CN113589556A - 光开关及其制作方法 - Google Patents
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Abstract
本申请适用于光纤通信技术领域，提供了一种光开关及其制作方法，该光开关包括：分光器，具有第一输出端、第二输出端和第三输出端，分光器用于将入射光分成第一输出光和第二输出光，第一输出光由第一输出端输出，第二输出光由第二输出端输出；光子晶体微腔器件，用于接收第一输出光，并将第一输出光向分光器反射以获得第一反射光；以及反射镜，用于接收第二输出光，并将第二输出光向分光器反射以获得第二反射光；第一反射光与第二反射光在第三输出端输出并发生干涉，得到干涉光，干涉光的谱线的形状为法诺线型。本申请可以一定程度上解决目前基于光子晶体微腔结构的光开关存在制作较难和热串扰的问题。
Description
技术领域
本申请属于光纤通信技术领域，尤其涉及一种光开关及其制作方法。
背景技术
随着光纤通信数据量的增长，光纤通信对的网络节点的处理能力的要求越来越高。在光纤通信的过程中存在光电转换的过程，而光电转换会导致数据传输效率较低，且会限制数据传输速率。为了解决这一问题，在光纤传输信号的过程中，引入了全光信号处理技术。
光开关是实现全光信号处理技术的器件之一。目前，光开关包括基于马赫-曾德尔干涉仪结构的光开关、基于微环结构的光开关以及基于光子晶体微腔结构的光开关。基于马赫-曾德尔干涉仪结构的光开关和基于微环结构的光开关的尺寸较大。基于光子晶体微腔结构的光开关的尺寸虽然较小，但是基于光子晶体微腔结构的光开关包括多条波导，且波导之间的距离较近。导致在制作其中一条波导时，很容易影响到其他的波导，从而导致制作基于光子晶体微腔结构的光开关的难度较大。并且，包括多条波导，导致当进行加热时，除光子晶体微腔所在的波导的折射率发生变化，其他波导的折射率也会发生变化。其他波导的折射率发生变化，导致干涉光的谱线的形状发生变化，进而导致热调谐的结果较差。也就是当包括多条波导进行加热时存在热串扰现象。
因此，目前基于光子晶体微腔结构的光开关存在制作较难和热串扰的问题。
发明内容
本申请实施例提供了一种光开关及其制作方法，可以一定程度上解决目前基于光子晶体微腔结构的光开关的制作较难和热串扰的问题。
第一方面，本申请实施例提供了一种光开关，包括：
分光器，具有第一输出端、第二输出端和第三输出端，上述分光器用于将入射光分成第一输出光和第二输出光，上述第一输出光由上述第一输出端输出，上述第二输出光由上述第二输出端输出；
光子晶体微腔器件，用于接收上述第一输出光，并将上述第一输出光向上述分光器反射以获得第一反射光；以及
反射镜，用于接收上述第二输出光，并将上述第二输出光向上述分光器反射以获得第二反射光；
上述第一反射光与上述第二反射光在上述第三输出端输出并发生干涉，得到干涉光，上述干涉光的谱线的形状为法诺线型。
可选地，上述光子晶体微腔器件，包括：
输入波导、微腔、石墨烯层以及电极衬底；上述输入波导、上述微腔以及上述电极衬底位于上述光子晶体微腔器件的上表面，上述石墨烯层位于上述微腔和上述电极衬底的上面；
上述输入波导和上述微腔组成波导；
上述石墨烯层与上述电极衬底构成石墨烯热电极。
可选地，位于上述电极衬底上的石墨烯层具有第一宽度，位于上述微腔上的石墨烯层具有第二宽度，上述第一宽度大于上述第二宽度。
可选地，上述石墨烯层的形状为哑铃形。
可选地，上述光子晶体微腔器件的波导为脊型波导。
可选地，上述光子晶体微腔器件还包括悬空结构；上述悬空结构位于上述微腔的下面。
第二方面，本申请提供了一种光开关的制作方法，用于制作第一方面的光开关，包括：
在衬底上旋涂电子束胶，并对上述电子束胶进行光刻，得到分光器对应的第一模具，反射镜对应的第二模具以及光子晶体微腔器件对应的第三模具；
将上述第一模具上的图形转移到上述衬底上，得到上述分光器，将上述第二模具上的图形转移到上述衬底上，得到上述反射镜，将上述第三模具上的图形转移到上述衬底上，得到上述光子晶体微腔器件。
可选地，上述光子晶体微腔器件包括输入波导、微腔、石墨烯层和电极衬底，上述输入波导和上述微腔组成波导；
相应地，上述将上述第三模具上的图形转移到上述衬底上，得到上述光子晶体微腔器件，包括：
将上述第三模具上上述波导的图形转移到上述衬底上，得到第一光子晶体微腔器件；
在上述第一光子晶体微腔器件上制作上述电极衬底，得到第二光子晶体微腔器件；
将上述石墨烯层铺设在上述第二光子晶体微腔器件的微腔的表面和上述电极衬底的表面，得到上述光子晶体微腔器件。
可选地，上述将上述石墨烯层铺设在上述第二光子晶体微腔器件的微腔的表面和上述电极衬底的表面，得到上述光子晶体微腔器件，包括：
将上述石墨烯层铺设在上述第二光子晶体微腔器件的微腔的表面和上述电极衬底的表面，得到第三光子晶体微腔器件；
将上述第三光子晶体微腔器件上的石墨烯层制作成预设形状的石墨烯层，得到光子晶体微腔器件，上述预设形状的石墨烯层使得位于上述电极衬底上的石墨烯层具有第一宽度，位于上述微腔上的石墨烯层具有第二宽度，上述第一宽度大于上述第二宽度。
可以理解的是，上述第二方面的有益效果可以参见上述第一方面中的相关描述，在此不再赘述。
本申请实施例与现有技术相比存在的有益效果是：
本申请提供一种光开关，先通过分光器将入射光分成第一输出光和第二输出光。然后光子晶体微腔器件将第一输出光向分光器反射以获得第一反射光。反射镜将第二输出光向分光器反射以获得第二反射光，从而使得在分光器的第三输出端可以得到谱线的形状为法诺线型的干涉光，即使得通过光子晶体微腔器件实现法诺谐振中的离散态，通过反射镜和光子晶体微腔器件实现法诺谐振中的连续态。由于光子晶体微腔器件只需要将第一输出光进行反射，因此，光子晶体微腔器件上可以只包括一条波导。光子晶体微腔器件上只包括一条波导，使得在光开关制作的过程中不存在波导之间互相影响的问题，从而降低了光开关的制作难度。因此，本申请的光开关，制作较为容易。并且，由于光子晶体微腔器件上可以只包括一条波导，则在加热时，不存在其他波导的折射率发生变化的情况。不存在他波导的折射率发生变化的情况，使得干涉光的谱线的形状不会发生变化，避免了热串扰，进而改善热调谐的结果。
附图说明
为了更清楚地说明本申请实施例中的技术方案，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申请的一些实施例，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是本申请一实施例提供的光开关的结构示意图；
图2是本申请一实施例提供的法诺线型谱线和洛伦兹线型谱线的示意图；
图3是本申请一实施例提供的目前基于法诺线型光子晶体微腔结构的光开关的结构示意图；
图4是本申请一实施例提供的光子晶体微腔器件的结构示意图；
图5是本申请一实施例提供的另一种光子晶体微腔器件的结构示意图；
图6是本申请一实施例提供的另一种光子晶体微腔器件的结构示意图；
图7是本申请一实施例提供的光开关的工作原理的示意图；
图8是本申请一实施例提供的光开关的透过谱的测试光路图；
图9是本申请一实施例提供的光开关的透过谱图；
图10是本申请一实施例提供的光开关在不同加热功率下的透过谱图；
图11是本申请一实施例提供的光开关的速率的测试光路图；
图12是本申请一实施例提供的光开关的速率测试结果图；
图13是本申请一实施例提供的光开关的制作方法的流程示意图；
图14是本申请一实施例提供的另一种光开关的制作方法的工艺示意图；
图15是本申请一实施例提供的另一种光开关的制作方法的工艺示意图；
图16是本申请一实施例提供的另一种光开关的制作方法的工艺示意图。
具体实施方式
以下描述中，为了说明而不是为了限定，提出了诸如特定系统结构、技术之类的具体细节，以便透彻理解本申请实施例。然而，本领域的技术人员应当清楚，在没有这些具体细节的其它实施例中也可以实现本申请。在其它情况中，省略对众所周知的系统、装置、电路以及方法的详细说明，以免不必要的细节妨碍本申请的描述。
应当理解，当在本申请说明书和所附权利要求书中使用时，术语“包括”指示所描述特征、整体、步骤、操作、元素和/或组件的存在，但并不排除一个或多个其它特征、整体、步骤、操作、元素、组件和/或其集合的存在或添加。
还应当理解，在本申请说明书和所附权利要求书中使用的术语“和/或”是指相关联列出的项中的一个或多个的任何组合以及所有可能组合，并且包括这些组合。
如在本申请说明书和所附权利要求书中所使用的那样，术语“如果”可以依据上下文被解释为“当...时”或“一旦”或“响应于确定”或“响应于检测到”。类似地，短语“如果确定”或“如果检测到[所描述条件或事件]”可以依据上下文被解释为意指“一旦确定”或“响应于确定”或“一旦检测到[所描述条件或事件]”或“响应于检测到[所描述条件或事件]”。
另外，在本申请说明书和所附权利要求书的描述中，术语“第一”、“第二”、“第三”等仅用于区分描述，而不能理解为指示或暗示相对重要性。
在本申请说明书中描述的参考“一个实施例”或“一些实施例”等意味着在本申请的一个或多个实施例中包括结合该实施例描述的特定特征、结构或特点。由此，在本说明书中的不同之处出现的语句“在一个实施例中”、“在一些实施例中”、“在其他一些实施例中”、“在另外一些实施例中”等不是必然都参考相同的实施例，而是意味着“一个或多个但不是所有的实施例”，除非是以其他方式另外特别强调。术语“包括”、“包含”、“具有”及它们的变形都意味着“包括但不限于”，除非是以其他方式另外特别强调。
为了说明本申请所述的技术方案，下面通过具体实施例来进行说明。
实施例一
下面对本申请实施例一提供的光开关进行详细描述，为了便于说明，图1仅示出了与本申请实施例相关的部分。
目前，存在基于各种工作原理的光开关，而基于热调谐的光开关(热光开关)由于其制作工艺较为简单，损耗小。因此，热光开关被广泛应用。
热光开关包括基于马赫-曾德尔干涉仪结构的光开关、基于微环结构的光开关以及基于光子晶体微腔结构的光开关。基于马赫-曾德尔干涉仪结构的光开关和基于微环结构的光开关的尺寸较大。因此，目前常用基于光子晶体微腔结构的光开关。
基于光子晶体微腔结构的光开关包括基于法诺线型光子晶体微腔的光开关和基于洛伦兹线型光子晶体微腔的光开关(法诺线型的谱线和洛伦兹线型的谱线如图2所示)。由于法诺线型的谱线的极大值和极小值之间存在一条很陡峭的边沿，可以降低光开关的响应时间和提高热调谐效率。因此，目前常用基于法诺线型光子晶体微腔的光开关。
相关技术中，基于法诺线型光子晶体微腔结构的光开关可以如图3所示(图3为该光开关的俯视图，301表示F-P谐振腔，302表示微腔)。该光开关包括两条波导，一条是微腔所在的波导303，另一条是法布里-珀罗谐振腔(Fabry-Perot resonator，F-P)所在的波导304(通过微腔302实现法诺谐振中的离散态，通过F-P谐振腔301和微腔302实现法诺谐振中的连续态)，此时，两条波导的距离较近。两条波导的距离较近，导致在制作微腔所在的波导303时，容易影响到F-P谐振腔所在的波导304，当在制作F-P谐振腔所在的波导304时，容易影响到微腔所在的波导303，进而导致在该光开关的制作过程中存在难度。并且，在进行加热时，微腔所在的波导303的折射率发生变化，F-P谐振腔所在的波导304的折射率也会发生变化。F-P谐振腔所在的波导304的折射率发生变化，导致干涉光的谱线的形状发生变化，进而导致热调谐的结果较差。也就是当包括两条波导进行加热时存在热串扰现象。
因此，为了降低光开关的制作难度和改善热调谐的结果，本申请提供了一种光开关100，该光开关100包括：
分光器101，具有第一输出端1011、第二输出端1012和第三输出端1013(图1中的1014为分光器101的入射端)，分光器101用于将入射光分成第一输出光和第二输出光，第一输出光由第一输出端1011输出，第二输出光由第二输出端1012输出；
光子晶体微腔器件102，用于接收第一输出光，并将第一输出光向分光器101反射以获得第一反射光；以及
反射镜103，用于接收第二输出光，并将第二输出光向分光器101反射以获得第二反射光；
第一反射光与第二反射光在第三输出端输出并发生干涉，得到干涉光，干涉光的谱线的形状为法诺线型。
在本实施例中，光子晶体微腔器件102只需要第一输出光向分光器反射以获得第一反射光，反射镜103将第二输出光向分光器反射以获得第二反射光，从而使得在分光器101的第三输出端1013可以得到谱线的形状为法诺线型的干涉光，即使得通过光子晶体微腔器件实现法诺谐振中的离散态，通过反射镜和光子晶体微腔器件实现法诺谐振中的连续态。由于光子晶体微腔器件只需要将第一输出光进行反射。因此，光子晶体微腔器件上可以只包括一条波导。光子晶体微腔器件上只包括一条波导，即光子晶体微腔器件上可以只包括微腔所在的波导，使得在光开关制作的过程中不存在波导之间互相影响的问题，从而降低了光开关的制作难度。因此，本申请的光开关，制作较为容易。并且，由于光子晶体微腔器件上可以只包括一条波导，则在加热时，不存在其他波导的折射率发生变化的情况。不存在他波导的折射率发生变化的情况，使得干涉光的谱线的形状不会发生变化，避免了热串扰，进而改善热调谐的结果。
需要说明的是，虽然实现热光开关的衬底包括多种，但是，由于硅材料具备较高的热光系数，可以通过加热的方法调控硅波导的折射率，从而实现热调谐。因此，在一些实施例中，该光子晶体微腔器件为硅基光子晶体微腔器件。
此外，反射镜可以包括金属反射镜、布拉格光栅反射镜以及和光子晶体反射镜。在实际应用中，用户可以根据实际情况进行选择，本申请在此不做具体限定。
由于金属对近红外波段的光有很强的吸收作用，因此，当光子晶体微腔器件102上的热电极为金属热电极时，为了减少由于金属吸收造成的损耗，通常需要设置一层隔离层。比如，当光子晶体微腔器件102为硅基光子晶体微腔器件时，需要在硅和金属之间生长一层二氧化硅的隔离层。然而，由于二氧化硅的热导率较低，阻碍了金属热电极产生的热量向硅波导传递，从而提高了光开关的响应时间，降低了热调谐效率。
因此，在另一些实施例中，为了进一步降低光开关的响应时间，提高热调谐效率，光子晶体微腔器件102包括：输入波导1021、微腔1022、石墨烯层1023以及电极衬底1024；输入波导1021、微腔1022以及电极衬底1024位于光子晶体微腔器件102的上表面，石墨烯层1023位于微腔1022和电极衬底1024的上面；输入波导1021和微腔1022组成波导；石墨烯层1023与电极衬底1024构成石墨烯热电极。(参照图4，图4为光子晶体微腔器件102的俯视图。应理解，图4只是光子晶体微腔器件102的一个示例，对于微腔1022的空气孔10221的数量、大小以及空气孔之间的距离，用户可以根据实际情况进行设计)。
在本实施例中，由于对光的吸收较少。因此，可以将石墨烯热电极直接附着在光子晶体微腔器件的表面，无需设置隔离层。并且，石墨烯的热导率也较高。因此，当光子晶体微腔器件102上的热电极为石墨烯热电极时，可以降低光开关的响应时间，提高热调谐效率。
当回路中的电流相同时，电阻越大，热量越高。因此，在另一些实施例中，为了更多的热量可以被用于引起光子晶体微腔器件102的微腔的谐振峰的漂移，提高热调谐效率，位于电极衬底1024上的石墨烯层具有第一宽度1025，位于微腔1023上的石墨烯层具有第二宽度1026，第一宽度1025大于第二宽度1026。比如，如图4所示，将石墨烯层的形状设置为哑铃形。
在另一些实施例中，为了进一步降低光开关的响应时间，光子晶体微腔器件102的波导为脊型波导(参照图5，以硅基光子晶体微腔器件进行示例，图5为硅基光子晶体微腔器件的横截图，图5中的501表示热电极，图5中的502表示脊型波导，图5中的503表示二氧化硅，图5中的504表示硅。)。由于衬底(比如，硅)的热导率较大，因此，当波导为脊型波导时，不管是在加热过程还是在冷却过程，达到热平衡所需的时间均会减少，从而缩短光开关开的时间和关的时间。因此，当波导为脊型波导时，可以降低光开关的响应时间。
虽然脊型波导可以降低光开关的响应时间，但是，由于衬底的热导率较大，因此，石墨烯热电极产生的部分热量会被快速地传递至微腔外侧的区域，导致微腔中的热量较少，降低了热调谐效率。因此，当波导为脊型波导时会降低光开关的热调谐效率。
因此，为了在降低光开关的响应时间的同时，提高光开关的热调谐效率，在另一些实施例中，光子晶体微腔器件102还包括悬空结构505，该悬空结构505位于微腔1022的下面，即位于波导的下面(参照图6，图6以硅基光子晶体微腔器件进行示例)。
当光子晶体微腔器件102的波导的下面为悬空结构时，在加热的过程中，石墨烯热电极产生的热量不会再传递给微腔1022下面的二氧化硅。并且，由于空气是热的不良导体，空气的比热容也远小于二氧化硅的比热容，因此，石墨烯产生的热量会被聚集在微腔1022的附近，使得微腔1022里面的温度上升得更快和更高，并且可以更快地达到热平衡。同理，在冷却的过程中，由于石墨烯产生的热量会被聚集在微腔1022的附近，硅的热导率又较大，因此，热量也散失的较快，从而减少光开关关的时间。因此，本实施例中的脊型波导502和悬空结构505，可以降低光开关的响应时间的同时，提高光开关的热调谐效率。
下面参照图7(图7的横坐标表示波长)，对本申请的光开关的工作原理进行描述。
将入射光701的波长设置为红移前透过谱702的极小值对应的波长，此时，入射光701由于被抑制而输出为零。对石墨烯热电极进行加热，石墨烯热电极产生的热量传递至微腔中，使得微腔的温度上升。由于热光效应会导致材料折射率的变化，进而导致微腔谐振峰发生红移。微腔谐振峰发生红移后，输出光的功率会逐渐增加。当谐振峰红移至入射光701的波长时，即红移后透过谱703的极大值对应的波长为入射光701的波长时，输出光的功率达到最大，从而实现开的功能。当石墨烯热电极停止加热时，由于材料具备较大的热导率，微腔中的热量可以较快地散失，因此，微腔中的温度也会逐渐下降，微腔的谐振峰也会逐渐恢复到原来的状态，则输出光的功率也会慢慢减小至最小值，从而实现关的功能。
下面描述对本实施例的光开关进行实验测试的过程。
首先，对光开关进行透过谱测试，测试光路如图8所示。宽谱光源801发射的光经过偏振分束仪(Polarizing Beam Splitter，PBS)802分束后进入到偏振控制器(Polarization Controller，PC)803中，从偏振控制器803出来的光再进入待测光开关804，经过待测光开关804的光再进入至光谱分析仪(Optical Spectrum Analyzer，OSA)805中，得到的透过谱如图9所示。从图9可以看出，该谱线在波长为1553.49nm处出现极大值，在波长为1553.65nm出现极小值，极大值对应的波长和极小值对应的波长的差值为0.16nm，极大值与极小值的比值(通断比)为27dB。
图9为根据固定加热功率进行加热时得到的透过谱。当改变加热功率时，可以得到如图10所示的透过谱(图10中的1表示加热功率为0毫瓦时的透过谱，图10中的2表示加热功率为0.23毫瓦时的透过谱，图10中的3表示加热功率为0.93毫瓦时的透过谱)。根据图10，可以得到该光开关的热调谐效率(两条谱线的极大值对应的波长的差值与加热功率的差值的比值)为3nm/mW。
接着，对本实施例的光开关进行速率测试，测试光路如图11所示。入射光为连续光，将它的波长设置为极小值对应的波长1553.65nm。从激光器1101出来的光经过偏振控制器1102后进入至待测光开关1103中，将任意波形发生器(Arbitrary Waveform Generator，AWG)1104产生的方波信号(高电平为0.6伏，低电平为0伏，周期为250kHz，占空比为50％)输入至待测光开关1103的热电极上。经过待测光开关1103后进入光电探测器1105中，经过光电探测器1105后进入示波器1106中进行观察。示波器1106中得到的波形图如图12所示(图12中的1201为待测光开关的速率测试结果图，将图12中的1201中的曲线的上升部分进行放大，得到图12中的1202，将图12中的1201中的曲线的下降部分进行放大，得到图12中的1203)。
从图12可以看出，透过率从10％上升到90％花费的时间为187ns，即该光开关的上升时间为187ns，透过率从90％下降到10％花费的时间为25ns，即该光开关的下降时间为25ns，相对于目前的光开关缩短了差不多3个数量级。
综上所述，本申请提供一种光开关，先通过分光器将入射光分成第一输出光和第二输出光。然后光子晶体微腔器件将第一输出光向分光器反射以获得第一反射光。反射镜将第二输出光向分光器反射以获得第二反射光，从而使得在分光器的第三输出端可以得到谱线的形状为法诺线型的干涉光，即使得通过光子晶体微腔器件实现法诺谐振中的离散态，通过反射镜和光子晶体微腔器件实现法诺谐振中的连续态。由于光子晶体微腔器件只需要将第一输出光进行反射，因此，光子晶体微腔器件上可以只包括一条波导。光子晶体微腔器件上只包括一条波导，使得在光开关制作的过程中不存在波导之间互相影响的问题，从而降低了光开关的制作难度。因此，本申请的光开关，制作较为容易。并且，由于光子晶体微腔器件上可以只包括一条波导，则在加热时，不存在其他波导的折射率发生变化的情况。不存在他波导的折射率发生变化的情况，使得干涉光的谱线的形状不会发生变化，避免了热串扰，进而改善热调谐的结果。
实施例二
下面对本申请实施例二提供的一种光开关的制作方法进行描述，请参阅附图13，该方法包括：
步骤S1301、在衬底上旋涂电子束胶，并对电子束胶进行光刻(Electron BeamLithography，EBL)，得到分光器对应的第一模具，反射镜对应的第二模具以及光子晶体微腔器件对应的第三模具。
步骤S1302、然后再将第一模具上的图形转移到衬底上，得到分光器，将第二模具上的图形转移到衬底上，得到反射镜，将第三模具上的图形转移到衬底上，得到光子晶体微腔器件。比如，如图14所示(图14中的1401表示衬底，图14中的1402表示旋涂电子束胶操作，图14中的1403表示电子束胶，图14中的1404表示EBL操作，图14中的1405表示电感耦合等离子体操作，图14中的1406表示去胶操作，图14中的1407表示光子晶体微腔器件)。由于各个模具的制作工艺相同，因此，图14只示例了第三模具的制作过程。
应理解，如果反射镜为金属反射镜，则还需要在衬底上生长金属。此外，将模具上的图形转移到衬底上的方法可以采用电感耦合等离子体法(Inductively CoupledPlasma，ICP)。并且，在衬底上旋涂电子束胶之前，可以先将衬底进行清洗。
在一些实施例中，光子晶体微腔器件包括输入波导、微腔、石墨烯层和电极衬底，输入波导和所述微腔组成波导，石墨烯层与电极衬底构成石墨烯热电极；
相应地，将第三模具上的图形转移到衬底上，得到光子晶体微腔器件的具体过程可以为：先通过ICP操作将第三模具上波导的图形转移到衬底上，得到第一光子晶体微腔器件，然后通过EBL操作、电子束蒸发操作(Electron Beam Evaporator，EBE)在第一光子晶体微腔器件上制作电极衬底，得到第二光子晶体微腔器件。最后再将第二光子晶体微腔器件和石墨烯薄膜放置于水中，通过湿法转移工艺将石墨烯层铺设在第二光子晶体微腔器件的微腔的表面和电极衬底的表面，得到光子晶体微腔器件(参照图15，图15中的1407表示第一光子晶体微腔器件，图15中的1408表示旋涂聚甲基丙烯酸甲酯(PolymethylMethacrylate，PMMA)，图15中的1409表示PMMA，图15中的1410表示EBL操作，图15中的1411表示EBE操作，图15中的1412表示第二光子晶体微腔器件，图15中的1413表示电极衬底，图15中的1414表示去除PMMA操作，图15中的1415表示湿法转移工艺，图15中的1416表示石墨烯层，图15中的1417表示光子晶体微腔器件)。
在另一些实施例中，将石墨烯层铺设在第二光子晶体微腔器件的微腔的表面和电极衬底的表面，得到光子晶体微腔器件的过程为：将石墨烯层铺设在第二光子晶体微腔器件的微腔的表面和电极衬底的表面，得到第三光子晶体微腔器件；通过EBL操作以及氧等离子体刻蚀工艺将第三光子晶体微腔器件上的石墨烯层制作成预设形状的石墨烯层，得到光子晶体微腔器件，预设形状的石墨烯层使得位于电极衬底上的石墨烯层具有第一宽度，位于微腔上的石墨烯层具有第二宽度，第一宽度大于第二宽度。比如，将该预设形状设置为哑铃形。
在另一些实施例中，当光子晶体微腔器件的波导为脊型波导时，在制作的过程中将第三模具上波导的图形的设置为脊型。
在另一些实施例中，当光子晶体微腔器件还包括悬空结构，悬空结构位于微腔的下面时，该光开关的制作方法还包括：在通过EBL操作以及ICP操作制作波导的同时制作悬空结构所需要的通孔。然后在制作电极衬底后再进行氟化氢腐蚀工艺(HF)，得到悬空结构。如图16所示，图16中的1407表示用于制作悬空结构的通孔，图16中的1415表示氟化氢腐蚀工艺，图16中的1416表示悬空结构，图16中的1417表示石墨烯转移工艺，图16中的1418表示制作成预设形状的石墨烯层工艺。应理解，图16中没有说明的标记的含义跟图15中的标记的含义相同。
由于实施例二与本申请方法实施例一基于同一构思，其具体功能及带来的技术效果，具体可参见方法实施例一部分，此处不再赘述。
Claims (10)
1.一种光开关，其特征在于，包括：
分光器，具有第一输出端、第二输出端和第三输出端，所述分光器用于将入射光分成第一输出光和第二输出光，所述第一输出光由所述第一输出端输出，所述第二输出光由所述第二输出端输出；
光子晶体微腔器件，用于接收所述第一输出光，并将所述第一输出光向所述分光器反射以获得第一反射光；以及
反射镜，用于接收所述第二输出光，并将所述第二输出光向所述分光器反射以获得第二反射光；
所述第一反射光与所述第二反射光在所述第三输出端输出并发生干涉，得到干涉光，所述干涉光的谱线的形状为法诺线型。
2.如权利要求1所述的光开关，其特征在于，所述光子晶体微腔器件包括：输入波导、微腔、石墨烯层以及电极衬底；所述输入波导、所述微腔以及所述电极衬底位于所述光子晶体微腔器件的上表面，所述石墨烯层位于所述微腔和所述电极衬底的上面；
所述输入波导和所述微腔组成波导；
所述石墨烯层与所述电极衬底构成石墨烯热电极。
3.如权利要求2所述的光开关，其特征在于，位于所述电极衬底上的石墨烯层具有第一宽度，位于所述微腔上的石墨烯层具有第二宽度，所述第一宽度大于所述第二宽度。
4.如权利要求3所述的光开关，其特征在于，所述石墨烯层的形状为哑铃形。
5.如权利要求1所述的光开关，其特征在于，所述光子晶体微腔器件的波导为脊型波导。
6.如权利要求2所述的光开关，其特征在于，所述光子晶体微腔器件还包括悬空结构；
所述悬空结构位于所述微腔的下面。
7.如权利要求1-6任一项所述的光开关，其特征在于，所述光子晶体微腔器件为硅基光子晶体微腔器件。
8.一种光开关的制作方法，其特征在于，用于制作如权利要求1-7任一项所述的光开关，包括：
在衬底上旋涂电子束胶，并对所述电子束胶进行光刻，得到分光器对应的第一模具，反射镜对应的第二模具以及光子晶体微腔器件对应的第三模具；
将所述第一模具上的图形转移到所述衬底上，得到所述分光器，将所述第二模具上的图形转移到所述衬底上，得到所述反射镜，将所述第三模具上的图形转移到所述衬底上，得到所述光子晶体微腔器件。
9.如权利要求8所述的光开关的制作方法，其特征在于，所述光子晶体微腔器件包括输入波导、微腔、石墨烯层和电极衬底，所述输入波导和所述微腔组成波导；
相应地，所述将所述第三模具上的图形转移到所述衬底上，得到所述光子晶体微腔器件，包括：
将所述第三模具上所述波导的图形转移到所述衬底上，得到第一光子晶体微腔器件；
在所述第一光子晶体微腔器件上制作所述电极衬底，得到第二光子晶体微腔器件；
将所述石墨烯层铺设在所述第二光子晶体微腔器件的微腔的表面和所述电极衬底的表面，得到所述光子晶体微腔器件。
10.如权利要求9所述的光开关的制作方法，其特征在于，所述将所述石墨烯层铺设在所述第二光子晶体微腔器件的微腔的表面和所述电极衬底的表面，得到所述光子晶体微腔器件，包括：
将所述石墨烯层铺设在所述第二光子晶体微腔器件的微腔的表面和所述电极衬底的表面，得到第三光子晶体微腔器件；
将所述第三光子晶体微腔器件上的石墨烯层制作成预设形状的石墨烯层，得到所述光子晶体微腔器件，所述预设形状的石墨烯层使得位于所述电极衬底上的石墨烯层具有第一宽度，位于所述微腔上的石墨烯层具有第二宽度，所述第一宽度大于所述第二宽度。
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| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| CN113974634A (zh) * | 2021-11-28 | 2022-01-28 | 天津大学 | 一种用于生物电信号检测的光芯片 |
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| JPH05297420A (ja) * | 1992-04-16 | 1993-11-12 | Nippon Telegr & Teleph Corp <Ntt> | 光スイッチ |
| CN104570219A (zh) * | 2015-01-05 | 2015-04-29 | 浙江大学宁波理工学院 | 一种基于周期波导微腔谐振干涉效应的集成光学传感器 |
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