CN200968996Y - 多信道可调光衰减器 - Google Patents
多信道可调光衰减器 Download PDFInfo
- Publication number
- CN200968996Y CN200968996Y CN 200620044674 CN200620044674U CN200968996Y CN 200968996 Y CN200968996 Y CN 200968996Y CN 200620044674 CN200620044674 CN 200620044674 CN 200620044674 U CN200620044674 U CN 200620044674U CN 200968996 Y CN200968996 Y CN 200968996Y
- Authority
- CN
- China
- Prior art keywords
- optical attenuator
- adjustable optical
- covering
- branch road
- heating
- Prior art date
- Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
- Expired - Fee Related
Links
Images
Landscapes
- Optical Modulation, Optical Deflection, Nonlinear Optics, Optical Demodulation, Optical Logic Elements (AREA)
Abstract
本实用新型涉及集成光学技术领域。它提出了一种多信道可调光衰减器，是基于平面光波导技术，采用半导体硅基沉积二氧化硅和金属薄膜溅射法的多层平面晶圆加工制作工艺和技术。可调光衰减器的光路由马赫－曾德干涉仪的上臂调节支路和下臂直通构支路构成；置于调节支路上面的加热电路由高电导率的导电层和高电阻率的加热层构成，通过电子控制可调电源，调节温度，以改变输出光信号的强度。深度蚀刻的隔热槽结构，可提高衰减器的调节深度，减小多信道可调光衰减器的串扰。该光器件不但结构紧凑、集成度高、体积小，重量轻，性能稳定可靠；而且制作工艺成熟、稳定、适合大批量生产、生产效率高、成本低，可广泛应用于光通信网络系统和光学仪器设备。
Description
技术领域
本实用新型是一种多信道可调光衰减器(VOA)，属于集成光学技术领域。
背景技术
目前光衰减器已有多种类型的制造技术，大致可分为分立微光元件技术、微机电系统(MEMS)技术及平面光波导(PLC)技术等。分立微光元件技术又可分为机械、磁光效应、热光效应、电光效应、声光效应等诸多型式，但分立微光元件通常体积较大，单件生产成本较高。而采用微机电系统和平面光波导技术制造的可调光衰减器适合光路的集成化和模块化发展的需要，体积小、成本低、集成度高，适合大批量生产。微机电系统的可调光衰减器虽然也可以实现小型化和集成化，但器件存在运动部件，其稳定性和可靠性不如平面光波导器件。
采用平面光波导技术制造的可调光衰减器也有利用磁光效应、热光效应、电光效应、声光效应等多种型式。虽然热光效应的可调光衰减器是目前最为普遍被采用的型式之一，控制灵活方便、性能稳定可靠、调节精度高，但其调节深度不够广，制成多信道可调光衰减器时串扰较大。
发明内容
本实用新型的目的是提供一种尺寸小、集成度高、性能稳定的多信道可调光衰减器，它可用于平衡和调节光的强度，在光信号传输过程中起到调节信号强度和平衡多路信号幅值的作用，也可用于控制信号的通、断，是现代光通讯网络系统和各类光学仪器必不可少的重要器件。
本实用新型的方案是设计一个多层光电晶圆结构，其光波导采用硅基沉积二氧化硅的半导体加工技术和工艺制作，波导光芯沉积于硅基晶圆上，并置于折射率和厚度都不同于光芯的二氧化硅衬垫和覆盖包层中，其衬垫和覆盖包层的折射率略小于光芯的折射率，厚度则是光芯厚度的三到五倍；加热和导电的金属薄膜层采用溅射工艺制作；防金属氧化保护层的制作采用化学气相沉积工艺；隔热槽则采用深度化学蚀刻工艺制成。可调光衰减器的光电结构特征是：由马赫-曾德干涉仪的上、下臂支路构成具有调节和直通功能的光路结构；由电子控制的可调电源、高电导率的导电电路和高电阻率的加热器组成加热电路。
本实用新型与现有技术比较具有如下优点：
1 由于采用硅基沉积二氧化硅和金属薄膜溅射法的多层光电晶圆半导体加工技术和工艺制作，克服了传统光纤熔锥器件在生产工艺和器件性能上存在的稳定性和可靠性问题，提高了器件的生产效率和性能。平面工艺器件适合大批量生产，而且体积小，重量轻，集成度高，成本低。
2 利用二氧化硅材料的热光效应，通过改变调节支路光波导的温度，导致二氧化硅材料折射系数的变化来调节光信号的相位和强度。由于采用电子控制的可调加热电路，控制灵活方便、性能稳定可靠、调节精度高，无运动部件。
3 由于采用深度蚀刻的隔热槽设计，可隔离衰减器上、下支路之间的热传导以及多路信道之间的交叉热传导，提高了衰减器的调节深度，减小了多信道可调光衰减器的串扰。
附图说明
本实用新型有如下附图：
图1是本实用新型多层光电结构截面示意图。
图2是本实用新型光电回路工作原理示意图。
图中1波导光芯： 二氧化硅平面光波导，传输光信号；
2衬垫： 置于光芯底部，折射率略小于波导光芯的二氧化硅衬垫；
3硅基晶圆 半导体硅基材，作为晶圆芯片加工的衬底；
4覆盖包层： 置于光芯上部，折射率略小于波导光芯的二氧化硅覆盖层；
5加热层： 作为薄膜加热器，材料为钨、铬或铂等金属；
6导电层： 作为薄膜导电电路，材料为金、铜或铝等金属；
7保护层： 防金属氧化的薄膜保护层；
8深度蚀刻层： 深度化学蚀刻的隔热槽，隔离衰减器上、下支路的热传导；
9上臂支路： 马赫-曾德干涉仪型衰减器的上臂调节波导支路；
10下臂支路： 马赫-曾德干涉仪型衰减器下臂直通波导支路；
11加热器： 金属薄膜加热器；
12导电电路： 金属薄膜导电电路；
13可调电源： 加热器电子控制可调电源；
14隔热槽： 隔离马赫-曾德干涉仪上、下臂支路间的热传导；
15信号输入端： 可调光衰减器的光信号输入端；
16信号输出端： 可调光衰减器的光信号输出端。
具体实施方式
下面结合附图阐述本实用新型的具体实施方式：
本实用新型的加工工艺是采用硅基沉积二氧化硅和金属薄膜溅射法的多层晶圆半导体加工技术和工艺制作而成的，如图1多层光电结构截面示意图所示，由波导光芯(1)、衬垫(2)、硅基晶圆(3)、覆盖包层(4)、加热层(5)、导电层(6)、保护层(7)和隔热槽(8)构成，其工艺步骤为：1采用化学气相沉积法，在硅基晶圆(3)上，沉积衬垫(2)和波导光芯(1)；2利用反应离子刻蚀技术形成所设计的平面波导光路；3在衬垫(2)和波导光芯(1)的基础上，再沉积二氧化硅覆盖包层(4)；4在光芯覆盖包层上采用金属薄膜溅射工艺形成加热层(5)和导电层(6)；5采用化学气相沉积工艺形成金属薄膜防氧化保护层(7)；6深度蚀刻层(8)的加工采用化学蚀刻工艺，制成隔热槽；7经过高温退火和高压处理后，完成晶圆的加工；8晶圆切割，裸片抛光打磨；9最后完成芯片的封装。其中波导光芯(1)二氧化硅材料的折射率略大于衬垫(2)和覆盖包层(4)二氧化硅材料的折射率，而衬垫(2)和覆盖包层(4)的厚度是波导光芯(1)厚度的3至5倍，以保证光信号高效率地在波导光芯中传送。薄膜加热层(5)采用电阻率较高的钨、铬或铂等电热金属材料；薄膜导电层(6)则采用电导率较高的铜、金或铝等金属电导材料；防金属氧化薄膜保护层(8)的材料是氮化硅，以保护金属加热和导电薄膜，防止被氧化；深度蚀刻层(8)的化学蚀刻深入至硅基晶圆(3)，形成有效的隔热槽(14)。
本实用新型的光路采用马赫-曾德干涉仪结构，如图2所示。光信号从输入端(15)进入衰减器，然后平均的分成二路：上臂支路(9)和下臂支路(10)。上臂支路(9)为调节支路，位于其上方的是金属加热薄膜，作为加热器(11)，根据需要对上臂支路(9)的温度进行调节，利用二氧化硅材料的热光效应(折射率和温度具有线性正比关系)，通过改变波导材料的温度来改变材料的折射率，使光信号的相位发生变化，这样上臂支路(9)的信号经调节移相后与下臂支路(10)的直通信号在输出端(16)合二为一，二个原先相位和幅值相同的信号经过调节后变为二个幅值仍然相等，但相位不再相同的信号，叠加后将改变原先信号的强度。当调节至上、下臂支路信号相位相差180度时输出信号强度为零，这时的衰减器还可以作为光开关使用。加热电路除了加热器(11)外还包括：导电电路(12)和电子控制可调电源(13)，通过控制电源的电压或电流来改变加热器(11)输出的热量，达到调节温度的目的。图中隔热槽(14)的作用是隔离马赫-曾德干涉仪光路上、下臂支路之间的热传导以及多路信道之间的交叉热传导，可提高利用热光效应的平面波导型衰减器的调节深度，减小多路集成光衰减器各信道间的串扰。
Claims (7)
1.多信道可调光衰减器，由多层光电晶圆结构组成，包括硅基、衬垫、波导光芯、覆盖包层、加热层、导电层、保护层和深度蚀刻层，其特征在于：硅基晶圆上沉积折射率及厚度不同的二氧化硅衬垫、波导光芯和覆盖包层，构成平面光波导层；平面光波导层的光路调节支路上面溅射金属薄膜加热层和导电层；在金属薄膜上面沉积防金属氧化的保护层；光路调节支路和信道间蚀刻深度隔热槽；可调光衰减器的光路由马赫-曾德干涉仪单元构成，加热电路由电子控制的可调电源、高电导率的金属导电薄膜电路、高电阻率的金属加热薄膜片以及电路接口组成。
2.按权利要求1所述的可调光衰减器，其特征在于：平面型波导光芯是沉积于硅基晶圆上，并置于折射率和厚度都不同于波导光芯的衬垫和覆盖包层中构成平面光波导器件；其衬垫和覆盖包层的折射率略小于波导光芯的折射率；而衬垫和覆盖包层的厚度则是波导光芯厚度的三到五倍。
3.按权利要求1所述的可调光衰减器，其特征在于：平面光波导层的光路调节支路上面溅射金属薄膜加热层和导电层；导电薄膜层材料是电导率较高的金、铜或铝等金属或合金；加热薄膜层材料是电阻率较高的钨、铬或铂等金属或合金。
4.按权利要求1所述的可调光衰减器，其特征在于：在金属薄膜上面沉积氮化硅薄膜构成防金属氧化保护层。
5.按权利要求1所述的可调光衰减器，其特征在于：马赫-曾德干涉仪的上、下支路之间和各路信道之间蚀刻深度隔热槽。
6.按权利要求1所述的可调光衰减器，其特征在于：马赫-曾德干涉仪的光路结构由信号输入端、上臂调节支路、下臂直通支路和信号输出端构成，并以此为单元组成具有多路信道的可调光衰减器。
7.按权利要求1所述的可调光衰减器，其特征在于：金属加热薄膜片置于马赫-曾德干涉仪的上臂调节支路上面构成加热器，金属导电薄膜电路置于加热薄膜片的两端，并连接器件两侧端部的电路接口，电子控制的可调电源通过电路接口与加热器连接。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| CN 200620044674 CN200968996Y (zh) | 2006-08-09 | 2006-08-09 | 多信道可调光衰减器 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| CN 200620044674 CN200968996Y (zh) | 2006-08-09 | 2006-08-09 | 多信道可调光衰减器 |
Publications (1)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| CN200968996Y true CN200968996Y (zh) | 2007-10-31 |
Family
ID=38968566
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| CN 200620044674 Expired - Fee Related CN200968996Y (zh) | 2006-08-09 | 2006-08-09 | 多信道可调光衰减器 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| CN (1) | CN200968996Y (zh) |
Cited By (8)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| CN101980460A (zh) * | 2010-10-29 | 2011-02-23 | 武汉光迅科技股份有限公司 | 单片集成的多波长差分正交相移键控解调器及其制作方法 |
| CN102667556A (zh) * | 2009-11-26 | 2012-09-12 | Ntt电子股份有限公司 | 光波导器件以及模块 |
| CN103885122A (zh) * | 2012-12-21 | 2014-06-25 | 微机电科技香港有限公司 | Mems阵列电可调谐光衰减器及其制备方法 |
| CN104216145A (zh) * | 2013-06-03 | 2014-12-17 | 宜兴新崛起光集成芯片科技有限公司 | 平面波导型可调光衰减器 |
| CN107065074A (zh) * | 2017-05-10 | 2017-08-18 | 武汉光迅科技股份有限公司 | 一种单片集成的可调光功率解复用器及制作方法 |
| CN107608029A (zh) * | 2017-10-27 | 2018-01-19 | 武汉光迅科技股份有限公司 | 一种阵列可调光衰减器及其衰减和制作方法 |
| WO2021200335A1 (ja) * | 2020-03-31 | 2021-10-07 | Tdk株式会社 | 光変調器 |
| CN113568094A (zh) * | 2021-08-09 | 2021-10-29 | 华中科技大学 | 一种基于阵列波导光栅的光信号处理芯片 |
-
2006
- 2006-08-09 CN CN 200620044674 patent/CN200968996Y/zh not_active Expired - Fee Related
Cited By (15)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| US10126502B2 (en) | 2009-11-26 | 2018-11-13 | Ntt Electronics Corporation | Optical waveguide device and module |
| CN102667556A (zh) * | 2009-11-26 | 2012-09-12 | Ntt电子股份有限公司 | 光波导器件以及模块 |
| CN102667556B (zh) * | 2009-11-26 | 2014-12-17 | Ntt电子股份有限公司 | 光波导器件以及模块 |
| CN104345392A (zh) * | 2009-11-26 | 2015-02-11 | Ntt电子股份有限公司 | 光波导器件以及模块 |
| US9684129B2 (en) | 2009-11-26 | 2017-06-20 | Ntt Electronics Corporation | Optical waveguide device and module |
| CN104345392B (zh) * | 2009-11-26 | 2017-06-30 | Ntt电子股份有限公司 | 光波导器件以及模块 |
| CN101980460A (zh) * | 2010-10-29 | 2011-02-23 | 武汉光迅科技股份有限公司 | 单片集成的多波长差分正交相移键控解调器及其制作方法 |
| CN103885122A (zh) * | 2012-12-21 | 2014-06-25 | 微机电科技香港有限公司 | Mems阵列电可调谐光衰减器及其制备方法 |
| CN103885122B (zh) * | 2012-12-21 | 2019-02-01 | 上海矽睿科技有限公司 | Mems阵列电可调谐光衰减器及其制备方法 |
| CN104216145A (zh) * | 2013-06-03 | 2014-12-17 | 宜兴新崛起光集成芯片科技有限公司 | 平面波导型可调光衰减器 |
| CN107065074A (zh) * | 2017-05-10 | 2017-08-18 | 武汉光迅科技股份有限公司 | 一种单片集成的可调光功率解复用器及制作方法 |
| CN107608029A (zh) * | 2017-10-27 | 2018-01-19 | 武汉光迅科技股份有限公司 | 一种阵列可调光衰减器及其衰减和制作方法 |
| WO2019080338A1 (zh) * | 2017-10-27 | 2019-05-02 | 武汉光迅科技股份有限公司 | 一种阵列可调光衰减器及其衰减和制作方法 |
| WO2021200335A1 (ja) * | 2020-03-31 | 2021-10-07 | Tdk株式会社 | 光変調器 |
| CN113568094A (zh) * | 2021-08-09 | 2021-10-29 | 华中科技大学 | 一种基于阵列波导光栅的光信号处理芯片 |
Similar Documents
| Publication | Publication Date | Title |
|---|---|---|
| CN200968996Y (zh) | 多信道可调光衰减器 | |
| CN100392476C (zh) | 热光移相器及其制造方法 | |
| US6002823A (en) | Tunable directional optical waveguide couplers | |
| US20090297092A1 (en) | Thermo-optic phase shifter and method for manufacturing same | |
| CN104216145A (zh) | 平面波导型可调光衰减器 | |
| CN102200667B (zh) | 一种体硅可调谐光学滤波器及制作方法 | |
| AU2003227302A1 (en) | Silicon light waveguide with mos capacitors positioned on the waveguide | |
| CN114089474B (zh) | 一种有机无机混合集成的可变光衰减器及其制备方法 | |
| Horsthuis | ZnO processing for integrated optic sensors | |
| KR100607982B1 (ko) | 도파관과 전력 모니터를 가진 광결합층을 가진 가변 광학감쇠기 | |
| US10545292B2 (en) | Optical waveguide circuit device | |
| US6408111B1 (en) | Phase shifters with reduced thermal crosstalk | |
| WO2019080338A1 (zh) | 一种阵列可调光衰减器及其衰减和制作方法 | |
| US6366730B1 (en) | Tunable optical waveguides | |
| CN106444093B (zh) | 一种用于光波导降低应力的加热电极及其voa | |
| CA1057840A (en) | Electro-optical switch and modulator | |
| US7194176B2 (en) | Functional optical devices and methods for producing them | |
| CN209446819U (zh) | 一种低串扰的硅光子波分复用器 | |
| GB2330664A (en) | Integrated optical devices | |
| US6370307B1 (en) | Optical device formed on a substrate with thermal isolation regions formed therein | |
| EP1420284A1 (en) | Birefringence trimming of integrated optical devices by elevated heating | |
| CN110658649A (zh) | 硅基液晶器件的制作方法及硅基液晶器件、波长选择开关 | |
| KR20040085676A (ko) | 전기 광학 효과를 이용하는 폴리머 광도파로 소자 | |
| US6741775B2 (en) | Optical switch | |
| JPH0659293A (ja) | チューナブル光フィルタ |
Legal Events
| Date | Code | Title | Description |
|---|---|---|---|
| C14 | Grant of patent or utility model | ||
| GR01 | Patent grant | ||
| C19 | Lapse of patent right due to non-payment of the annual fee | ||
| CF01 | Termination of patent right due to non-payment of annual fee |