CN101666907B - 静电驱动的光波导和f-p腔可调谐光滤波器及制备方法 - Google Patents

Abstract

本发明提供了一种基于SOI光波导和F-P腔的静电梳状电极驱动的可调谐光滤波器及其制备方法。利用梳状电极带动两个对称的DBR移动，通过调整F-P腔的等效腔长实现可调谐滤波功能。该结构的可调谐滤波器具有调谐范围宽、调谐精度高、调谐速度快、结构紧凑新颖、便于和其它光学、电学元件集成的优点。采用两个DBR同时移动的对称调谐方式，可以增加波长调谐范围。充分利用(110)硅片的结晶学特征，通过感应耦合等离子体刻蚀工艺和各向异性湿法腐蚀工艺相结合的方法，制作DBR和F-P腔，DBR和F-P的表面为硅晶体的{111}面，使DBR镜面垂直且表面光滑，增加DBR的反射率，提高滤波器的性能。

Description

静电驱动的光波导和F-P腔可调谐光滤波器及制备方法

技术领域

本发明属于光电子器件领域，涉及一种基于SOI光波导和F-P腔的静电梳状电极驱动的可调谐光滤波器及其制备方法。

背景技术

可调谐光滤波器(TOF)是一种波长选择器件，它的功能是从许多不同波长的输入光信号中，根据需要选择出某个特定波长的光信号。它可以在密集波分复用(DWDM)系统中构成各种解复用器，将复用在一起的光区分开来。新一代全光网络的关键器件光上下路器(OADM)也可以由滤波器构成。可调谐光滤波器应该具有高选择性、低串扰、通带的平坦性、低的插入损耗、波长可调节范围宽、调谐速度快、并具有潜在的价格优势。

可调谐光滤波器的实现方式多种多样，主要有光纤布拉格光栅(FBG)型、马赫-曾德尔(M-Z)干涉仪型、法布里-珀罗(F-P)干涉仪型、声光可调谐滤波器(AOTF)和光子晶体可调谐滤波器等。

FBG滤波器有低插入损耗、对偏振不敏感、与普通光纤接续简便以及光谱响应特性的动态可控制等特点。但是对温度变化比较敏感，因此它容易受到环境的影响并且长期稳定性不好。M-Z干涉仪型光滤波器的原理是基于两个相干单色光经过不同的光程传输后的干涉理论，优点是信道间隔可以做得很小、偏振不灵敏，缺点是调谐控制复杂、调谐速度较慢。声光可调谐光滤波器的物理基础是基于光弹性效应，它的半高宽较大，调谐速度慢。但是，依靠其超大的调谐范围，它在粗波分复用中还会占有一定的市场。光子晶体可调谐滤波器有调谐范围宽，线性好，半高宽平稳等优点。目前，对光子晶体调谐器件还没有很深入的研究。F-P可调谐滤波器的基本原理是基于F-P腔的滤波特性，是人们所熟悉的多光束干涉原理。使用平面工艺制作F-P腔和分布布拉格反射镜(DBR)结构的多层膜时，为了保证DBR具有较高的反射率，需要在衬底上依次进行复杂的淀积过程，制作工艺复杂。这种结构的滤波器，需要将光纤垂直于衬底耦合，增加了耦合和封装难度，不利于和其它光学器件的集成。

发明内容

本发明的目的是提供一种基于SOI(Silicon on Insulator)光波导和F-P腔的静电梳状电极驱动的可调谐光滤波器及其制备方法。

采用SOI光波导、F-P腔、静电梳状电极的集成化结构，利用梳状电极带动两个对称的DBR移动，通过调整F-P腔的等效腔长实现可调谐滤波功能。该结构的可调谐滤波器具有调谐范围宽、调谐精度高、调谐速度快、结构紧凑新颖、便于和其它光学、电学元件集成的优点。用硅光波导代替空气作为谐振腔，可以减小光损耗。采用两个DBR同时移动的对称调谐方式，可以增加波长调谐范围。充分利用(110)硅片的结晶学特征，通过感应耦合等离子体(ICP)刻蚀工艺和各向异性湿法腐蚀工艺相结合的方法，制作DBR和F-P腔，DBR和F-P的表面为硅晶体的{111}面，使DBR镜面垂直且表面光滑，增加DBR的反射率，提高滤波器的性能。

本发明所述的基于SOI光波导和F-P腔的静电梳状电极驱动的可调谐光滤波器的结构如图1所示，整个器件在SOI衬底的顶层硅一侧制作。

SOI衬底材料的选择。衬底的选择要保证制波导结构的制作工艺简单、同时要保证DBR和衬底之间较好的垂直性、DBR镜面光滑平整。选用顶层硅晶向为(110)的SOI材料作为衬底。在(110)硅片上有四个{111}面：(111)、(111)、(111)和(111)与硅片表面完全垂直，这四个晶面两两平行，彼此间的夹角为70.53°和109.47°。因此，在(110)硅片上只要确定这些{111}面的取向以及确定合适的工艺条件，就能制作出表面质量好并且与衬底垂直的DBR结构。

本发明所述的静电驱动的光波导和F-P腔可调谐光滤波器，其特征在于：基于SOI材料制作，沿着输入光信号方向依次是输入脊型波导、第一静电梳状电极的固定齿、第一可动DBR、第一静电梳状电极、硅F-P谐振腔、第二可动DBR、第二静电梳状电极和输出脊型光波导组成。

输入、输出光波导是脊型结构，见图3，波导宽度w、内脊高度H和外脊高度h之间满足单模传输条件 $t<c+\frac{r}{{(1-r^2)}^{\frac{1}{2}}},$ 其中 $t=\frac{w}{H},$ c＝0.3， $r=\frac{h}{H}>0.5.$

DBR和硅F-P谐振腔是通过刻蚀工艺在输入、输出光波导方向上制作而成，DBR和硅F-P谐振腔的截面结构见图4，DBR由硅/空气隙对组成，硅、空气隙尺寸分别满足如下关系：DBR中硅的宽度 $L_s=(\frac{1}{2}{N}_s+\frac{1}{4})\frac{{\mathrm{\&lambda;}}_0}{n_s},$ 空气隙的宽度 $L_a=(\frac{1}{2}{N}_a+\frac{1}{4})\frac{{\mathrm{\&lambda;}}_0}{n_a}.$ 硅波导F-P腔的宽度 $L_{\mathrm{FP}}=\frac{N_{\mathrm{FP}}}{2}\frac{{\mathrm{\&lambda;}}_0}{n_{\mathrm{FP}}}.$ 其中，λ₀为静态时滤波器的中心波长，N_s、N_a和N_FP为整数，n_s、n_a和n_FP分别为硅、空气隙、F-P腔腔体的有效折射率。

宽带光源发出的光耦合到输入光波导中传播，从输入光波导出来的光经过第一个DBR，在DBR与F-P腔界面处形成高反射后继续向前传播，到达硅波导F-P谐振腔，满足F-P谐振腔谐振条件的特定波长的光能输出并通过第二个DBR进入输出光波导。当对两对静电梳状电极的固定齿和可动齿之间分别施加电压时，在静电力的作用下，可动齿带动DBR向固定齿的方向移动，硅波导谐振腔的等效腔长发生变化，微腔谐振条件也随之发生改变，此时会有另一个满足微腔谐振条件的光波输出。可见，通过施加不同的电压，就实现了对波长输出的可调谐功能。

两个DBR的移动由两个相同的静电梳状电极来完成。静电梳状电极的可动齿与DBR一同安装在弹性梁上，弹性梁可以是直梁，也可以采用回型梁或折叠梁以增加弹性系数。静电梳状电极的固定齿不动，在固定齿和可动齿之间施加电压，可动齿和固定齿之间会产生静电力，使弹性梁发生变形，从而带动DBR移动。

本发明所述的器件的特点：

(1)采用SOI光波导、F-P腔、静电梳状电极的集成化结构，结构紧凑新颖、便于和其它光学元件集成。用硅光波导代替空气作为谐振腔，可以减小光损耗。

(2)采用静电梳状电极结构，两个对称的DBR同时移动，通过调整F-P腔的等效腔长实现可调谐滤波功能，具有调谐范围宽的特点。

(3)选用(110)硅片作为衬底，(110)硅片上有四个与衬底垂直的{111}面，用硅晶体固有的{111}面作为DBR和F-P腔的镜面，既有较好的垂直度又有光滑的表面。

(4)充分利用(110)硅片的结晶学特征，通过ICP刻蚀工艺和各向异性湿法腐蚀工艺相结合的方法，制作DBR和F-P腔，使DBR镜面垂直且表面光滑，增加DBR的反射率，提高滤波器的性能。

本发明所述基于SOI光波导、F-P腔、静电梳状电极驱动的可调谐光子滤波器采用光刻、ICP刻蚀、生长金属膜和金属膜的腐蚀等工艺制作。利用ICP刻蚀光波导，结合各向异性湿法化学腐蚀制作DBR和F-P腔。

本发明所述的基于SOI光波导、F-P腔、静电梳状电极驱动的可调谐光滤波器的制备步骤如下：

A：选取SOI衬底，其顶层硅为(110)晶向，厚度在10～30微米，电阻率小于0.1Ω·cm，保证具有较好的导电性；埋层二氧化硅的厚度为1～3微米；衬底硅的厚度200～500微米；

B：热氧化，在SOI衬底的两侧各制作一层薄层SiO₂，厚度为50～200纳米；

C：在SOI衬底的衬底硅一侧，光刻、用RIE(反应离子刻蚀)刻蚀薄层SiO₂、ICP刻蚀衬底硅至埋层SiO₂，形成静电梳状电极和可动DBR的刻蚀窗口，刻蚀窗口的位置与下一步制作梳状电极和可动DBR的位置相对应；

D：顶层硅一侧用光刻胶保护，在衬底硅一侧用HF腐蚀刻蚀窗口对应的埋层SiO₂，到顶层硅；

E：在SOI衬底的顶层硅一侧，光刻、用RIE刻蚀薄层SiO₂，形成可动DBR、硅F-P谐振腔、静电梳状电极、输入输出脊型波导与静电梳状电极的隔离槽的图形，静电梳状电极与可动DBR的位置与衬底硅刻蚀的窗口对应，保证梳状电极和DBR成为可以移动的结构；

F：以薄层SiO₂为掩模层，ICP刻蚀形成DBR、硅F-P谐振腔、静电梳状电极、脊型波导与静电梳状电极的隔离槽，保持DBR镜面与硅片的{111}面一致；

G：对DBR和硅波导F-P谐振腔结构进行各向异性湿法腐蚀，暴露出顶层硅本身的{111}面，使DBR镜面光滑；

H：再进行光刻、刻蚀薄层SiO₂、刻蚀掉顶层硅一侧除脊型波导的脊以外的SiO₂层，以薄层SiO₂为掩模，ICP刻蚀顶层硅，形成脊型光波导结构；

I：在静电梳状电极的相应位置生长金属电极对；

J：用划片机划片，将制作有器件的部分从整个SOI晶片上分离出来，并对波导的端面进行抛光处理，引出电极，从而完成本发明器件的制作。

采用上述方法，通过设计DBR、F-P腔和梳状电极的尺寸可以实现在1500nm～1560nm范围内，实现光波的可调谐输出。

附图说明

图1：本发明所述的基于SOI光波导、F-P腔和静电梳状电极驱动的可调谐光滤波器的正面结构示意图；

图2：本发明所述的基于SOI光波导、F-P腔和静电梳状电极驱动的可调谐光滤波器的背面结构示意图；

图3：图2的A-A’剖面结构示意图；

图4：图2的B-B’剖面结构示意图；

图5：本发明所述的滤波器的透射谱；

图6：本发明所述的滤波器的透射峰值随DBR位移d的变化曲线；

图7：制备方法步骤E所述的掩模板图形；

图8：制备方法步骤H所述的掩模板图形；

图9：制备方法步骤C所述的掩模板图形。

如图1、2所示，为基于SOI光波导、F-P腔和静电梳状电极的可调谐光滤波器结构示意图，在光入射方向，依次为轴对称的输入脊型波导5、第一静电梳状电极10、第一可动DBR阵列6、硅波导F-P腔7、第二可动DBR阵列8、第二静电梳状电极11和输出脊型波导9。衬底硅1作为整个器件的基座。

输入脊型波导5、硅波导F-P腔7和输出脊型波导9均为内、外脊结构；输入脊型波导5的内脊、硅波导F-P腔7的内脊、输出脊型波导9的内脊同在衬底硅1上制作，同为埋层二氧化硅2、顶层硅3和薄层二氧化硅4的三层结构；输入脊型波导5的外脊、硅波导F-P腔7的外脊、输出脊型波导9的外脊同在衬底硅1上制作，同为刻蚀的顶层硅3和埋层二氧化硅2结构。

第一梳状电极10(10′)包括固定齿阵列101(101′)和可动齿阵列102(102′)，第二梳状电极11(11′)包括固定齿阵列111(111′)和可动齿阵列112(112′)；第一梳状电极10(10′)左右对称地位于输入脊型波导5和第一可动DBR阵列6的两侧，第二梳状电极11(11′)左右对称地位于第二可动DBR阵列8和输出脊型波导9的两侧；第一梳状电极10(10′)和第二梳状电极11(11′)同为刻蚀的顶层硅3结构，与第一梳状电极10(10′)的固定齿阵列101(101′)为一体的顶层硅310(310′)与输入脊型波导5的顶层硅3通过隔离槽14分开，与第二梳状电极11(11′)的固定齿阵列111(111′)为一体的顶层硅311(311′)与输出脊型波导9的顶层硅3通过隔离槽13分开，第一梳状电极10(10′)的固定齿阵列101(101′)和第二梳状电极11(11′)的固定齿阵列111(111′)通过顶层硅310(310′)、311(311′)下面的埋层二氧化硅2与作为基座的衬底硅1连为一体。

第一梳状电极10(10′)的可动齿阵列102(102′)、第二梳状电极11(11′)的可动齿阵列112(112′)、第一可动DBR阵列6、第二可动DBR阵列8与弹性梁12为一体结构；弹性梁12为刻蚀的顶层硅3，其两个固定端通过下面的埋层二氧化硅2与作为基座的衬底硅1连为一体，其两个移动端为直梁结构；第一可动DBR阵列6和第二可动DBR阵列8分别位于弹性梁12两个移动端的外侧中部，第一可动DBR阵列6和第二可动DBR阵列8为顶层硅3和薄层二氧化硅4的两层结构。

如图3所示，为位于衬底硅1上的输入(输出)脊型波导的截面结构示意图，在衬底硅1基座上，脊型波导的内脊为埋层二氧化硅2、顶层硅3和薄层二氧化硅4的三层结构；脊型波导的外脊为埋层二氧化硅2和刻蚀的顶层硅3的二层结构；脊型波导的顶层硅3通过隔离槽14(13)与连接梳状电极的顶层硅310(310′)、311(311′)彼此分开；

如图4所示，为可动DBR、F-P谐振腔的截面结构示意图，两个DBR阵列的结构相同，均采用硅/空气隙对结构，其各部分的尺寸满足发明内容所述的数量关系；

如图5所示，为本发明所述的滤波器的透射谱，所设计的滤波器的FSR(自由光谱范围)达到65nm。

如图6所示，为本发明所述的滤波器的透射峰值随DBR位移d的变化情况，曲线从左向右d的值逐渐增大，可以看出DBR移动的距离在0.37微米时，滤波器可以实现30nm的波长可调谐范围。

具体实施方式

实施例1：

要实现波长1530nm～1560nm(与掺铒光纤放大器的谱宽一致)范围内连续可调谐，DBR和F-P腔的尺寸如下：硅/空气隙为2对半，即空气/硅/空气/硅/空气结构，空气隙的宽度为1.9微米，硅的宽度为0.5微米；硅波导F-P腔的宽度为5微米。DBR的高度为薄层SiO₂和顶层硅两者的高度和，F-P腔的高度为薄层SiO₂和SOI衬底的高度和。

梳状电极的参数：梳齿对数20对，梳齿长度15微米，宽度5微米，高度10微米，动齿与定齿间隙2微米、交叠长度13微米，相邻两个齿之间的间隔为3微米。采用弹性直梁，梁的长度为1000微米，宽度10微米，高度10微米，隔离槽的宽度为30微米。

脊型光波导的宽度为10微米，内脊高15微米，外脊高10微米。

图5为所设计的可调谐光滤波器的静态透射谱，图6给出了DBR需要移动的位移和输出透射光的峰值之间的关系，为了实现30nm的波长调谐范围，DBR移动的位移范围为0～370nm，施加电压的范围是0～10V。

当器件的结构尺寸设计完成后，可以采用下面的方法制作器件。

A：选取SOI衬底，参数如表1，在SOI衬底的两侧各热氧化生成一薄层SiO₂，厚度为100nm。

表1：SOI晶片材料的参数

B：在SOI衬底的衬底硅一侧制作背面窗口

1)在SOI衬底的衬底硅一侧光刻，将要刻蚀的窗口的图形(图9中白颜色区域)从掩模版上转移到SOI衬底的薄SiO₂层上，窗口的位置与形状同顶层硅一侧制作DBR和梳状电极的位置相对应。光刻工艺包括涂胶、前烘、曝光、坚膜、显影。光刻胶用北京化学试剂研究所的BP212光刻胶，粘度为(37±2)×10^-3Pa·s。

2)以光刻胶作掩模层，通过RIE刻蚀衬底硅一侧窗口处的薄SiO₂层，工艺参数见表2，去光刻胶。

表2：反应离子刻蚀二氧化硅化硅的参数

反应气体	气体流量	反应室压强	射频功率	刻蚀速率
					CF4	60sccm	3.0Pa	150W	30nm/min

3)以薄SiO₂层为掩模层，通过ICP刻蚀衬底硅至埋层二氧化硅，刻蚀的工艺参数如表3所示，刻蚀深度为衬底硅的厚度。

表3：ICP刻蚀窗口的工艺参数

C：在顶层硅一侧用光刻胶保护，在衬底硅一侧用HF溶液腐蚀刻蚀窗口处对应的埋层二氧化硅至顶层硅，溶液的成分见表4。

表4HF溶液腐蚀二氧化硅的参数

成分	温度	腐蚀速率
			HF(48wt％)30mlNH4F 60g	50℃	200nm/min

D：在顶层硅的一侧制作DBR、F-P腔、梳状电极、脊型波导与梳状电极的隔离槽

1)在SOI衬底的顶层硅一侧光刻，将DBR、F-P腔、梳状电极、脊型波导与梳状电极的隔离槽的图形从掩模版上(图7中的白颜色区域)转移到SOI衬底顶层硅一侧的薄层SiO₂上，使DBR镜的方向与(110)硅片的{111}面的取向保持一致，DBR窗口和梳状电极的位置与衬底硅一侧制作DBR和梳状电极的位置相对应。

2)以光刻胶作掩模层，通过RIE刻蚀顶层硅一侧与DBR、F-P腔、梳状电极、脊型波导与梳状电极的隔离槽对应处的薄层SiO₂，工艺参数见表2，去光刻胶。

3)以薄SiO₂层为掩模层ICP刻蚀顶层(110)硅，刻蚀至埋层二氧化硅，刻蚀参数见表5；由于在衬底硅一层进行刻蚀时，已将梳状电极、DBR对应区域的埋层二氧化硅刻蚀掉了，故而经过此步骤梳状电极和DBR仅包括薄二氧化硅层和顶层硅结构了，而隔离槽区域的埋层二氧化硅依然存在。

表5：ICP刻蚀DBR的工艺参数

4)将样品放入浓度为40％(wt)的KOH水溶液中进行腐蚀，腐蚀时间为2-4s，此工艺步骤的目的是对ICP刻蚀的DBR和硅F-P谐振腔的表面进行化学腐蚀抛光，暴露出真正的{111}面，使镜面光滑并与衬底垂直。

E：在顶层硅的一侧继续制作光波导

1)在SOI衬底的顶层硅一侧光刻，将脊型光波导的图形(图8)从掩模版上转移到SOI衬底的顶层硅一侧的薄层SiO₂上，脊型光波导的轴线与DBR垂直。

2)刻蚀掉顶层硅一侧除脊型波导脊以外的SiO₂层，参数见表2。去光刻胶。

3)以薄SiO₂层为掩模层，ICP刻蚀顶层硅(110)，刻蚀参数见表4，刻蚀深度为5微米，波导的宽度为10微米，内脊高15微米，外脊高10微米，经过此步骤后，梳状电极的高度为10微米，硅F-P腔7也为内、外脊结构，内脊高15微米，外脊高10微米；

G：在梳状电极的相应位置生长金属电极。

H：用划片机划片，将制作有器件的部分从整个SOI晶片上分离出来，并对波导的端面进行抛光处理，引出电极，完成器件的制作。

对于调谐范围为1530-1560nm的滤波器，器件尺寸为2500μm×200μm，半高宽小于0.8nm，器件的驱动电压范围为小于10V。可见，本发明使整个器件结构紧凑，满足当前光电子器件向集成化和小型化方向发展的需求。

Claims (9)

1.静电驱动的光波导和F-P腔可调谐光滤波器，其特征在于：基于顶层硅(3)晶向为{110}的SOI衬底制作，在沿着输入光信号方向依次是输入脊形波导(5)、第一静电梳状电极(10、10′)、第一可动DBR阵列(6)、硅波导F-P谐振腔(7)、第二可动DBR阵列(8)、第二静电梳状电极(11、11′)和输出脊形波导(9)。

2.如权利要求1所述的静电驱动的光波导和F-P腔可调谐光滤波器，其特征在于：输入脊形波导(5)、硅波导F-P谐振腔(7)和输出脊形波导(9)均为内、外脊结构；输入脊形波导(5)的内脊、硅波导F-P谐振腔(7)的内脊、输出脊形波导(9)的内脊同在衬底硅(1)上制作，依次为埋层二氧化硅(2)、顶层硅(3)和薄层二氧化硅(4)的三层结构；输入脊形波导(5)的外脊、硅波导F-P谐振腔(7)的外脊、输出脊形波导(9)的外脊同在衬底硅(1)上制作，为刻蚀的顶层硅(3)和埋层二氧化硅(2)结构。

3.如权利要求2所述的静电驱动的光波导和F-P腔可调谐光滤波器，其特征在于：输入脊形波导(5)、硅波导F-P谐振腔(7)和输出脊形波导(9)的波导宽度w、内脊高度H和外脊高度h之间满足单模传输条件

其中

c＝0.3，

4.如权利要求1所述的静电驱动的光波导和F-P腔可调谐光滤波器，其特征在于：第一静电梳状电极(10、10′)包括固定齿阵列(101、101′)和可动齿阵列(102、102′)，第二静电梳状电极(11、11′)包括固定齿阵列(111、111′)和可动齿阵列(112、112′)；第一静电梳状电极(10、10′)左右对称地位于输入脊形波导(5)和第一可动DBR阵列(6)的两侧，第二静电梳状电极(11、11′)左右对称地位于第二可动DBR阵列(8)和输出脊形波导(9)的两侧。

5.如权利要求4所述的静电驱动的光波导和F-P腔可调谐光滤波器，其特征在于：第一静电梳状电极(10、10′)和第二静电梳状电极(11、11′)同为刻蚀的顶层硅(3)结构，与第一静电梳状电极(10、10′)的固定齿阵列(101、101′)为一体的顶层硅(310、310′)与输入脊形波导(5)的顶层硅(3)通过隔离槽(14)分开，与第二静电梳状电极(11、11′)的固定齿阵列(111、111′)为一体的顶层硅(311、311′)与输出脊形波导(9)的顶层硅(3)通过隔离槽(13)分开，第一静电梳状电极(10、10′)的固定齿阵列(101、101′)和第二静电梳状电极(11、11′)的固定齿阵列(111、111′)通过顶层硅(310、310′)、(311、311′)下面的埋层二氧化硅(2)与作为基座的衬底硅(1)连为一体。

6.如权利要求1所述的静电驱动的光波导和F-P腔可调谐光滤波器，其特征在于：第一静电梳状电极(10、10′)的可动齿阵列(102、102′)和第一可动DBR阵列(6)、第二静电梳状电极(11、11′)的可动齿阵列(112、112′)和第二可动DBR阵列(8)分别通过弹性梁(12)连接为一体结构；弹性梁(12)为刻蚀的顶层硅(3)，其两个固定端通过下面的埋层二氧化硅(2)与作为基座的衬底硅(1)连为一体，其两个移动端为直梁结构。

7.如权利要求6所述的静电驱动的光波导和F-P腔可调谐光滤波器，其特征在于：第一可动DBR阵列(6)和第二可动DBR阵列(8)分别位于弹性梁(12)两个移动端的外侧中部。

8.如权利要求1所述的静电驱动的光波导和F-P腔可调谐光滤波器，其特征在于：第一可动DBR阵列(6)和第二可动DBR阵列(8)的结构相同，可动DBR阵列中硅的宽度

空气隙的宽度

硅波导F-P谐振腔的宽度其中λ₀为静态

时滤波器的中心波长，N_s、N_a和N_FP为整数，n_s、n_a和n_FP分别为硅、空气隙、硅波导F-P谐振腔腔体的有效折射率。

9.权利要求1～8任何一项所述的静电驱动的光波导和F-P腔可调谐光滤波器的制备方法，其步骤如下：

A、选取SOI衬底，其顶层硅为{110}晶向，厚度在10～30微米，电阻率小于0.1Ω·cm，保证具有较好的导电性；埋层二氧化硅的厚度为1～3微米；衬底硅的厚度200～500微米；

B、热氧化，在SOI衬底的两侧各制作一层薄层SiO₂，厚度为50～200纳米；

C、在SOI衬底的衬底硅一侧，光刻、用反应离子刻蚀薄层SiO₂、ICP刻蚀衬底硅至埋层SiO₂，形成静电梳状电极和可动DBR阵列的刻蚀窗口，刻蚀窗口的位置与下一步制作静电梳状电极和可动DBR阵列的位置相对应；

D、顶层硅一侧用光刻胶保护，在衬底硅一侧用HF腐蚀刻蚀窗口对应的埋层SiO₂，到顶层硅；

E、在SOI衬底的顶层硅一侧，光刻、用反应离子刻蚀薄层SiO₂，形成可动DBR阵列、硅波导F-P谐振腔、静电梳状电极、输入输出脊形波导与静电梳状电极的隔离槽的图形，静电梳状电极与可动DBR阵列的位置与衬底硅刻蚀的窗口对应，保证静电梳状电极和可动DBR阵列成为可以移动的结构；

F、以薄层SiO₂为掩模层，ICP刻蚀形成可动DBR阵列、硅波导F-P谐振腔、静电梳状电极、输入输出脊形波导与静电梳状电极的隔离槽，保持可动DBR阵列镜面与顶层硅的{111}面一致；

G、对可动DBR阵列和硅波导F-P谐振腔结构进行各向异性湿法腐蚀，暴露出顶层硅本身的{111}面，使可动DBR阵列镜面光滑；

H、再进行光刻、刻蚀薄层SiO₂、刻蚀掉顶层硅一侧除脊形波导的脊以外的薄层SiO₂层，以薄层SiO₂为掩模，ICP刻蚀顶层硅，形成脊形光波导结构；

I、在静电梳状电极的相应位置生长金属电极对；

J、用划片机划片，将制作有器件的部分从整个SOI晶片上分离出来，并对波导的端面进行抛光处理，引出电极，从而完成静电驱动的光波导和F-P腔可调谐光滤波器的制作。

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