模式交叉抑制的集成光子芯片、制备方法器件及设备

本申请涉及半导体光电，尤其涉及一种模式交叉抑制的集成光子芯片、制备方法器件及设备。

背景技术：

1、随着光通信、光计算等光互连技术相关的热潮涌现，基于电-光物理场耦合调制的片上光学系统有望为获得低损耗、高传输速率、高信息处理能力的全光芯片提供基础，因此实现低成本、大规模流片制造的产业化是未来集成光学芯片的重中之重。

2、基于离子束剥离与转移技术的绝缘体上硅(silicon-on-insulator,soi)因其低成本、互补金属氧化物半导体(complementary metal oxide semiconductor,cmos)工艺兼容等优势，现已被作为一种广泛使用的光学芯片材料平台，但其材料本身缺失的调制属性严重阻碍了其进一步的发展。采用类似技术制备的绝缘体上铌酸锂(lithium niobate oninsulator,lnoi)在最近几年得到了迅速的发展，其允许实现片上的高速大带宽、低驱动电压的电光调制，目前已被认为是后期光子芯片商业化的重要候选者之一。然而，lnoi仍然存在以下问题：其一，由于高成本和低利用率导致铌酸锂目前仍然处于实验室验证阶段，而未广泛应用在产业上；其二，铌酸锂材料较强的双折射现象会造成高光学频率、强弯曲下的模式交叉效应，即在特定方位角下不同模式的有效折射率重叠。这种简并现象对高品质因子(q值)的微腔和色散工程设计存在不利的扰动。这严重阻碍了片上谐振腔内单模激发的光场-物质耦合效应，从而难以实现高性能的集成光子芯片。

技术实现思路

1、为了解决上述技术问题，本申请提供一种模式交叉抑制的集成光子芯片、制备方法器件及设备。

2、一方面，本申请实施例公开了一种模式交叉抑制的集成光子芯片，包括：支撑衬底和设置在支撑衬底上的钽酸锂器件层；

3、钽酸锂器件层的材质为x切型的钽酸锂；

4、钽酸锂器件层中形成有光传输波导，光传输波导中至少部分波导为弯曲波导。

5、在一些可选的实施例中，光传输波导包括构成谐振腔的谐振腔波导；

6、谐振腔波导包括至少部分弯曲波导。

7、在一些可选的实施例中，谐振腔为微环谐振腔或跑道型谐振腔。

8、在一些可选的实施例中，光传输波导还包括耦合波导，耦合波导靠近谐振腔设置。

9、在一些可选的实施例中，耦合波导与谐振腔之间的耦合距离为0.3μm至1.2μm。

10、在一些可选的实施例中，光传输波导为条形波导或脊型波导。

11、在一些可选的实施例中，光传输波导包括构成光栅的光栅波导。

12、另一方面，本申请实施例公开了一种模式交叉抑制的集成光子芯片制备方法，其特征在于，所述方法包括：

13、获取基底；基底包括支撑衬底和设置在支撑衬底上的钽酸锂薄膜层；

14、对钽酸锂薄膜层进行刻蚀处理，以形成光传输波导，得到模式交叉抑制的集成光子芯片；其中，光传输波导中至少部分波导为弯曲波导。

15、另一方面，本申请实施例公开了一种光学器件，光学器件包括如上所述的模式交叉抑制的集成光子芯片。

16、另一方面，本申请实施例公开了一种光电设备，光电设备包括上所述的光学器件。

17、本申请实施例提供的技术方案具有如下技术效果：

18、本申请实施例所述的模式交叉抑制的集成光子芯片、制备方法器件及设备，通过采用x切型的钽酸锂在支撑衬底形成钽酸锂器件层，由于x切型的钽酸锂具有较小的双折射效应，从而不会在弯曲波导中出现的模式交叉效应，因此可以实现高品质因子的集成光子芯片。而且由于钽酸锂的制备成本较为低廉，因此还能够降低集成光子芯片的生产成本。

技术特征：

1.一种模式交叉抑制的集成光子芯片，其特征在于，包括：支撑衬底和设置在所述支撑衬底上的钽酸锂器件层；

2.根据权利要求1所述的模式交叉抑制的集成光子芯片，其特征在于，所述光传输波导包括构成谐振腔的谐振腔波导；

3.根据权利要求2所述的模式交叉抑制的集成光子芯片，其特征在于，所述谐振腔为微环谐振腔或跑道型谐振腔。

4.根据权利要求2或3所述的模式交叉抑制的集成光子芯片，其特征在于，所述光传输波导还包括耦合波导，所述耦合波导靠近所述谐振腔设置。

5.根据权利要求4所述的模式交叉抑制的集成光子芯片，其特征在于，所述耦合波导与所述谐振腔之间的耦合距离为0.3μm至1.2μm。

6.根据权利要求1所述的模式交叉抑制的集成光子芯片，其特征在于，所述光传输波导为条形波导或脊型波导。

7.根据权利要求1所述的模式交叉抑制的集成光子芯片，其特征在于，所述光传输波导包括构成光栅的光栅波导。

8.一种模式交叉抑制的集成光子芯片制备方法，其特征在于，所述方法包括：

9.一种光学器件，其特征在于，所述光学器件包括如权利要求1至7任意一项所述的模式交叉抑制的集成光子芯片。

10.一种光电设备，其特征在于，所述光电设备包括如权利要求9所述的光学器件。

技术总结本申请涉及半导体光电技术领域，尤其涉及一种模式交叉抑制的集成光子芯片、制备方法器件及设备。该模式交叉抑制的集成光子芯片，包括：支撑衬底和设置在支撑衬底上的钽酸锂器件层；钽酸锂器件层的材质为X切型的钽酸锂；钽酸锂器件层中形成有光传输波导，光传输波导中至少部分波导为弯曲波导。通过采用X切型的钽酸锂在支撑衬底形成钽酸锂器件层，由于X切型的钽酸锂具有较小的双折射效应，从而不会在弯曲波导中出现的模式交叉效应，因此可以实现高品质因子的集成光子芯片。而且由于钽酸锂的制备成本较为低廉，因此还能够降低集成光子芯片的生产成本。技术研发人员：欧欣,王成立,蔡佳辰受保护的技术使用者：中国科学院上海微系统与信息技术研究所技术研发日：技术公布日：2024/6/5