CN103033879B - 一种光子晶体定向耦合器的制作方法 - Google Patents
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Abstract
本发明公开了一种光子晶体定向耦合器的制作方法，该光子晶体定向耦合器包括基板以及设置在基板上的若干介质柱，若干介质柱围出两个相互独立的主波导线缺陷与耦合波导线缺陷，主波导线缺陷与耦合波导线缺陷之间间隔有至少一排介质柱，该排介质柱均为跑道型介质柱，其余介质柱均为圆柱型介质柱。该制作方法包括下列步骤：制备划片所需的划片槽；在划片槽上制备ICP刻蚀所需的光刻胶掩膜，得到硅柱阵列结构；利用第二步制备的光刻胶掩膜结构进行ICP刻蚀，制作光子晶体定向耦合器的主体结构；对主体结构中的跑道型介质柱进行修整；去除主体结构的边缘区域形成该光子晶体定向耦合器。本发明的优点在于：具有体积小、结构紧凑、效率高、集成度高等优点。
Description
技术领域
本发明涉及一种耦合器的制作方法，尤其涉及一种光子晶体定向耦合器的制作方法。
背景技术
光子晶体又被称为光半导体，是由具有不同介电常数的物质，在空间周期性排列而形成的人工微结构。光子晶体具备光子禁带，具有控制光在其内传播的特性，是实现未来大规模光电集成以及全光网络的潜在应用材料。在完整的光子晶体材料中引入缺陷时，则会在光子禁带中引入缺陷态。例如，引入点缺陷则可以将光局域在缺陷内，从而形成光子晶体谐振腔；而如果引入线缺陷，则可以将光限制于线缺陷内传播，形成光子晶体波导。近年来，基于光子晶体材料的光电功能器件得到了广泛的关注，利用光子晶体的光子禁带和光子局域特性，光子晶体波分复用器、耦合器、滤波器等光子晶体光电器件已经成为该领域的研究热点方向。
在光波导光路中，两个相邻的光子晶体波导间可能产生耦合，从而将光耦合到相邻波导中。我们将光从一个波导完全耦合到另一个波导过程中经过的耦合长度称为耦合周期，不同频率电磁波的耦合周期不同，这就为利用光子晶体波导间耦合实现不同频率电磁波分光提供了应用基础。
波导定向耦合器为基于上述原理的波导分光器件，被广泛应用于光开关、波分复用和光分束器等光学器件系统中，在光信号处理、光通信、集成光路以及光子计算等领域有着重要的应用。而传统的光子晶体定向耦合器由于耦合周期比较长，故体积大、集成度低。例如，基于传统光波导的定向耦合器通常需要数百个晶格周期甚至更多的长度才能实现对不同频率电磁波的高效分光。
发明内容
本发明要解决的技术问题是提出一种光子晶体定向耦合器的制作方法，其制作出的光子晶体定向耦合器能在更小尺度上实现两束不同频率电磁波高效率分光。
为达到上述目的，本发明采用的技术方案是：一种光子晶体定向耦合器的制作方法，该光子晶体定向耦合器包括基板以及垂直设置在该基板上的若干介质柱，该若干介质柱围出两个相互独立的主波导线缺陷(9)与耦合波导线缺陷(10)，主波导线缺陷(9)与耦合波导线缺陷(10)之间间隔有至少一排介质柱，位于该排介质柱一侧的介质柱区域为主波导部分(8)，位于该排介质柱相对一侧的介质柱区域为直角转弯耦合波导部分(5)，主波导部分(8)、直角转弯耦合波导部分(5)以及它们之间的这排跑道型介质柱(7)构成光子晶体定向耦合器的主体结构，该排介质柱均为跑道型介质柱(7)，其余介质柱均为圆柱型介质柱(2)，主波导部分(8)为W1型光子晶体直波导，直角转弯耦合波导部分(5)为W1型直角转弯波导，圆柱型介质柱(2)高度为h1、半径为r，该跑道型介质柱(7)的高度为h1，该跑道型介质柱(7)的横截面上垂直于主波导部分(8)走向方向上的拉伸长度为t，该跑道型介质柱(7)的跑道半径为r1，其中t大于零，r1大于或小于r，该光子晶体定向耦合器的制作方法包括下列步骤：
第一步，制备划片所需的划片槽；
第二步，在该划片槽上制备感应耦合等离子体刻蚀所需的光刻胶掩膜，得到硅柱阵列结构；
第三步，利用第二步制备的光刻胶掩膜结构进行感应耦合等离子体刻蚀，制作光子晶体定向耦合器的主体结构；
第四步，对主体结构中的跑道型介质柱进行修整；
第五步，去除主体结构的边缘区域形成该光子晶体定向耦合器。
作为上述方案的进一步改进，所述制备划片所需的划片槽包括下列步骤：
(A)制作SOI基底，二氧化硅埋层(102)位于衬底硅(101)即底层硅上，顶硅(103)位于二氧化硅埋层(102)上，对SOI基底进行清洁处理；
(B)在SOI基底上制作一层厚度为2-3μm的第一光刻胶薄膜(104)；
(C)将涂覆第一光刻胶薄膜(104)的SOI基底进行前烘；
(D)对制备好的第一光刻胶薄膜(104)进行电子束曝光，得到划片槽图形；
(E)经过显影、坚膜工艺流程制作光刻胶掩模结构；
(F)对应用步骤(E)制作好的光刻胶掩模结构进行感应耦合等离子体(Inductively Coupled Plasma，ICP)刻蚀，制作光子晶体定向耦合器主体结构，刻蚀深度为4μm，去除第一光刻胶薄膜(104)，得到划片槽结构。
优选地，顶硅(103)厚220nm、二氧化硅埋层(102)厚3μm、衬底硅(101)厚600μm。
作为上述方案的进一步改进，所述制备感应耦合等离子体刻蚀所需的光刻胶掩膜包括下列步骤：
(G)在步骤(F)制备好的带有划片槽结构的SOI基底上制备一层第二光刻胶薄膜(201)；
(H)将步骤(G)制备完成的结构进行前烘；
(I)对制备好的第二光刻胶薄膜(201)进行电子束曝光；
(J)经过显影、坚膜得到硅柱阵列结构。
优选地，第二光刻胶薄膜(201)的厚度为100nm。
作为上述方案的进一步改进，制备所述光子晶体定向耦合器主体结构包括下列步骤：
(K)对步骤(J)制作好的感应耦合等离子体光刻胶掩膜结构进行感应耦合等离子体刻蚀，刻蚀深度为220nm，得到硅柱阵列；
(L)去除步骤(K)所得到的硅柱阵列结构上第二光刻胶薄膜(201)，并进行清洗。
作为上述方案的进一步改进，所述对跑道型介质柱进行修整包括下列步骤：
(M)在步骤(L)所得到的结构上涂覆第三光刻胶薄膜(301)作为保护层；
(N)对制备好的第三光刻胶薄膜(301)进行光学曝光、显影工艺，得到光刻胶掩膜结构，将需要修整的跑道型硅柱(7)所在区域暴露出来；
(O)利用聚焦离子束刻蚀工艺对需要高精度修整的硅柱进行刻蚀使其达到所需尺寸，去除第二光刻胶薄膜(301)。
作为上述方案的进一步改进，所述去除主体结构的边缘区域包括下列步骤：
(P)在步骤(O)所得到的器件结构表面涂覆聚甲基丙烯酸甲酯层(401)；
(Q)对聚甲基丙烯酸甲酯层(401)进行同步辐射X射线曝光、显影，在器件结构上制作一个保护层；
(R)按照划片槽划片，即可得到16个由硅柱阵列构成的光子晶体定向耦合器主体结构；
(S)将步骤(R)得到的基于跑道型介质柱的光子晶体定向耦合器结构进行侧面研磨抛光，去除边缘区使主体结构侧面平整。
本发明光子晶体定向耦合器的制作方法制作的光子晶体定向耦合器，采用跑道型介质柱作为主波导部分和直角转弯耦合波导部分的间隔区域，大大缩短了电磁波在定向耦合器中的耦合周期，从而达到缩小器件体积的目的，具有体积小、结构紧凑、效率高、集成度高等优点，同时，耦合周期的减小也为在固定体积上制作信道间隔更小的波导耦合器件及波分复用器件提供有效途径。
附图说明
图1是耦合周期随间隔区跑道型介质柱(7)拉伸长度t的变化曲线，可见随着拉伸长度t的增加，器件的耦合周期呈减小趋势，其中a为介质柱排列的晶格周期。
图2是本发明光子晶体定向耦合器主体结构三维意图。
图3是本发明光子晶体定向耦合器主体结构侧视图。
图4是本发明光子晶体定向耦合器主体结构俯视图。
图5为主波导和直角转弯耦合波导间隔区跑道型介质柱的结构示意图。
图6是主波导和直角转弯耦合波导间隔区跑道型介质柱的俯视图。
图7是刻蚀划片槽所需光刻版示意图。
图8a-8f为制备划片所需的划片槽工艺流程示意图。
图9a-9f为制备SOI顶硅层硅柱的工艺流程示意图。
图10a-10f为对加工精度要求高的跑道型介质柱的工艺流程示意图。
图11a-11e为去除主体结构边缘区域的工艺流程示意图。
具体实施方式
为了使本发明的目的、技术方案及优点更加清楚明白，以下结合附图及实施例，对本发明进行进一步详细说明。应当理解，此处所描述的具体实施例仅用以解释本发明，并不用于限定本发明。
如图1、2、3所示，为本发明较佳实施方式提供的光子晶体定向耦合器的结构示意图。光子晶体定向耦合器包括基板以及垂直设置在该基板上的若干介质柱，该若干介质柱围出两个相互独立的主波导线缺陷9与耦合波导线缺陷10，主波导线缺陷9与耦合波导线缺陷10之间间隔有一排介质柱，该排介质柱均为跑道型介质柱7，其余介质柱均为圆柱型介质柱2。
该基板包括二氧化硅埋层3以及硅衬底层4，圆柱型介质柱2与跑道型介质柱7设置该二氧化硅埋层3上，二氧化硅埋层3位于硅衬底层4上。如图2中，h1＝220nm为硅柱高度(即圆柱型介质柱2的高度)，h2＝3μm为二氧化硅埋层的厚度，h3＝600μm为底层硅的厚度，主体结构中排列的圆柱型介质柱2周期为a＝600nm，半径r＝0.2a。
位于该排介质柱一侧的介质柱区域为主波导部分8，位于该排介质柱相对一侧的介质柱区域为直角转弯耦合波导部分5，主波导部分8与直角转弯耦合波导部分5构成光子晶体定向耦合器的主体。主波导部分8为W1型光子晶体直波导，直角转弯耦合波导部分5为W1型光子晶体直角转弯波导。
如图1所示，圆柱型介质柱2高度为h1、半径为r，该跑道型介质柱7的高度为h1，该跑道型介质柱7的横截面上垂直于主波导部分8走向方向上的拉伸长度为t，该跑道型介质柱7的跑道半径为r1，其中t大于零，r1大于或小于r。
如图3所示，在本实施方式中，主波导线缺陷9包括水平部分以及与该水平部分垂直的垂直部分，耦合波导线缺陷10呈“一”字形且平行于该水平部分，耦合波导线缺陷10与水平部分间隔该排介质柱，该排介质柱平行于耦合波导线缺陷10，该排介质柱的长度与该水平部分的长度相同。
光子晶体定向耦合器的特征频率为f1和f2的电磁波从主波导部分8入射，经过间隔区6(即该排跑道型介质柱7区域)耦合到直角转弯耦合波导部分5中，当电磁波完全耦合进入直角转弯耦合波导部分5后，又会开始向主波导部分8反向耦合，由于不同频率的电磁波在光子晶体中的耦合周期不同，所以可以通过控制主波导部分8和直角转弯耦合波导部分5之间的间隔区6的长度来控制不同频率电磁波在主波导和耦合波导中的分布。合理选取电磁波长度，可以使得特征频率为f1和f2的电磁波分别从主波导和直角转弯耦合波导出射。完成对不同频率电磁波的分光。
对于应用于光电集成以及未来大规模集成光路的光子晶体定向耦合器，要求器件具有较小的体积以及更高的集成度，而电磁波在两波导间的耦合周期通常较大，难以缩小体积，结构也不够紧凑。故如图4、5所示，将间隔区6的跑道型介质柱7沿着垂直于光子晶体波导走向的方向拉伸，得到该排跑道型介质柱7，跑道型介质柱7可以将电磁波在波导间的耦合周期大幅缩短。通过合理选择跑道型介质柱7的拉伸长度t和介质柱半径r1，可以设计制作体积更小、集成度更高的光子晶体定向耦合器。另外，由于相邻频率的电磁波耦合周期更为相近，那么想要设计制作信道间隔更小的定向耦合器就需要很大的体积。引入跑道型介质柱7后，电磁波耦合周期大幅缩短，为信道间隔更小的波导耦合器件以及波分复用器件提供了设计基础。
图6所示为波长为1490nm和1550nm电磁波的耦合周期随间隔区跑道型介质柱7拉伸长度t的变化曲线，可见，随着拉伸长度t的增加，两种波长电磁波的耦合周期呈缩短趋势。当t＝0.1a，r1＝0.2a，且耦合长度为30a时可以实现1510nm和1550nm的高效分光，两波导出射电磁波能量的总效率为94.1％；当t＝0.15a，r1＝0.3a，且耦合长度为50a时可以实现1525nm和1550nm的高效分光，两波导出射电磁波能量的总效率为95.3％；当t＝0.3a，r1＝0.2a，且耦合长度为115a时可以实现1530nm和1540nm的高效分光，两波导出射电磁波能量的总效率为91.1％，实现了10nm信道间隔的高效分光；
本发明光子晶体定向耦合器波导的工作过程是：不同频率电磁波从光子晶体定向耦合器的主波导部分8进入系统，电磁波在主波导部分8和直角转弯耦合波导部分5之间反复耦合，通过控制光子晶体定向耦合器的耦合长度，实现不同频率的电磁波从不同的波导出射。本发明同时也可以发展多定向耦合器拼接，从而实现不同频率电磁波多路分光。
本发明的基于跑道型介质柱的光子晶体定向耦合器由数十个至数百个硅柱单元顺序排列组成。光子晶体定向耦合器包括衬底基片(即基板)、硅柱阵列(即圆柱型介质柱2)、跑道型硅柱阵列7、W1型光子晶体波导(即主波导部分8)、空气隙(即主波导线缺陷9与耦合波导线缺陷10)。硅片衬底(衬底基片)为SOI结构，衬底基片由顶硅层、下方低折射率层(即二氧化硅埋层3)和衬底硅层4构成。其中，刻蚀硅柱阵列高度可与顶硅层厚度相同，在本实施方式中，刻蚀硅柱阵列高度与顶硅层厚度相同，因此在顶硅层上刻蚀结构(硅柱结构)，刻蚀高度与顶硅层高度相同，那么顶硅层被刻蚀干净，仅剩硅柱结构，故，图1、2、3所示的硅片衬底包括两层结构：二氧化硅埋层3和衬底硅层4。
故硅柱阵列与衬底基片的低折射率层接触；光子晶体定向耦合器由主波导部分8和直角转弯耦合波导部分5组成，其中主波导部分8为W1型光子晶体波导，直角转弯耦合波导部分5为W1型光子晶体直角转弯波导，主波导部分8和直角转弯耦合波导部分5之间由一排或数排跑道型硅柱7间隔。
定向耦合器的原理是基于两个相邻的波导间电磁波的耦合效应，将光耦合到相邻波导中。不同频率电磁波的耦合周期不同，这就为利用波导间耦合实现不同频率电磁波的分光提供了可能。传统的光子晶体定性耦合器的耦合周期较长，这就决定了整个器件的体积较大，结构不够紧凑，集成度低，不利于其在全光网络及大规模全光集成中的应用。本发明采用跑道型介质柱作为主波导部分8和直角转弯耦合波导部分5的间隔区域。跑道型介质柱7的引入大大缩短了电磁波在定向耦合器中的耦合周期，从而达到缩小器件体积的目的。同时，由于耦合周期的减小也为在固定体积上制作信道间隔更小的波导耦合器件及波分复用器件提供有效途径。
当不同频率的电磁波从光子晶体定向耦合器的主波导部分8入射时，由于存在倏逝波耦合，电磁波会耦合到直角转弯耦合波导部分5中。同时，耦合进入直角转弯耦合波导部分5中的电磁波也会向主波导部分8耦合，如此反复循环。将特定频率的电磁波从一个波导完全耦合到另一个波导所经过的耦合长度定义为该频率电磁波的耦合周期。不同的电磁波耦合周期不同，且与其电磁波频率成正比。通过控制光子晶体定向耦合器的耦合长度，当一个频率的电磁波完全存在于主波导部分8，而另一频率电磁波完全存在于直角转弯耦合波导部分5时，改变耦合波导走向使之与主波导分离，即可实现不同频率电磁波分光的目的。主波导部分8和直角转弯耦合波导部分5的间隔区6中跑道型介质柱7的结构参数对耦合器件的耦合特性影响极大。将其沿着垂直于波导走向的方向拉伸得到跑道型介质柱结构，可通过调节跑道型介质柱7拉伸长度t及半径r1来控制电磁波在其中的耦合周期。从而达到缩小体积、实现在固定体积上制作信道间隔更小的波导耦合器件及波分复用器件的目的。
图7为刻蚀划片槽所需光刻版示意图。光刻版为边长为A＝1cm的正方形结构，正方形结构被分为16个正方形小单元，每个单元变长为a＝0.25cm。所设计的二维光子晶体定向耦合器制作于小单元内，经过划片一次曝光可得16组二维光子晶体定向耦合器。
上述光子晶体定向耦合器的具体制作过程如下。
第一步，制备划片所需的划片槽，如图8a-8f所示：
(A)制作SOI基底，二氧化硅埋层102位于衬底硅101(即底层硅)上，顶硅103位于二氧化硅埋层102上，顶硅103厚220nm、二氧化硅埋层102厚3μm、衬底硅101厚600μm，对SOI基底(如图8a所示)进行清洁处理；
(B)在SOI基底上制作一层厚度为2-3μm的光刻胶薄膜104；
(C)将涂覆光刻胶薄膜104的SOI基底放入烘箱中前烘；
(D)对制备好的光刻胶薄膜104进行电子束曝光，得到划片槽图形，如图8c所示；
(E)如图8d所示，经过显影、坚膜等工艺流程制作光刻胶掩模结构；
(F)如图8e所示，对应用步骤(E)制作好的光刻胶掩模结构进行感应耦合等离子体(Inductively Coupled Plasma，ICP)刻蚀，制作光子晶体定向耦合器主体结构，刻蚀深度为4μm。去除光刻胶薄膜104，得到划片槽结构即制备划片所需的划片槽，如图8f所示。
第二步，制备感应耦合等离子体刻蚀所需的光刻胶掩膜，如图9所示；
(G)如图9a-9b所示，在步骤(F)制备好的带有划片槽结构的SOI基底上制备一层厚度为100nm的光刻胶薄膜201；
(H)将步骤(G)制备完成的结构进行前烘；
(I)如图9c所示，对制备好的光刻胶薄膜201进行电子束曝光；
(J)如图8d所示，经过显影、坚膜得到硅柱阵列结构。
第三步，利用第二步制备的感应耦合等离子体光刻胶掩膜结构进行感应耦合等离子体刻蚀，制作本发明所述光子晶体定向耦合器主体结构；
(K)如图9e所示，对步骤(J)制作好的感应耦合等离子体光刻胶掩膜结构进行感应耦合等离子体刻蚀，刻蚀深度为220nm，得到硅柱阵列；
(L)如图9f所示，去除步骤(K)所得到的硅柱阵列结构上光刻胶薄膜，并进行清洗。
第四步，对尺寸要求严格的跑道型介质柱进行精细修整，如图10所示：
(M)如图10a、10b所示，在步骤(L)所得到的结构上涂覆光刻胶薄膜301作为保护层；
(N)如图10c、10d所示，对制备好的光刻胶薄膜301进行光学曝光、显影等工艺，得到光刻胶掩膜结构，将需要高精度修整的硅柱(间隔区跑道型硅柱(7))所在区域暴露出来；
(O)如图10e、10f所示，利用聚焦离子束刻蚀工艺对需要高精度修整的硅柱进行刻蚀使其达到所需尺寸，去除光刻胶；
第五步，去除主体结构的边缘区域；
(P)如图11、11b所示，在步骤(O)所得到的器件结构表面涂覆聚甲基丙烯酸甲酯(PMMA)层401；
(Q)如图11c、11d所示，对聚甲基丙烯酸甲酯层401进行同步辐射X射线曝光、显影，在器件结构上制作一个保护层；
(R)按照划片槽划片，即可得到16个由硅柱阵列构成的光子晶体定向耦合器主体结构；
(S)如图11e所示，将步骤(R)得到的基于跑道型介质柱的光子晶体定向耦合器结构放入磨片机内，按照要求使用不同的研磨液或抛光液进行侧面研磨抛光，去除边缘区使主体结构侧面平整，形成光子晶体定向耦合波导。
由于聚甲基丙烯酸甲酯材料折射率小于硅的折射率，满足二维平板光子晶体器件在垂直于器件方向上的全内反射条件，故保留聚甲基丙烯酸甲酯层401作为器件的保护结构，增加器件的牢固度，使之不易损坏。
本发明不限于上述实施方式，所述器件主体也可以是二维空气孔结构，间隔区光子晶体单元也可以是跑道型空气孔结构；且主波导以及直角转弯耦合波导可以是W2型、W3型等二维光子晶体波导。
Claims (8)
1.一种光子晶体定向耦合器的制作方法，该光子晶体定向耦合器包括基板以及垂直设置在该基板上的若干介质柱，该若干介质柱围出两个相互独立的主波导线缺陷(9)与耦合波导线缺陷(10)，主波导线缺陷(9)与耦合波导线缺陷(10)之间间隔有至少一排介质柱，位于该排介质柱一侧的介质柱区域为主波导部分(8)，位于该排介质柱相对一侧的介质柱区域为直角转弯耦合波导部分(5)，主波导部分(8)、直角转弯耦合波导部分(5)以及它们之间的这排介质柱(7)构成光子晶体定向耦合器的主体结构，其特征在于，该排介质柱均为跑道型介质柱(7)，其余介质柱均为圆柱型介质柱(2)，主波导部分(8)为W1型光子晶体直波导，直角转弯耦合波导部分(5)为W1型光子晶体直角转弯波导，圆柱型介质柱(2)高度为h1、半径为r，该跑道型介质柱(7)的高度为h1，该跑道型介质柱(7)的横截面上垂直于主波导部分(8)走向方向上的拉伸长度为t，该跑道型介质柱(7)的跑道半径为r1，其中t大于零，r1大于或小于r，该光子晶体定向耦合器的制作方法包括下列步骤：
第一步，制备划片所需的划片槽；
第二步，在该划片槽上制备感应耦合等离子体刻蚀所需的光刻胶掩膜，得到硅柱阵列结构；
第三步，利用第二步制备的光刻胶掩膜结构进行感应耦合等离子体刻蚀，制作光子晶体定向耦合器的主体结构；
第四步，对主体结构中的跑道型介质柱进行修整；
第五步，去除主体结构的边缘区域形成该光子晶体定向耦合器。
2.根据权利要求1所述的光子晶体定向耦合器的制作方法，其特征在于，所述制备划片所需的划片槽包括下列步骤：
(A)制作SOI基底，二氧化硅埋层(102)位于衬底硅(101)即底层硅上，顶硅(103)位于二氧化硅埋层(102)上，对SOI基底进行清洁处理；
(B)在SOI基底上制作一层厚度为2-3μm的第一光刻胶薄膜(104)；
(C)将涂覆第一光刻胶薄膜(104)的SOI基底进行前烘；
(D)对制备好的第一光刻胶薄膜(104)进行电子束曝光，得到划片槽图形；
(E)经过显影、坚膜工艺流程制作光刻胶掩模结构；
(F)对应用步骤(E)制作好的光刻胶掩模结构进行感应耦合等离子体(Inductively Coupled Plasma，ICP)刻蚀，制作光子晶体定向耦合器主体结构，刻蚀深度为4μm，去除第一光刻胶薄膜(104)，得到划片槽结构。
3.根据权利要求2所述的光子晶体定向耦合器的制作方法，其特征在于，顶硅(103)厚220nm、二氧化硅埋层(102)厚3μm、衬底硅(101)厚600μm。
4.根据权利要求2所述的光子晶体定向耦合器的制作方法，其特征在于，所述制备感应耦合等离子体刻蚀所需的光刻胶掩膜包括下列步骤：
(G)在步骤(F)制备好的带有划片槽结构的SOI基底上制备一层第二光刻胶薄膜(201)；
(H)将步骤(G)制备完成的结构进行前烘；
(I)对制备好的第二光刻胶薄膜(201)进行电子束曝光；
(J)经过显影、坚膜得到硅柱阵列结构。
5.根据权利要求4所述的光子晶体定向耦合器的制作方法，其特征在于，第二光刻胶薄膜(201)的厚度为100nm。
6.根据权利要求4所述的光子晶体定向耦合器的制作方法，其特征在于，制备所述光子晶体定向耦合器主体结构包括下列步骤：
(K)对步骤(J)制作好的感应耦合等离子体光刻胶掩膜结构进行感应耦合等离子体刻蚀，刻蚀深度为220nm，得到硅柱阵列；
(L)去除步骤(K)所得到的硅柱阵列结构上第二光刻胶薄膜(201)，并进行清洗。
7.根据权利要求6所述的光子晶体定向耦合器的制作方法，其特征在于，对所述跑道型介质柱进行修整包括下列步骤：
(M)在步骤(L)所得到的结构上涂覆第三光刻胶薄膜(301)作为保护层；
(N)对制备好的第三光刻胶薄膜(301)进行光学曝光、显影工艺，得到光刻胶掩膜结构，将需要修整的跑道型硅柱(7)所在区域暴露出来；
(O)利用聚焦离子束刻蚀工艺对需要高精度修整的硅柱进行刻蚀使其达到所需尺寸，去除第三光刻胶薄膜(301)。
8.据权利要求7所述的光子晶体定向耦合器的制作方法，其特征在于，所述去除主体结构的边缘区域包括下列步骤：
(P)在步骤(O)所得到的器件结构表面涂覆聚甲基丙烯酸甲酯层(401)；
(Q)对聚甲基丙烯酸甲酯层(401)进行同步辐射X射线曝光、显影，在器件结构上制作一个保护层；
(R)按照划片槽划片，即可得到16个由硅柱阵列构成的光子晶体定向耦合器主体结构；
(S)将步骤(R)得到的基于跑道型介质柱的光子晶体定向耦合器结构进行侧面研磨抛光，去除边缘区使主体结构侧面平整。
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