节层排列形成布拉格光栅、取样光栅、相移光栅或等效相移光栅图案。

9、与现有技术相比，本实用新型能够取得的有益效果如下：

10、1、利用电致相变材料或电致变色材料，在电压或者电流控制下，其折射率的变化是普通的半导体器件或电光效应材料折射率变化的一千倍以上，因而具有调谐范围宽的特点，有望将当前小于5纳米的调谐范围，扩展到几十甚至上百纳米以上。

11、2、利用半导体工艺进行大规模量产，具有稳定性好、一致性高、易批量制备、产量高、成本低的优点。所使用的镀膜工艺、光刻工艺和电极制备工艺和传统半导体工艺完全兼容，可以利用现成的产线进行加工，将整个滤波波导芯片化，从而提高制备的成功率并降低成本和价格。

技术特征：

1.一种宽调谐滤波波导，包括绝缘衬底，在所述绝缘衬底的顶部依次制备底部电极层和透明介质层，其特征在于，在所述透明介质层上制备光波导槽，在所述透明介质上垂直于所述光波导槽的方向制备有间隔排列的折射率调节层，通过折射率大于所述绝缘衬底的填平材料将所述折射率调节层与所述光波导槽填平形成填平层，在所述填平层上制备顶部电极层，所述折射率调节层为电致相变材料或电致变色材料，通过改变所述电致相变材料或电致变色材料的折射率，实现滤波波导反射谱或透射谱的宽调谐。

2.如权利要求1所述的宽调谐滤波波导，其特征在于，所述电致相变材料为vo2、v2o5、锗锑碲、碲化钼或钛锑碲，所述电致变色材料为氧化钨、氧化钼或氧化镍。

3.如权利要求2所述的宽调谐滤波波导，其特征在于，所述折射率调节层排列形成布拉格光栅、取样光栅、相移光栅或等效相移光栅图案。

4.一种宽调谐滤波波导，包括导电衬底，在所述导电衬底的底部制备底部电极层，在所述导电衬底的顶部制备透明介质层，其特征在于，在所述透明介质层上刻蚀有光波导槽，在所述透明介质上垂直于所述光波导槽的方向制备有折射率调节层，通过折射率小于所述导电衬底的填平材料将所述折射率调节层与所述光波导槽填平形成填平层，在所述填平层上制备顶部电极层，所述折射率调节层为电致相变材料或电致变色材料，通过改变所述电致相变材料或电致变色材料的折射率，实现滤波波导反射谱或透射谱的宽调谐。

5.如权利要求4所述的宽调谐滤波波导，其特征在于，所述电致相变材料为vo2、v2o5、锗锑碲、碲化钼或钛锑碲，所述电致变色材料为氧化钨、氧化钼或氧化镍。

6.如权利要求5所述的宽调谐滤波波导，其特征在于，所述折射率调节层排列形成布拉格光栅、取样光栅、相移光栅或等效相移光栅图案。

技术总结本技术涉及光电子器件技术领域，特别涉及一种宽调谐滤波波导包括绝缘衬底，在绝缘衬底的顶部依次制备底部电极层和透明介质层，在透明介质层上制备光波导槽，在透明介质上垂直于光波导槽的方向制备有间隔排列的折射率调节层，通过折射率大于绝缘衬底的填平材料将折射率调节层与光波导槽填平形成填平层，在填平层上制备顶部电极层，折射率调节层为电致相变或电致变色材料，通过改变电致相变或电致变色材料的折射率，实现滤波波导反射谱或透射谱的宽调谐。本技术利用电致相变材料或电致变色材料，在电压或者电流控制下，其折射率的变化是普通的半导体器件或电光效应材料折射率变化的一千倍以上，因而具有调谐范围宽的特点。技术研发人员：陈泳屹,徐岩,袁雨,葛济铭,赵天野,张德晓,许琳琳,王珏,佟存柱受保护的技术使用者：吉光半导体科技有限公司技术研发日：20231103技术公布日：2024/5/16