CN118091838A - 改善光波导损耗和偏振敏感性的波导结构及其制备方法 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种改善光波导损耗和偏振敏感性的波导结构及其制备方法，涉及硅光技术领域，其技术方案要点是：改善光波导损耗和偏振敏感性的波导结构，设置于基底上，波导结构包括第一分体、第二分体和第三分体；其中，第一分体设置于第二分体的一侧，第三分体设置于第二分体的另一侧且与第一分体正相对，第一分体与第三分体的形状相同且相对于第二分体对称；第二分体为平板型结构；基底位于第三分体的远离第二分体的一侧，基底与第三分体的部分外表面接触；基底包括衬底和下包层。其特点是具有较低的光传输损耗低和较低的偏振相关性。

Description

改善光波导损耗和偏振敏感性的波导结构及其制备方法

技术领域

本发明涉及硅光技术领域，特别涉及改善光波导损耗和偏振敏感性的波导结构及其制备方法。

背景技术

光波导是限制光束在其中传播的物理结构，利用光波导可制成各种光波导器件。将光波导和光波导器件集成起来可构成有特定功能的光子集成电路(photonicintegrated circuits, PIC)，所以集成光波导是光子集成电路最基本的元件。 集成光学器件伴随着光纤通信的兴起和发展已经走过了几十年。集成光学器件不仅成为光纤网络的重要组成部分，而且也促使光纤通信容量***性增长、光纤通信技术和产业的迅猛发展，加上集成光学器件技术的进一步发展和成熟还将掀起光纤通信技术及其相关产业发展的新高潮。光波导的性能在很大程度上决定了PIC的性能，所以改善光波导的质量也成为PIC的主流研究方向。目前主流的波导结构条形光波和脊形光波导分别存在光波导的传输损耗和偏振敏感性问题。

发明内容

针对现有技术中存在的问题，本发明的第一个目的在于提供一种改善光波导损耗和偏振敏感性的波导结构，其特点是具有较低的光传输损耗和较低的偏振相关性。

为达到上述目的，本发明采用的技术方案是：改善光波导损耗和偏振敏感性的波导结构，设置于基底上，所述波导结构包括第一分体、第二分体和第三分体；其中，

所述第一分体设置于所述第二分体的一侧，

所述第三分体设置于所述第二分体的另一侧且与所述第一分体正相对，

所述第一分体与所述第三分体的形状相同且相对于所述第二分体对称；

所述第二分体为平板型结构；

所述基底位于所述第三分体的远离所述第二分体的一侧，所述基底与所述第三分体的至少部分外表面接触；所述基底包括衬底和下包层。

可选地，所述第一分体、所述第三分体均为具有一定长度的截面为矩型或梯型的结构。

优选地，所述包括有第一分体、第二分体、第三分体的波导结构外包覆有低折射率材料。

本发明的另一目的在于提供一种波导延迟线，其特点是具有较低的光传输损耗低和较低的偏振相关性。

为达到上述目的，本发明采用的技术方案是：波导延迟线的波导结构为如上所述的波导结构。

本发明的另一目的在于提供一种布拉格光栅，其特点是具有较低的光传输损耗低和较低的偏振相关性。

为达到上述目的，本发明采用的技术方案是：布拉格光栅包括如上所述的波导结构。

本发明的另一目的在于提供一种改善光波导损耗和偏振敏感性的波导结构制备方法，其特点是所制得的波导结构具有较低的光传输损耗低和较低的偏振相关性。

为达到上述目的，本发明采用的技术方案是：改善光波导损耗和偏振敏感性的波导结构制备方法，包括如下步骤：

提供基底，所述基底至少包括衬底和下包层；

制备第三分体；

制备第一分体和第二分体；

所述第一分体设置于所述第二分体的一侧，所述第三分体设置于所述第二分体的另一侧且与所述第一分体正相对，所述第一分体与所述第三分体的形状相同且相对于所述第二分体对称。

优选地，所述制备第三分体，包括：

通过光刻和刻蚀在所述下包层上刻蚀出凹槽；

在所述凹槽内通过化学气相沉积技术或物理气相沉积技术沉积多晶硅，形成所述第三分体于所述凹槽中，以制备第一组装体；所述第一组装体，包括第三分体、所述刻蚀后的下包层和衬底。

优选地，所述制备第三分体，包括：

提供的所述基底上还包括波导层；

在所述波导层上所述第三分体对应的区域设置掩膜并露出其他区域；

在设置有掩膜的波导层上，进行局部氧化处理，使未被掩膜覆盖的波导层区域氧化形成低折射率材料；

去除掩膜，形成第三分体以及第三分体外氧化形成的低折射率材料，以制备第一组装体；所述第一组装体，包括第三分体、第三分体外氧化形成的低折射率材料、下包层和衬底。

优选地，所述制备第一分体和第二分体，包括：

在所述第一组装体上通过化学气相沉积技术或物理气相沉积技术沉积多晶硅，形成多晶硅膜层；

通过光刻和刻蚀在所述多晶硅膜层上去除多余的多晶硅材料，形成第一分体和第二分体。

优选地，所述制备第一分体和第二分体，包括：

提供辅助SOI晶圆，所述辅助SOI晶圆包括辅助衬底、辅助下包层和辅助波导层；

在所述辅助波导层形成第一分体和第二分体；在所述第一分体和第二分体的外侧形成低折射率辅助材料，以制备光波导前驱体；光波导前驱体，包括所述第一分体、第二分体、低折射率辅助材料、辅助衬底和辅助下包层；

将所述光波导前驱体中远离所述辅助衬底的侧面与临时载板键合，以制备键合组装体；键合组装体，包括光波导前驱体和临时载板；

去除所述键合组装体中的辅助衬底和所述辅助下包层，以制备第二组装体；第二组装体，包括所述第一分体、第二分体和低折射率辅助材料；

将所述第二组装体中远离所述临时载板的侧面与所述第一组装体的远离所述基底的侧面对应键合；

去除所述临时载板。

本发明的有益效果在于:波导结构具有对称性，能够有效的抑制波导结构中传输的多模光的偏振相关性。同时，由于和脊型波导一样，该结构中不同区域中硅的厚度不等，其等效折射率也不同，从而能够在横向也形成较强的光波导限制，降低光传输损耗。

附图说明

图1为现有技术的条形波导的结构图；

图2为现有技术的脊型波导的结构图；

图3为实施例1的波导结构的结构图；

图4为实施例1的包括有基底的波导结构的结构图；

图5为实施例1的另一包括有基底的波导结构的结构图；

图6为实施例1的仿真分析图；

图7为实施例2的一种波导延迟线的结构图；

图8为实施例3的一种布拉格光栅的结构图；

图9为实施例3的一种布拉格光栅的仿真结果图；

图10为实施例3的一种布拉格光栅的偏振相关损耗图；

图11为实施例4的波导结构制备方法的流程图；

图12为实施例4的波导结构制备方法的另一流程图；

图13为实施例4的波导结构一体成型的制备方法的流程图；

图14为实施例4的波导结构分体制备方法时的步骤S102流程图；

图15为实施例4的波导结构分体制备方法时的步骤S102的另一流程图；

图16为实施例4的波导结构分体制备方法时的步骤S103流程图；

图17为实施例4的波导结构分体制备方法时的步骤S103的另一流程图。

附图标记：1、基底；11、衬底；12、下包层；2、第一分体；3、第二分体；4、第三分体。

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。通常在此处附图中描述和示出的本发明实施例的组件可以以各种不同的配置来布置和设计。

因此，以下对在附图中提供的本发明的实施例的详细描述并非旨在限制要求保护的本发明的范围，而是仅仅表示本发明的选定实施例。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。

应注意到：相似的标号和字母在下面的附图中表示类似项，因此，一旦某一项在一个附图中被定义，则在随后的附图中不需要对其进行进一步定义和解释。需要说明的是，下面描述中使用的词语“前”、“后”、“左”、“右”、“上”和“下”指的是附图中的方向，词语“底面”和“顶面”、“内”和“外”分别指的是朝向或远离特定部件几何中心的方向。

目前，SOI波导由于具有优异的性能且能与CMOS工艺兼容而在硅光中得到广泛应用。考虑到耦合问题，以及有源器件的结构，众多的SOI波导结构被提出，包括条形波导和脊型波导。

条形波导，如图1所示，其结构较为简单紧凑，能够有较小的极限弯曲半径，但存在较大的传输损耗（2~3dB/cm）。条形光波导存在较大传输损耗原因如下：

（1）条形波导中的光场与侧壁重叠积分较大，导致较大的光场损耗，导致条形光波导的传输损耗比较大；

（2）条形光波导在实际的刻蚀工艺过程中侧壁较为粗糙，一方面会破坏光的全反射条件，另一方面会导致光的散射，使得光场能量的丢失，导致较大的传输损耗。

脊型波导，如图2所示，其被广泛使用在有源光器件中，脊波导的平板层两侧能够方便的与电极形成接触，避免了电极给光场带来的损耗等问题，同时，脊波导中硅的厚度不等，其等效折射率也不同，从而能够在横向也形成较强的光波导限制。但是由于脊形光波导的结构的不对称，也造成了较大的偏振敏感性问题。

针对现有技术中存在的问题，本发明提供如下技术方案。

实施例1

改善光波导损耗和偏振敏感性的波导结构，如图3所示，为一种截面呈对称“十”字型的波导结构。其沿高度方向自上而下依次包括第一分体2、第二分体3和第三分体4。

第二分体3为平板型结构。第一分体2设置于第二分体3的一侧，第三分体4设置于第二分体3的另一侧且与第一分体正相对，第一分体2与第三分体4的形状相同且相对于第二分体3对称。因而该波导结构中的第三分体4和第一分体2相对于第二分体3对称设置。该波导结构具有对称性，因而能够有效的抑制波导结构中传输的多模光的偏振相关性。

同时，由于和脊型波导一样，该结构中不同区域的硅的厚度不等，如，设置第一分体2/第三分体4的区域中硅的厚度与第二分体3上未设置第一分体2/第三分体4的区域中的硅的厚度不同，其等效折射率也不同，从而能够在横向也形成较强的光波导限制，降低光传输损耗。

如图4、5所示，该波导结构可以制作在包括有衬底11和下包层12的基底1上。基底1位于第三分体4的远离第二分体3的一侧，基底1与第三分体4的至少部分外表面接触。下包层12采用低折射率材料制成，例如，二氧化硅。衬底11可以选用硅衬底11。例如，该波导结构可以制作于硅基衬底11绝缘体SOI晶圆上，SOI晶圆包括硅衬底(厚度约700~800um)和二氧化硅下包层12(厚度约2~3um) 。在第三分体4的远离第二分体3的一侧设置有基底1，基底1与第三分体4的部分外表面接触，其中，图4显示了基底1与第三分体4的底面接触，图5显示了基底1与第三分体4的底面以及两侧面接触。基底1包括硅衬底11和二氧化硅下包层12。使用SOI晶圆制作该波导结构的主要优势在于其能够与现有的CMOS制造工艺无缝集成，这不仅为高精度和低成本的光子器件制造提供了可能，还允许高度集成的电子-光子***的开发。需要注意的是，本发明的波导结构不仅可以应用于SOI波导，也可以应用于其他材料的波导，如氮化硅波导、磷化铟波导等。

可选地，第一分体、第三分体均为具有一定长度的截面为矩型或梯型的结构。

第一分体、第二分体和第三分体可以为一体成型，也可以分别制备后装配在一起。例如，可以先制备第三分体，再制备第一分体和第二分体，最后将第一分体、第二分体和第三分体胶粘在一起。需要注意的是，在本发明的波导结构制备过程中，不可避免会引入误差，导致第一分体、第三分体的形状不完全相同，或者第一分体、第三分体相对于第二分体不完全对称。但是，只要第一分体、第三分体的形状相似且相对于第二分体近似对称，误差范围在20%以内，即可实现本发明的波导结构的优点。

进一步地，第一分体、第二分体、第三分体的波导结构外包覆有低折射率材料。在波导外包覆低折射率材料能够有助于提高光波导的模式限制，确保光能够在波导核心中有效传输，减少模式泄露到外界。同时，低折射率材料还可以作为保护层，防止波导结构核心材料受到物理损害或化学腐蚀，增强波导结构的机械稳定性和耐久性。上述低折射率材料的折射率小于波导结构的第一分体或第二分体或第三分体的折射率。

在一个具体的实施例中，利用1.55um厚度的SOI晶圆上制备本实施例的波导结构，其中，第一分体和第三分体分别为宽度为500nm的矩形结构，第一分体、第二分体和第三分体构成的波导结构整体的厚度为568nm，第一分体和第三分体的高度约为249nm，第二分体的厚度为70nm。仿真分析图6中的光场分布图显示，本实施例的光波导与侧壁的重叠积分明显变小，光场主要集中在波导的中心区域，远离侧壁，由侧壁引起的散射损耗也相应减少，进而减少损耗。由图6中的有效折射率（effective index）的统计结果可知，本实施例的波导结构对TE模式的折射率与对TM模式的折射率的差仅为2.9×10-5，可见由于波导结构优化的对称性，确保了设计的光波导具有极低的偏振相关性。

实施例2

一种波导延迟线，为集成于片上的波导延迟线，波导延迟线的波导结构为如实施例1所述的波导结构。

波导延迟线在光纤通信、光学信号处理、光电子***同步等领域有广泛应用。是一种光信号从波导结构的一端输入经过一定长度的波导结构传输后再通过输出端输出从而产生时间延迟的功能器件。其结构通常包括直波导或螺旋波导。直波导是最简单的延迟线结构，它只是一条比直接路径更长的波导。而为了在有限的空间内实现更大的延迟，可以将波导设计成螺旋形或者其他复杂形状，以紧凑地增加长度。如图7所示为螺旋形波导结构的波导延迟线。波导材料与其周围的包层材料间具有一定的折射率对比，保证了光波在波导中的有效限制。对于非直线型波导，曲率半径不能太小，以避免由于曲率引起的辐射损失。波导和包层的材料选择影响了光波的传播损耗和波导的性能。常用的材料包括硅（在SOI波导中）、二氧化硅、氮化硅等。

通过控制设计的波导延迟线的长度可以精确控制延时大小。光波导的性能在很大程度上决定了波导延迟线的质量。受限于目前常用的硅波导类型（条形波导与脊形波导）的偏振以及损耗问题，现有的波导延迟线的传输损耗较大且对光偏振较为敏感。采用本发明提出的对称的波导结构能够改善波导延迟线的相关性能，实现具有较小传输损耗、较低偏振相关性的波导延迟线，从而推动相关应用领域的发展。

实施例3

一种布拉格光栅，为集成于片上的布拉格光栅，该布拉格光栅包括有如实施例1所述的波导结构。

布拉格光栅是利用波导周期性的光栅结构来实现对满足布拉格条件的部分窗口波长的光进行反射的一种功能性器件，已经被广泛应用于光通信、光传感中的滤波、波长复用与解复用、延时等场景中。布拉格光栅的关键结构特征包括：光波导以及包覆在光波导外的包层，光因折射率对比被限制在光波导中传播。在光波导中，引入周期性的折射率变化，使得沿着光的传播方向，折射率被周期性地调制。周期性折射率变化的引入方法包括但不限于飞秒激光直写、化学或物理蚀刻、电子束曝光。其中，使用飞秒激光束直接在光纤或平面波导材料上写入光栅。激光脉冲能够在材料内部产生非线性效应，导致局部折射率的变化。电子束曝光是通过电子束改变光波导核心材料的化学结构，在光波导材料上形成精细的图案，实现折射率的局部调制。化学或物理蚀刻是通过化学蚀刻或物理蚀刻方法在光波导上制造周期性凹槽，从而改变光波导的有效折射率。如图8所示，为通过化学或物理蚀刻制备形成的本实施例的布拉格光栅。

由于光的偏振在很多应用场景中难以实现管控，如整个***中采用了单模光纤就会导致光的偏振难以预测并且可能随时变化，这意味如果***中需要需要采用到布拉格光栅这一器件，则必须是低偏振相关性的，即具有低的偏振相关损耗（PDL）。受限于目前常用的硅波导类型（条形波导与脊形波导）的偏振问题，现有的布拉格光栅对光偏振较为敏感。采用本发明提出的对称的波导结构能够改善布拉格光栅的相关性能。例如，图9的仿真结果显示了本实施例的布拉格光栅的TE模式和TM模式的透射谱，计算的偏振相关损耗如图10所示，由图可知，该器件的PDL＜0.6dB，具有极低的偏振相关性。

实施例4

改善光波导损耗和偏振敏感性的波导结构制备方法，如图11所示，包括如下步骤：

步骤S101、提供基底。基底至少包括衬底和下包层。

步骤S102、制备第三分体。

步骤S103、制备第一分体和第二分体，并使第一分体与第三分体相对于第二分体对称。

如图12所示，可选地，还可以包括步骤S104、生长上包层。

第一分体和第三分体相对于第二分体对称，具体包括：第一分体设置于第二分体的一侧，第三分体设置于第二分体的另一侧且与第一分体正相对，第一分体与第三分体的形状相同且相对于第二分体对称。

其中，当第一分体、第二分体和第三分体为一体成型时，步骤S102、步骤S103和步骤S104可以同时进行。例如，在一个具体的实施例中，如图13所示，第一分体、第二分体和第三分体一体成型，本实施例的制备方法具体如下：

步骤S201、提供基底，基底包括衬底和下包层。

步骤S202、制备第三分体以及第一分体和第二分体。包括：

步骤S2021、通过光刻和刻蚀在下包层上刻蚀出凹槽，凹槽具有第三分体的形状。

步骤S2022、在凹槽内通过化学气相沉积技术或物理气相沉积技术沉积多晶硅，以在凹槽内形成第三分体并形成包括有第一分体和第二分体的多晶硅膜层。

步骤S2023、通过光刻和刻蚀在多晶硅膜层上去除多余的多晶硅材料，形成第一分体和第二分体。

在上述通过光刻和刻蚀在多晶硅膜层上去除多余的多晶硅材料，形成第一分体和第二分体的过程中，使第一分体设置于第二分体的一侧，第三分体设置于第二分体的另一侧且与第一分体正相对，第一分体与第三分体的形状相同且相对于第二分体对称。

步骤S203、生长上包层。

下包层和上包层的材料可以采用二氧化硅，第一分体、第二分体、第三分体的材料包括但不限于单晶硅、多晶硅、氮化硅。

当第一分体、第二分体和第三分体分别制备后装配在一起时，可以采用以下制备方式，以制备硅材料的波导结构为例，具体如下：

（01）在一个具体的实施例中，如图14所示，步骤S102、制备第三分体，包括：

步骤S1021、通过光刻和刻蚀在下包层上刻蚀出凹槽；

步骤S1022、在凹槽内通过化学气相沉积技术或物理气相沉积技术沉积多晶硅，形成所述第三分体于所述凹槽中，以制备第一组装体。

第一组装体，包括第三分体、刻蚀后的下包层和衬底。

具体而言，上述通过光刻和刻蚀在所述下包层上刻蚀出凹槽，包括：清洗下包层表面，在下包层表面涂覆光刻胶，使用掩模与紫外光源进行曝光，使掩模上的与凹槽对应的预定图案被转移到光刻胶上，对曝光后的光刻胶做显影处理以形成实际的图案。使用湿法刻蚀或干法刻蚀去除未被光刻胶覆盖的下包层材料，在下包层上形成预定图案的凹槽。刻蚀完成后，清洗去除剩余的光刻胶。

（02）在另一个具体的实施例中，如图15所示，步骤S102、制备第三分体，包括：

提供的基底上还包括波导层。上述基底可以为SOI晶圆，其中包括一个顶部的单晶硅层，即波导层，一个二氧化硅作为下包层，和一个硅衬底。

步骤S1021、在波导层上第三分体对应的区域设置掩膜并露出其他区域。在波导层上设置光刻掩膜。这个掩膜对应于未来波导的位置，其目的是保护波导层在接下来的局部氧化处理中不受影响。

步骤S1022、在设置有掩膜的波导层上，进行局部氧化处理，使未被掩膜覆盖的波导层区域氧化形成低折射率材料。这个步骤涉及在较高的温度下进行，通常在一个氧化炉中，其中未被掩膜覆盖的波导层区域会氧化，形成二氧化硅或其他低折射率材料。局部氧化的目的是为了创建波导旁边的低折射率区域，这有助于光在波导中的限制。

步骤S1023、去除掩膜，形成第三分体以及第三分体外氧化形成的低折射率材料，以制备第一组装体。具体地，去除掩膜后，波导层中保护下来的部分形成了第三分体，即未氧化的波导结构。同时，第三分体周围氧化形成的低折射率材料、下面的绝缘层和底部的硅衬底一起构成了第一组装体。

第一组装体，包括第三分体、第三分体外氧化形成的低折射率材料、下包层和衬底。

此外，步骤S102还可以采用现有的条形波导的制备方法实现，具体而言，步骤S102、制备第三分体，具体包括：在包含有基底（即衬底和下包层）的SOI晶圆上，通过光刻和刻蚀在去除SOI晶圆波导层上的多余的波导材料，形成第三分体。还可以用低折射率材料包覆第三分体并露出第三分体的靠近第二分体的侧面，以对第三分体形成保护，并为后续操作提供稳定的支撑结构。

（03）在一个具体的实施例中，如图16所示，步骤S103、制备第一分体和第二分体，包括：

步骤S1031、在第一组装体上通过化学气相沉积技术或物理气相沉积技术沉积多晶硅，形成多晶硅膜层。上述通过化学气相沉积技术或物理气相沉积技术沉积多晶硅，包括：在待沉积多晶硅的表面上进行预处理，以提高多晶硅的沉积速率；在待沉积多晶硅的表面上通过化学气相沉积技术或物理气相沉积技术沉积多晶硅，以形成第三分体和/或多晶硅膜层。

步骤S1032、通过光刻和刻蚀在多晶硅膜层上去除多余的多晶硅材料，形成第一分体和第二分体。上述通过光刻和刻蚀在多晶硅膜层上去除多余的多晶硅材料，包括：清洗多晶硅膜层表面，在多晶硅膜层表面涂覆光刻胶，使用掩模与紫外光源进行曝光，使掩模上的与凹槽对应的预定图案被转移到光刻胶上，对曝光后的光刻胶做显影处理以形成实际的图案。使用湿法刻蚀或干法刻蚀去除未被光刻胶覆盖的多晶硅材料，在多晶硅膜层上形成预定图案的凹槽。刻蚀完成后，清洗去除剩余的光刻胶。

（04）在另一个具体的实施例中，如图17所示，步骤S103、制备第一分体和第二分体，包括：

步骤S1031、提供辅助SOI晶圆，辅助SOI晶圆包括辅助衬底、辅助下包层和辅助波导层。

步骤S1032、在辅助波导层形成第一分体和第二分体；在第一分体和第二分体的外侧形成低折射率辅助材料，以制备光波导前驱体。光波导前驱体，包括第一分体、第二分体、低折射率辅助材料、辅助衬底和辅助下包层。具体为，上述在辅助波导层形成第一分体和第二分体，包括：通过光刻和刻蚀在辅助波导层上去除多余的波导材料，形成第一分体和第二分体。上述第一分体和第二分体的外侧形成低折射率辅助材料，包括：在第一分体和第二分体的外侧生长低折射率的辅助材料。上述低折射率的辅助材料可以为二氧化硅。本领域技术人员容易想到的是，可以用现有的脊形波导的制备方法实现该步骤。

步骤S1033、将光波导前驱体中远离辅助衬底的侧面与临时载板键合，以制备键合组装体。键合组装体，包括光波导前驱体和临时载板。上述将光波导前驱体中远离辅助衬底的侧面与临时载板键合，包括：在光波导前驱体中远离辅助衬底的侧面涂覆临时键合材料，将临时载板与涂覆临时键合材料的光波导前驱体键合，以制备键合组装体。

步骤S1034、去除键合组装体中的辅助衬底和辅助下包层，以制备第二组装体。第二组装体，包括第一分体、第二分体和低折射率辅助材料。可以采用干法刻蚀或湿法刻蚀去除键合组装体中的辅助衬底和辅助下包层。

步骤S1035、将第二组装体中远离临时载板的侧面与第一组装体的远离基底的侧面对应键合。可以通过包括但不限于热压键合、胶粘键合等方式将第二组装体中远离临时载板的侧面与第一组装体的远离基底的侧面对应键合。

步骤S1036、去除临时载板。上述去除临时载板，包括：通过物理手段或化学手段将载板从键合组装体上去除。其中，物理手段包括机械方法、热应力法等，化学手段包括化学溶解等。

本领域技术人员容易想到的是，上述步骤S102、步骤S103的具体实现方式可以任意组合，以制备波导结构。例如：

将上述编号01的步骤S102和编号03的步骤S103组合，即通过刻蚀和生长多晶硅的方式形成第一分体、第二分体和第三分体，从而得到实施例1的波导结构。

将上述编号02的步骤S102和编号03的步骤S103组合，即通过局部氧化的方式产生第三分体、通过生长多晶硅的方式形成第一分体和第二分体。

将上述编号01的步骤S102和编号03的步骤S103组合，即通过刻蚀和生长多晶硅的方式形成第三分体，通过提供并刻蚀辅助SOI晶圆的方式生成包括有第一分体和第二分体的光波导前驱体，将第三分体与制得的光波导前驱体键合，从而得到实施例1的波导结构。

将上述编号02的步骤S102和编号04的步骤S103组合，即通过局部氧化的方式产生第三分体，通过提供并刻蚀辅助SOI晶圆的方式生成包括有第一分体和第二分体的光波导前驱体，将第三分体与制得的光波导前驱体键合，从而得到实施例1的波导结构。

本领域技术人员容易想到的是，在制备其他波导材料的波导结构时，步骤102可以用现有的条形波导的制备方法实现，例如，可以通过现有的氮化硅条形波导的制备方法，制备氮化硅材料的第三分体。步骤103可以通过现有的脊形波导的制备方法实现，例如，可以采用现有的氮化硅脊型波导的制备方法，制备第一分体和第二分体，并与第三分体键合，从而得到实施例1的波导结构。

由于实施例1的波导结构具有光传输损耗低、偏振相关性低的优点，因此用本实施例的制备方法制得的波导结构也具有上述优点。

需要说明的是，以上实施例仅用以说明本发明的技术方案而非限制。尽管参照较佳实施例对本发明进行了详细说明，本领域的普通技术人员应当理解，可以对发明的技术方案进行修改或者等同替换，而不脱离本发明技术方案的范围，其均应涵盖在本发明的权利要求范围中。

Claims (10)

1.改善光波导损耗和偏振敏感性的波导结构，设置于基底上，其特征在于，所述波导结构包括第一分体、第二分体和第三分体；其中，

所述第一分体设置于所述第二分体的一侧，

所述第三分体设置于所述第二分体的另一侧且与所述第一分体正相对，

所述第一分体与所述第三分体的形状相同且相对于所述第二分体对称；

所述第二分体为平板型结构；

所述基底位于所述第三分体的远离所述第二分体的一侧，所述基底与所述第三分体的部分外表面接触；所述基底包括衬底和下包层。

2.根据权利要求1所述的波导结构，其特征在于，所述第一分体、所述第三分体均为具有一定长度的截面为矩型或梯型的结构。

3.根据权利要求1所述的波导结构，其特征在于，所述波导结构外包覆有低折射率材料。

4.一种波导延迟线，其特征在于，所述波导延迟线的波导结构为权利要求1-3中任一项所述的波导结构。

5.一种布拉格光栅，其特征在于，所述布拉格光栅包括如权利要求1-3中任一项所述的波导结构。

6.改善光波导损耗和偏振敏感性的波导结构制备方法，其特征在于，包括如下步骤：

提供基底，所述基底至少包括衬底和下包层；

制备第三分体；

制备第一分体和第二分体；

所述第一分体设置于所述第二分体的一侧，所述第三分体设置于所述第二分体的另一侧且与所述第一分体正相对，所述第一分体与所述第三分体的形状相同且相对于所述第二分体对称。

7.根据权利要求6所述的波导结构制备方法，其特征在于，所述制备第三分体，包括：

通过光刻和刻蚀在所述下包层上刻蚀出凹槽；

在所述凹槽内通过化学气相沉积技术或物理气相沉积技术沉积多晶硅，形成所述第三分体于所述凹槽中，以制备第一组装体；所述第一组装体，包括第三分体、所述刻蚀后的下包层和衬底。

8.根据权利要求6所述的波导结构制备方法，其特征在于，所述制备第三分体，包括：

提供的所述基底上还包括波导层；

在所述波导层上所述第三分体对应的区域设置掩膜并露出其他区域；

在设置有掩膜的波导层上，进行局部氧化处理，使未被掩膜覆盖的波导层区域氧化形成低折射率材料；

去除掩膜，形成第三分体以及第三分体外氧化形成的低折射率材料，以制备第一组装体；所述第一组装体，包括第三分体、第三分体外氧化形成的低折射率材料、下包层和衬底。

9.根据权利要求6-8中任一项所述的波导结构制备方法，其特征在于，所述制备第一分体和第二分体，包括：

在所述第一组装体上通过化学气相沉积技术或物理气相沉积技术沉积多晶硅，形成多晶硅膜层；

通过光刻和刻蚀在所述多晶硅膜层上去除多余的多晶硅材料，形成第一二分体和第二分体。

10.根据权利要求6-8中任一项所述的波导结构制备方法，其特征在于，所述制备第一分体和第二分体，包括：

提供辅助SOI晶圆，所述辅助SOI晶圆包括辅助衬底、辅助下包层和辅助波导层；

在所述辅助波导层形成第一分体和第二分体；在所述第一分体和第二分体的外侧形成低折射率辅助材料，以制备光波导前驱体；光波导前驱体，包括所述第一分体、第二分体、低折射率辅助材料、辅助衬底和辅助下包层；

将所述光波导前驱体中远离所述辅助衬底的侧面与临时载板键合，以制备键合组装体；键合组装体，包括光波导前驱体和临时载板；

去除所述键合组装体中的辅助衬底和所述辅助下包层，以制备第二组装体；第二组装体，包括所述第一分体、第二分体和低折射率辅助材料；

将所述第二组装体中远离所述临时载板的侧面与所述第一组装体的远离所述基底的侧面对应键合；

去除所述临时载板。