端面耦合器及其制备方法与流程

本发明涉及光通信领域，尤其涉及端面耦合器及其制备方法。

背景技术：

1、硅光电技术包括在相同芯片上的人造光、电、光电子组件，可为数据通信、电话通信、特别是光通信提供低花销、低功率、高速度的光解决方案。通过在相同的基底上集成光、电、光电子组件，可获得收发机信道和传输速度的调节。光收发模块是光网络中的核心单元。小型化、低能耗、多通道、低成本的光收发模块将成为发展趋势。作为光收发模块的核心器件，光发射组件和光接收组件也必须向小型化和多通道的特点发展。

2、目前的现有技术中将激光发射单元发送的激光和激光接收单元耦合时，通过凸透镜进行聚焦，但是凸透镜较大，在使用时，当多个激光发射单元排列使用时需要多个凸透镜排列使用，同时激光发射单元也会放的比较远，使集成度不够，占用较多的空间。

技术实现思路

1、本发明的目的在于将耦合器集成在激光接收单元上，进而便于进行集成，减少了占用的空间的一种端面耦合器及其制备方法。

2、本发明提出了一种端面耦合器，用于激光发射单元和激光接收单元耦合，所述耦合器设于激光发射单元和激光接收单元之间，且贴合于所述激光接收单元的接收端面，包括：衬底；设于所述衬底上m层的mim波导结构，由单层mim波导结构构成的光栅天线组成，m为正整数；设于m层所述mim波导结构一侧的薄膜沉积层；所述激光发射单元用于发射激光；所述m层的mim波导结构用于接收激光发射单元发出的光斑，并将接收的光斑分层为n层光波，所述m层mim波导结构按层将n层光波依次汇聚耦合为一层光波，n为正整数，且n小于等于m；所述激光接收单元用于接收耦合之后的所述一层光波。

3、优选的，所述mim波导结构包括金属层和绝缘层。

4、优选的，所述mim波导结构设有周期性材料，所述周期性材料由金属层和绝缘层交替设置的材料构成，以使mim波导结构中的光波扰动。

5、优选的，通过设置周期性材料的厚度、材料、排列方式和折射率中的至少一种方式，调节通过单层mim波导结构的光波到自由空间的特定方向，实现光波的定向辐射。

6、优选的，所述金属层和绝缘层之间设有等离子体间隙，通过等离子体间隙实现光波传导的导光模式。

7、优选的，n层通过mim波导结构的光波其能量和波时相等。

8、优选的，所述激光接收单元包括接收窗口，所述接收窗口大于接收激光发射单元发射的光斑。

9、优选的，所述金属层为金属银。

10、优选的，所述绝缘层为二氧化硅。

11、本发明还提出了一种端面耦合器的制备方法，用于制备端面耦合器，还包括：

12、s1，提供衬底；

13、s2，对所述衬底的表层通过气相沉积技术形成第一绝缘层；

14、s3，对所述第一绝缘层进行蚀刻，去除部分的第一绝缘层材料；

15、s4，对所述第一绝缘层材料表层通过气相沉积技术形成第一金属层；

16、s5，对所述第一金属层表面进行化学腐蚀和机械磨削，进而对所述第一金属层表面进行抛光；

17、s6，对所述第一金属层通过气相沉积技术形成第二绝缘层；

18、s7，对所述第二绝缘层表层通过气相沉积技术形成第二金属层；

19、s8，对所述第二金属层进行蚀刻，去除部分的第二金属层材料；

20、s9，重复m-1次s2-s8，以形成m层mim波导结构；

21、s10，通过物理气相沉积在最顶层沉积氮化硅薄膜。

22、本发明的有益效果在于：激光发射单元通过m层mim波导结构，光波分开到m层mim波导结构，经过周期材料多个周期的反射，根据光栅设计，比如折射率的变化，在满足能量相等和波时相等情况下，调节射出光波的方向，使光波在同一条线上，即一层光波，实现光的汇聚耦合，进而被硅光芯片接收，通过m层mim波导结构集成于激光接收单元的接收窗，相对于现有的凸透镜结构，便于进行集成减少了占用空间。

技术特征：

1.一种端面耦合器，用于激光发射单元和激光接收单元耦合，其特征在于，所述耦合器设于激光发射单元和激光接收单元之间，且贴合于所述激光接收单元的接收端面，包括：

2.根据权利要求1所述的一种端面耦合器，其特征在于，所述mim波导结构包括金属层和绝缘层。

3.根据权利要求2所述的一种端面耦合器，其特征在于，所述mim波导结构设有周期性材料，所述周期性材料由金属层和绝缘层交替设置的材料构成，以使mim波导结构中的光波扰动。

4.根据权利要求3所述的一种端面耦合器，其特征在于，通过设置周期性材料的厚度、材料、排列方式和折射率中的至少一种方式，调节通过单层mim波导结构的光波到自由空间的特定方向，实现光波的定向辐射。

5.根据权利要求2所述的一种端面耦合器，其特征在于，所述金属层和绝缘层之间设有等离子体间隙，通过等离子体间隙实现光波传导的导光模式。

6.根据权利要求1所述的一种端面耦合器，其特征在于，n层通过mim波导结构的光波其能量和波时相等。

7.根据权利要求1所述的一种端面耦合器，其特征在于，所述激光接收单元包括接收窗口，所述接收窗口大于接收激光发射单元发射的光斑。

8.根据权利要求2所述的一种端面耦合器，其特征在于，所述金属层为金属银。

9.根据权利要求2所述的一种端面耦合器，其特征在于，所述绝缘层为二氧化硅。

10.一种端面耦合器的制备方法，用于制备如权利要求1-9任意一项所述的端面耦合器，其特征在于，还包括：

技术总结本发明提供了一种端面耦合器及其制备方法，涉及光通信领域，用于激光发射单元和激光接收单元耦合，所述耦合器设于激光发射单元和激光接收单元之间，且贴合于所述激光接收单元的接收端面，包括：衬底；设于所述衬底上M层的MIM波导结构，由单层MIM波导结构构成的光栅天线组成，M为正整数；设于M层所述MIM波导结构一侧的薄膜沉积层；所述激光发射单元用于发射激光。本发明的有益效果在于：激光发射单元通过M层MIM波导结构，相对于现有的凸透镜结构，便于进行集成减少了占用空间。技术研发人员：郑喆轩,周广柱,朱南飞,张轲受保护的技术使用者：赛丽科技（苏州）有限公司技术研发日：技术公布日：2024/6/2