CN108646343B - 光子晶体谐振腔树状结构波束形成网络芯片及其制备方法 - Google Patents

光子晶体谐振腔树状结构波束形成网络芯片及其制备方法 Download PDF

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Abstract

本发明提供一种光子晶体谐振腔树状结构波束形成网络芯片其制备方法，涉及雷达领域。本发明公开了一种光子晶体谐振腔树状结构波束形成网络芯片，波束形成网络结构层，所述波束形成网络结构层包括入射耦合光栅、第一级至第N级光子晶体谐振腔组合、第一光波导至第N+1光波导、出射耦合光栅依次连接；每级光子晶体谐振腔组合支路数为前一级光子晶体谐振腔组合支路数的整数倍，两级光子晶体晶体谐振腔组合之间通过光波导连接。解决了现有技术中调节过程中需要大量光子晶体谐振腔，调节难度大的技术问题。本发明可以节省大量的光子晶体谐振腔，调节难度低，可用于雷达领域。

Description

光子晶体谐振腔树状结构波束形成网络芯片及其制备方法
技术领域
本发明涉及一种网络芯片，具体涉及一种光子晶体谐振腔树状结构波束形成网络芯片其制备方法。
背景技术
相控阵雷达又称作相位阵列雷达，可通过改变雷达信号的相位来改变波束指向方向，与机械扫描雷达相比，相控阵雷达具有波束指向灵活、精度高、扫描效率高、自适应及抗干扰性能强、可靠性高等优点。随着军事科技的发展以及各类新型武器的出现，相控阵雷达需要提供尽可能大的瞬时带宽以提高其分辨率、识别能力及抗干扰能力；同时，为了提高相控阵雷达性能，需要在有限的空间、载荷重量以及功耗限制下，集成更多的天线阵元，这就对相控阵雷达的体积、重量以及功耗提出了更高的要求。
光子晶体及其相关延时器件是解决上述问题的有效途径：首先，以光作为媒介代替传统的电信号，实现波束形成网络系统从电向光的转变，可在雷达瞬时带宽方面实现质的飞跃；其次，光子晶体谐振腔基本尺寸在光的波长量级，使光子晶体谐振腔与光波导组成的芯片一般处于微米量级，光子晶体谐振腔与光波导组成的芯片可以实现光实时延时，可以作为天线阵元，因此光子晶体器件具有高集成度优势，甚至集成到一个芯片上，从而大大减小雷达天线系统的体积、重量和功耗，为新型高性能高集成度雷达以及机载/星载相控阵雷达发展提供基础。
目前在利用光子晶体谐振腔在实现更宽的调节范围与更多的扫描接口时，通常将成对的光子晶体谐振腔对称设置在光子晶体波导两侧，在光子晶体波导两端加上相应的输入端与扫描接口组成简单的芯片，之后将多组上述芯片并联来实现。然而这样会使用大量的光子晶体谐振腔，而每个光子晶体谐振腔对应一个调节电极，进而大量的光子谐振腔会给相关的器件调节造成很大的困难。
发明内容
(一)解决的技术问题
针对现有技术的不足，本发明提供了一种光子晶体谐振腔树状结构波束形成网络芯片，解决了芯片集成时需要大量的光子晶体谐振腔，给器件调节造成困难的技术问题。
(二)技术方案
为实现以上目的，本发明通过以下技术方案予以实现：
本发明提供了一种光子晶体谐振腔树状结构波束形成网络芯片，包括波束形成网络结构层，所述波束形成网络结构层包括入射耦合光栅、第一级光子晶体谐振组合、第二级光子晶体谐振腔组合、...、第N级光子晶体谐振腔组合、第一光波导、第二光波导、...、第N光波导、第N+1光波导、出射耦合光栅；
所述第二级光子晶体谐振腔组合包括B1条支路，所述第三级光子晶体谐振腔包括的支路数为所述第二级光子晶体谐振腔组合支路数的B2倍，...，所述第N级光子晶体谐振腔组合的支路数为第N-1级光子晶体谐振强组合支路数的BN-1倍；
所述入射耦合光栅通过第一光波导与所述第一级光子晶体谐振腔组合连接，所述第一级光子晶体谐振腔组合连接所述第二光波导，所述第二光波导远离所述第一级光子晶体谐振腔组合一端分叉为B1条岔路，且所述第二光波导分为的每条岔路与所述第二级光子晶体谐振腔组合的B1条支路一对一连接，...，所述第N-1级光子晶体谐振腔组合每条支路均分别连接一条所述第N光波导，每条所述第N光波导远离所述第N-1级光子晶体谐振腔组合一端均分叉为BN-1条岔路，且所述第N光波导分为的每条岔路与所述第N级光子晶体谐振腔组合的每条支路一对一连接，所述第N级光子晶体谐振腔组合的每条支路通过均通过一条第N+1光波导连接一个出射耦合光栅；
其中：N为正整数，且N大于等于2；其中B1至BN-1均为正整数，且B1大于等于2。
优选地，所述第一级光子晶体谐振腔组合及所述第二级至第N级光子晶体谐振腔组合的每条支路均包括光子晶体波导、光子晶体谐振腔，所述光子晶体谐振腔数目均为偶数，所述光子晶体谐振腔对称分布在光子晶体波导两侧；所述第一光波导与所述第一级光子晶体谐振腔组合的光子晶体波导连接，所述第二至第N级光波导两端分别与相对应的光子晶体谐振腔组合中的光子晶体波导连接；
其中：N为正整数，且N大于等于2。
优选地，所述第二至第N级光子晶体谐振腔组合中的每一级光子晶体谐振腔的各个支路结构相同；
其中：N为正整数，且N大于等于2。
优选地，所述BN-1为正偶数。
优选地，还包括电极层，所述电极层包括铬加热电极，所述铬加热电极围绕所述光子晶体谐振腔，所述铬加热电极通过引先连接有正电极及负电极，所述正电极及负电极表面覆盖有表面金膜。
优选地，还包括硅衬底层、二氧化硅埋层，所述硅衬底层、二氧化硅埋层和波束形成网络结构层为SOI材料加工而成；
其中：SOI绝缘衬底上的硅，即顶层硅和硅衬底之间引入了二氧化硅埋层。
本发明还提供一种光子晶体谐振腔树状结构波束形成网络芯片的制备方法，按如下步骤进行：
步骤1、取一块SOI基底，通过光刻工艺在其上制备光波导、光子晶体谐振腔、耦合光栅及分束结构；
步骤2、通过热蒸发及剥离工艺，在完成步骤1的SOI基底上制备铬材料的电极；
步骤3、通过热蒸发及剥离工艺，在完成步骤2的SOI基底上的热电极表面制备正负电极顶层金薄膜；
其中：SOI绝缘衬底上的硅，即顶层硅和硅衬底之间引入了二氧化硅埋层。
进一步地，所述步骤1中分束结构的制备方法如下：步骤1.1取一片SOI基底进行清洁处理，所述SOI基底的顶部硅层厚度为220nm，中间的二氧化硅埋层厚度为3μm，其底部的衬底硅厚度为600μm；
步骤1.2在经过步骤1.1清洁处理的SOI基底上制作一层厚度为2-3μm的光刻胶膜；
步骤1.3将经过步骤1.2涂覆光刻胶膜的SOI基底放入烘箱中前烘；
步骤1.4对经过步骤1.3前烘处理的光刻胶薄膜进行深紫外曝光；
步骤1.5经过显影、坚膜工艺流程，在经过步骤1.4曝光处理的SOI表面制作出光刻胶掩模结构；
步骤1.6通过等离子体刻蚀技术，在经步骤1.5处理所得到的具有光刻胶掩模结构的SOI的表面制作光子晶体谐振腔、以及光子晶体树状结构波束形成网络芯片主体结构，本步骤中的刻蚀深度为220nm。
步骤1.7将经过步骤1.6所述等离子刻蚀处理的SOI表面的光刻胶去除，得到光子晶体树状结构波束形成网络芯片主体结构，及本发明所述的自下而上的硅衬底层、二氧化硅埋层和光波传导结构层；
其中：SOI为绝缘衬底上的硅，即顶层硅和硅衬底之间引入了二氧化硅埋层。
进一步地，所述步骤2中电级的制备方法如下，
步骤2.1在步骤1.7制备好光子晶体树状结构波束形成网络芯片主体结构的SOI基底上制备一层厚度为100nm的光刻胶薄膜；
步骤2.2将步骤2.1制备完成的结构进行前烘；
步骤2.3对制备好的光刻胶薄膜进行曝光；
步骤2.4经过显影、坚膜得到掩膜结构；
步骤2.5应用热蒸发工艺制备100nm厚的铬薄膜；
步骤2.6对步骤2.5制备完成的覆盖有铬薄膜的基底应用剥离工艺将没有电极图形区域的铬薄膜剥离，得到铬电极结构；
其中：SOI为绝缘衬底上的硅，即顶层硅和硅衬底之间引入了二氧化硅埋层。
进一步地，在完成步骤2的SOI基底上的电极表面制备正负电极顶层金薄膜，具体步骤如下：步骤3.1在步骤2.6制备好铬材料热光电极结构上制备一层厚度为200nm的光刻胶薄膜；
步骤3.2将步骤3.1制备完成的结构进行前烘；
步骤3.3对制备好的光刻胶薄膜进行曝光；
步骤3.4经过显影、坚膜得到掩膜结构；
步骤3.5应用热蒸发工艺制备200nm厚的金薄膜，得到覆盖于正负电极的金薄膜；
其中：SOI为绝缘衬底上的硅，即顶层硅和硅衬底之间引入了二氧化硅埋层。
(三)有益效果
本发明实施例提供了一种光子晶体谐振腔树状结构波束形成网络芯片。具备以下有益效果：本发明将第二级光子晶体谐振腔组合分为B1条支路，通过第二级至第N级光子晶体谐振腔组合中，从第三级光子晶体谐振腔组合开始，每一级光子晶体谐振腔组合的支路数均为前一级光子晶体谐振腔组合支路数的倍数，在同等的扫描接口即出射光栅的情况下，实现对最后一级光子晶体谐振腔组合之前的光子晶体谐振腔组合的共用，节省了大量的光子晶体谐振腔，降低了光子晶体谐振腔器件的调节难度；
其中：N与B1均为大于等于2的正整数。
附图说明
为了更清楚地说明本发明实施例或现有技术中的技术方案，下面将对实施例或现有技术描述中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本发明的一些实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。
图1本发明的波束形成网络结构层结构示意图；
图2本发明光子晶体树状结构波束形成网络芯片具体实施例结构试图；
图3为图2的上视图；
图4本发明光子晶体树状结构波束形成网络芯片电级层结构上视图；
图5为图2侧视图
图6a-6f依次为步骤1.1、步骤1.2、步骤1.4、步骤1.5、步骤1.6、步骤1.7工艺流程图；
图7a-7e依次为步骤2.1、步骤2.3、步骤2.4、步骤2.5、步骤2.6工艺流程图；
图8是本发明光子晶体树状结构波束形成网络芯片电极上覆金层加工流程图；
其中：1-硅衬底层，2-二氧化硅埋层，3-波束形成网络结构层，4-电极层，5-入射耦合光栅，6-第一级光子晶体谐振腔组合，7-第二级光子晶体谐振腔组合，8-第N级光子晶体谐振腔组合，9-第一光波导，10-第二光波导，11-第N光波导，12-第N+1光波导，13-出射耦合光栅，14-光子晶体波导，15-正电极，16-负电极，17-光子晶体谐振腔，18-铬加热电极。
具体实施方式
为使本发明实施例的目的、技术方案和优点更加清楚，下面将结合本发明实施例中的附图，对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有作出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本发明保护的范围。
实施例1：
如图1-5，其中图2-5为N为3，第一级光子晶体谐振腔组合包括2个光子晶体谐振腔17，第二级光子晶体谐振腔组合7包括2条支路，且每条支路包括4个光子晶体谐振17，第三级光子晶体谐振腔组合8包括4条支路，每条支路包括2个光子晶体谐振腔17的实施例图，需要说明的是，每个光子晶体谐振腔17均对应一个电极层4，图1-3及图5中未完全画出，基于现有技术的不足，本发明实施例提供了一种光子晶体谐振腔树状结构波束形成网络芯片，包括波束形成网络结构层3，上述波束形成网络结构层3包括入射耦合光栅5、第一级光子晶体谐振组合6、第二级光子晶体谐振腔组合7、...、第N级光子晶体谐振腔组合8、第一光波导9、第二光波导10、...、第N光波导11、第N+1光波导12、出射耦合光栅13；
上述第二级光子晶体谐振腔组合7包括B1条支路，上述第三级光子晶体谐振腔包括的支路数为上述第二级光子晶体谐振腔组合7支路数的B2倍，...，上述第N级光子晶体谐振腔组合8的支路数为第N-1级光子晶体谐振强组合支路数的BN-1倍；
上述入射耦合光栅5通过第一光波导9与上述第一级光子晶体谐振腔组合6连接，上述第一级光子晶体谐振腔组合6连接上述第二光波导10，上述第二光波导10远离上述第一级光子晶体谐振腔组合6一端分叉为B1条岔路，且上述第二光波导10分为的每条岔路与上述第二级光子晶体谐振腔组合7的B1条支路一对一连接，...，上述第N-1级光子晶体谐振腔组合每条支路均分别连接一条上述第N光波导11，每条上述第N光波导11远离上述第N-1级光子晶体谐振腔组合一端均分叉为BN-1条岔路，且上述第N光波导分为的每条岔路与上述第N级光子晶体谐振腔组合8的每条支路一对一连接，上述第N级光子晶体谐振腔组合8的每条支路通过均通过一条第N+1光波导12连接一个出射耦合光栅13；
其中：N为正整数，且N大于等于2；其中B1至BN-1均为正整数，且B1大于等于2。
上述实施例在实施过程中，将第二级光子晶体谐振腔组合7分为B1条支路，通过第二级至第N级光子晶体谐振腔组合中，从第三级光子晶体谐振腔组合开始，每一级光子晶体谐振腔组合的支路数均为前一级光子晶体谐振腔组合支路数的倍数，在同等的扫描接口即出射耦合光栅13的情况下，实现对第N级光子晶体谐振腔组合8之前的光子晶体谐振腔组合的共用，节省了大量的光子晶体谐振腔17，降低了光子晶体谐振腔器件的调节难度，如图2-3，要实现4个扫描接口即4个出射耦合光栅8个光子晶体谐振腔17调节一路的话，现有的组合需要32个光子晶体谐振腔17，而本发明仅需18个光子晶体谐振腔17，节省了14个光子晶体谐振腔。
具体实施时，上述第一级光子晶体谐振腔组合6及上述第二级至第N级光子晶体谐振腔组合的每条支路均包括光子晶体波导14、光子晶体谐振腔17，上述光子晶体谐振腔17数目均为偶数，上述光子晶体谐振腔17对称分布在光子晶体波导两侧；上述第一光波导9与上述第一级光子晶体谐振腔组合6的光子晶体波导14连接，上述第二至第N级光波导两端分别与相对应的光子晶体谐振腔组合中的光子晶体波导14连接；
其中：N为正整数，且N大于等于2。
上述实施例中每级光子晶体谐振腔组合中的中的光子晶体谐振腔17对称设置在光子晶体波导14两侧，保证对光延时的连续性调节。
上述第二至第N级光子晶体谐振腔组合中的每一级光子晶体谐振腔的各个支路结构相同；其中：N为正整数，且N大于等于2。
上述实施例保证每一束从入射耦合光栅5射入经过第一至第N级光子晶体谐振腔组合及第一至第N光波导分束后，所有出射耦合光栅13中射出的光束都经过相同数目的光子晶体谐振腔组合的调节，可以在使第2至第N-1级光子晶体谐振腔组合各个支路的延时量相同的情况下，通过调节第N级光子晶体谐振腔组合8的每条支路上光子晶体谐振腔17对每一束从出射耦合光栅13的出射光延时量进行调节，进而可以使所有从出射耦合光栅13出射的光束沿着一个垂直于第N+1光波导12的方向延迟量依次增加，也可以使沿着上述方向依次递减，进而可以使雷达进行双向扫描。
上述BN-1为正偶数，由于雷达需要出射耦合光栅13通常为偶数，将第N级光子晶体谐振腔8支路数限制为第N-1级光子晶体支路数的偶数倍，可以避免多余的光子晶体谐振腔组合17的使用，有效节省光子晶体谐振腔数量的使用。
实施列还可以包括电极层4，上述电极层4包括铬加热电极18，上述铬加热电极18围绕上述光子晶体谐振腔17，上述铬加热电极18通过引先连接有正电极15及负电极16，上述正电极15及负电极16表面覆盖有表面金膜。
上述实施例用铬加热电极18实现对光子晶体谐振腔17的加热，进而实现光子晶体谐振腔17对光的延时调节，表面金膜可以有效增加正电极15与负电极16的导电性。
实施例还可以包括硅衬底层1、二氧化硅埋层2，上述硅衬底层1、二氧化硅埋层2和波束形成网络结构层3为SOI材料加工而成；其中：SOI绝缘衬底上的硅，即顶层硅和硅衬底之间引入了二氧化硅埋层。
实施例2：
如图6-8，本实施例具体为一种光子晶体谐振腔树状结构波束形成网络芯片的制备方法，按如下步骤进行：
步骤1、取一块SOI基底，通过光刻工艺在其上制备光波导、光子晶体谐振腔、耦合光栅及分束结构；
步骤2、通过热蒸发及剥离工艺，在完成步骤1的SOI基底上制备铬材料的电极；
步骤3、通过热蒸发及剥离工艺，在完成步骤2的SOI基底上的热电极表面制备正负电极顶层金薄膜；
其中：SOI绝缘衬底上的硅，即顶层硅和硅衬底之间引入了二氧化硅埋层。
上述步骤1中分束结构的制备方法如下：步骤1.1取一片SOI基底进行清洁处理，上述SOI基底的顶部硅层103厚度为220nm，中间的二氧化硅埋层102厚度为3μm，其底部的衬底硅101厚度为600μm；
步骤1.2在经过步骤1.1清洁处理的SOI基底上制作一层厚度为2-3μm的光刻胶膜104；
步骤1.3将经过步骤1.2涂覆光刻胶膜的SOI基底放入烘箱中前烘；
步骤1.4对经过步骤1.3前烘处理的光刻胶薄膜104进行深紫外曝光；
步骤1.5经过显影、坚膜工艺流程，在经过步骤1.4曝光处理的SOI表面制作出光刻胶掩模104结构；
步骤1.6通过等离子体刻蚀技术，在经步骤1.5处理所得到的具有光刻胶掩模104结构的SOI的表面制作光子晶体谐振腔17、以及光子晶体树状结构波束形成网络芯片主体结构，本步骤中的刻蚀深度为220nm。
步骤1.7将经过步骤1.6上述等离子刻蚀处理的SOI表面的光刻胶去除，得到光子晶体树状结构波束形成网络芯片主体结构，及本发明上述的自下而上的硅衬底层101、二氧化硅埋层102和光波传导结构层103；
其中：SOI为绝缘衬底上的硅，即顶层硅和硅衬底之间引入了二氧化硅埋层。
上述步骤2中电级的制备方法如下，
步骤2.1在步骤1.7制备好光子晶体树状结构波束形成网络芯片主体结构的SOI基底上制备一层厚度为100nm的光刻胶薄膜201；
步骤2.2将步骤2.1制备完成的结构进行前烘；
步骤2.3对制备好的光刻胶薄膜201进行曝光；
步骤2.4经过显影、坚膜得到掩膜结构；
步骤2.5应用热蒸发工艺制备100nm厚的铬薄膜；
步骤2.6对步骤2.5制备完成的覆盖有铬薄膜的基底应用剥离工艺将没有电极图形区域的铬薄膜剥离，得到铬电极结构202；
其中：SOI为绝缘衬底上的硅，即顶层硅和硅衬底之间引入了二氧化硅埋层。
在完成步骤2的SOI基底上的电极表面制备正负电极顶层金薄膜301，具体步骤如下：步骤3.1在步骤2.6制备好铬材料热光电极结构上制备一层厚度为200nm的光刻胶薄膜；
步骤3.2将步骤3.1制备完成的结构进行前烘；
步骤3.3对制备好的光刻胶薄膜进行曝光；
步骤3.4经过显影、坚膜得到掩膜结构；
步骤3.5应用热蒸发工艺制备200nm厚的金薄膜，得到覆盖于正负电极的金薄膜301；
其中：SOI为绝缘衬底上的硅，即顶层硅和硅衬底之间引入了二氧化硅埋层。
综上所述：
1、将第二级光子晶体谐振腔组合分为B1条支路，通过第二级至第N级光子晶体谐振腔组合中，从第三级光子晶体谐振腔组合开始，每一级光子晶体谐振腔组合的支路数均为前一级光子晶体谐振腔组合支路数的倍数，在同等的扫描接口即出射耦合光栅的情况下，实现对最后一级光子晶体谐振腔组合之前的光子晶体谐振腔组合的共用，节省了大量的光子晶体谐振腔，降低了光子晶体谐振腔器件的调节难度；其中，N与B1均为大于等于2的正整数。
2、由于雷达需要出射光栅通常为偶数，将第N级光子晶体谐振腔支路数限制为第N-1级光子晶体支路数的的偶数倍，可以避免多余的光子晶体谐振腔组合的使用，有效节省光子晶体谐振腔数量的使用；其中：N为大于等于2的正整数。
3、保证每一束从入射耦合光栅5射入经过第一至第N级光子晶体谐振腔组合及第一至第N光波导分束后，所有出射耦合光栅13中射出的光束都经过相同数目的光子晶体谐振腔组合的调节，可以在使第2至第N-1级光子晶体谐振腔组合各个支路的延时量相同的情况下，通过调节第N级光子晶体谐振腔组合8的每条支路上光子晶体谐振腔17对每一束从出射耦合光栅13的出射光延时量进行调节，进而可以使所有从出射耦合光栅13出射的光束沿着一个垂直于第N+1光波导12的方向延迟量依次增加，也可以使沿着上述方向依次递减，进而可以使雷达进行双向扫描；其中：N为大于等于2的正整数。
需要说明的是，在本文中，诸如第一和第二等之类的关系术语仅仅用来将一个实体或者操作与另一个实体或操作区分开来，而不一定要求或者暗示这些实体或操作之间存在任何这种实际的关系或者顺序。而且，术语“包括”、“包含”或者其任何其他变体意在涵盖非排他性的包含，从而使得包括一系列要素的过程、方法、物品或者设备不仅包括那些要素，而且还包括没有明确列出的其他要素，或者是还包括为这种过程、方法、物品或者设备所固有的要素。在没有更多限制的情况下，由语句“包括一个……”限定的要素，并不排除在包括所述要素的过程、方法、物品或者设备中还存在另外的相同要素。
以上实施例仅用以说明本发明的技术方案，而非对其限制；尽管参照前述实施例对本发明进行了详细的说明，本领域的普通技术人员应当理解：其依然可以对前述各实施例所记载的技术方案进行修改，或者对其中部分技术特征进行等同替换；而这些修改或者替换，并不使相应技术方案的本质脱离本发明各实施例技术方案的精神和范围。

Claims (7)

1.一种光子晶体谐振腔树状结构波束形成网络芯片，包括波束形成网络结构层（3），其特征在于，所述波束形成网络结构层（3）包括入射耦合光栅（5）、第一级光子晶体谐振组合（6）、第二级光子晶体谐振腔组合（7）、...、第 N 级光子晶体谐振腔组合（8）、第一光波导（9）、第二光波导（10）、...、第 N 光波导（11）、第 N+1 光波导（12）、出射耦合光栅（13）；
所述第二级光子晶体谐振腔组合（7）包括 B 1条支路，所述第三级光子晶体谐振腔包括的支路数为所述第二级光子晶体谐振腔组合（7）支路数的B 2倍，...，所述第 N 级光子晶体谐振腔组合（8）的支路数为第 N-1 级光子晶体谐振腔组合支路数的 B N-1倍；
所述入射耦合光栅（5）通过第一光波导（9）与所述第一级光子晶体谐振腔组合（6）连接，所述第一级光子晶体谐振腔组合（6）连接所述第二光波导（10），所述第二光波导（10）远离所述第一级光子晶体谐振腔组合（6）一端分叉为 B 1 条岔路，且所述第二光波导（10）分为的每条岔路与所述第二级光子晶体谐振腔组合（7）的B 1 条支路一对一连接，...，所述第N-1级光子晶体谐振腔组合每条支路均分别连接一条所述第 N 光波导（11），每条所述第N光波导（11）远离所述第N-1级光子晶体谐振腔组合一端均分叉为 B N-1条岔路，且所述第 N光波导分为的每条岔路与所述第N级光子晶体谐振腔组合（8）的每条支路一对一连接，所述第N级光子晶体谐振腔组合（8）的每条支路通过均通过一条第N+1光波导（12）连接一个出射耦合光栅（13）;
其中：N为正整数，且 N 大于等于 2；其中B 1 至B N-1均为正整数，且B 1大于等于2；
所述第一级光子晶体谐振腔组合（6）及所述第二级至 N级光子晶体谐振腔组合的每条支路均包括光子晶体波导（14）、光子晶体谐振腔（17），所述光子晶体谐振腔（17）数目均为偶数，所述光子晶体谐振腔（17）对称分布在光子晶体波导两侧；所述第一光波导（9）与所述第一级光子晶体谐振腔组合（6）的光子晶体波导（14）连接，所述第二至第N级光波导两端分别与相对应的光子晶体谐振腔组合中的光子晶体波导（14）连接。
2.如权利要求 1 所述的一种光子晶体谐振腔树状结构波束形成网络芯片，其特征在于，所述第二至第N级光子晶体谐振腔组合中的每一级光子晶体谐振腔的各个支路结构相同。
3.如权利要求 1 所述的一种光子晶体谐振腔树状结构波束形成网络芯片，其特征在于，所述B N-1为正偶数。
4.如权利要求 1 所述的一种光子晶体谐振腔树状结构波束形成网络芯片，其特征在于，还包括电极层（4），所述电极层（4）包括铬加热电极（18），所述铬加热电极（18）围绕所述光子晶体谐振腔（17），所述铬加热电极（18）通过引线连接有正电极（15）及负电极（16），所述正电极（15）及负电极（16）表面覆盖有表面金膜。
5.一种权利要求1-4中任意一种光子晶体谐振腔树状结构波束形成网络芯片的制备方法，其特征在于，按如下步骤进行：
步骤 1、取一块SOI基底，通过光刻工艺在其上制备光波导、光子晶体谐振腔组合、耦合光栅；
步骤 2、通过热蒸发及剥离工艺，在完成步骤 1 的SOI基底上制备铬加热电极（18）；所述铬加热电极（18）引出正电极（15）及负电极（16）；
步骤 3、通过热蒸发及剥离工艺，在完成步骤 2 的 SOI 基底上的正电极（15）及负电极（16）表面制备正负电极表面金膜；
所述 SOI 基底包括顶部硅层（103）和底部的衬底硅（101），以及顶部硅层（103）和衬底硅（101）之间的二氧化硅埋层（102）。
6.如权利要求 5 所述的一种光子晶体谐振腔树状结构波束形成网络芯片的制备方法，其特征在于：所述步骤 2 中电级的制备方法如下，
步骤 2.1 在步骤1制备好光子晶体树状结构波束形成网络芯片主体结构的 SOI 基底上制备一层厚度为 100nm 的光刻胶薄膜（201）；步骤 2.2 将步骤 2.1 制备完成的结构进行前烘；步骤 2.3 对制备好的光刻胶薄膜（201）进行曝光；步骤 2.4 经过显影、坚膜得到掩膜结构；步骤2.5应用热蒸发工艺制备100nm厚的铬薄膜；
步骤 2.6 对步骤 2.5 制备完成的覆盖有铬薄膜的基底应用剥离工艺将没有电极图形区域的铬薄膜剥离，得到铬电极结构（202）。
7.如权利要求 6 所述的一种光子晶体谐振腔树状结构波束形成网络芯片的制备方法，其特征在于：在完成步骤 3 的 SOI 基底上的正电极（15）及负电极（16）的表面制备正负电极表面金膜（301），具体步骤如下：
步骤 3.1 在步骤 2.6 制备好铬电极结构上制备一层厚度为 200nm 的光刻胶薄膜；步骤 3.2 将步骤 3.1 制备完成的结构进行前烘；
步骤 3.3 对制备好的光刻胶薄膜进行曝光；步骤 3.4 经过显影、坚膜得到掩膜结构；
步骤 3.5 应用热蒸发工艺制备 200nm 厚的金薄膜，得到覆盖于正负电极的金薄膜（301）。
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SE01 Entry into force of request for substantive examination
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GR01 Patent grant
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