專利名稱：一種電主動調(diào)制的近紅外薄膜型濾波器件的制作方法
技術領域：
本發(fā)明屬于薄膜沉積技術領域，具體涉及一種電主動調(diào)制的近紅外薄膜型濾波器件。
背景技術：
近紅外波段是指波長在I μ m-3 μ m的光波，在此波段工作的濾波器件被廣泛應用于光通訊領域。在光通訊領域，遠距離通訊是主要發(fā)展的方向之一。典型的遠程收發(fā)器信號在未經(jīng)放大的條件下至少能傳輸100公里，其目的主要是省掉昂貴的光放大器，降低光通訊的成本?；趥鬏斁嚯x上的考慮，很多遠程收發(fā)器都選擇了 1550波段(波長范圍約為1530到1565nm)作為工作波段。用于光通信的通信設備體積越來越小，接口板包含的接口密度越來越高，要求光電器件向低成本、低功耗的方向發(fā)展。目前的小封裝光模塊也都采用低電·壓3. 3v供電，保證了端口的增加不會提高系統(tǒng)的功耗。薄膜型濾波器件通過鍍膜的方法實現(xiàn)所需的濾波特性，具有結(jié)構(gòu)簡單、厚度薄、重量輕和功耗低等特點。結(jié)構(gòu)簡單是指器件的功能實現(xiàn)只需要在基底上鍍制設計好的膜層結(jié)構(gòu)即可。厚度薄是指鍍制的薄膜總厚度在微米尺度。重量輕是指薄膜在三維尺度上的重量和基底相比可以忽略不計。功耗低是指只需要較低的驅(qū)動電壓即可實現(xiàn)所需的濾波特性。因此薄膜型濾波器件是一種在光通訊領域極具應用前景的濾波器件。硅是一種半導體材料，同時因為其良好的光學特性也常作為紅外光學薄膜材料使用。

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明解決的技術問題是針對現(xiàn)有技術中薄膜型濾波器進行改進，提供一種可以通過電主動調(diào)制在近紅外波段改變?yōu)V波器件透過率或反射率的薄膜型濾波器件。本發(fā)明的技術方案為一種電主動調(diào)制的近紅外薄膜型濾波器件，包括基底，在基底上面的光學透過區(qū)交替沉積多層Si材料層和SiO2材料層，在基底上面的兩端分別沉積Si摻雜的P型正電極區(qū)和Si摻雜的N型負電極區(qū)；P型正電極區(qū)和N型負電極區(qū)分別通過導線連接到外接偏壓的正極和負極上。本發(fā)明提出一種新型的電主動調(diào)制的近紅外薄膜型濾波器件，設計原理如下利用硅材料的電學特性，提出一種結(jié)合載流子注入機制的薄膜型器件結(jié)構(gòu)。利用硅材料的PIN節(jié)的特性，對硅材料進行摻雜形成P型正電極區(qū)和N型負電極區(qū)。在P型正電極區(qū)和N型負電極區(qū)之間為未進行摻雜的I區(qū)，即為近紅外波段光波的光學透過窗口。當正向偏壓施加在P型正電極區(qū)和N型負電極區(qū)之間，P型正電極區(qū)的空穴流向N型負電極區(qū)，N型負電極區(qū)的電子流向P型正電極區(qū)，形成正向的電流，而在I區(qū)空穴和電子形成了幾乎均勻的自由載流子分布。這種自由載流子在I區(qū)的注入將引起I區(qū)中未摻雜硅的折射率的改變，進而改變I區(qū)的透過率或反射率變化，達到主動調(diào)制的目的。因此，通過對摻雜的P型正電極區(qū)、N型負電極區(qū)和未摻雜的I區(qū)進行光學和電學結(jié)構(gòu)優(yōu)化設計，可以獲得一種電主動調(diào)制的近紅外薄膜型濾波器件。本發(fā)明的有益效果本發(fā)明的一種電主動調(diào)制的近紅外薄膜型濾波器件，在基底上面的光學透過區(qū)交替沉積多層Si材料層和SiO2材料層，在基底上面的兩端分別沉積Si摻雜的P型正電極區(qū)和Si摻雜的N型負電極區(qū)，具有體積小、重量輕和結(jié)構(gòu)簡單的特點；P型正電極區(qū)和N型負電極區(qū)分別通過導線連接到外接偏壓的正極和負極上，實現(xiàn)電主動調(diào)制，可以在近紅外波段改變?yōu)V波器件透過率或反射率，具有很高的實用價值。


圖I是本發(fā)明一種電主動調(diào)制的薄膜型濾波器件的結(jié)構(gòu)示意圖。
具體實施例方式下面結(jié)合附圖對本發(fā)明進一步詳細說明。實施例I :如圖I所示，選擇石英作為基底I材料?；譏的上面中部為光學透過區(qū)，基底I的上面兩側(cè)分別為P型正電極區(qū)2和N型負電極區(qū)3。利用鍍膜設備，在高真空條件下 3X10_3Pa)，按照設計的膜系，使用物理氣相沉積方法在基底I上面光學透過區(qū)交替沉積物理厚度為75nm的Si材料層7和物理厚度185nm的SiO2材料層8。Si材料層7和SiO2材料層8分別為6層，沉積材料的物理厚度可以使用已有的石英晶體膜厚控制儀控制。待Si材料層7和SiO2材料層8沉積完畢后，在基底I表面一側(cè)使用物理氣相沉積的方法沉積物理厚度為1600nm的摻雜Si作為P型正電極區(qū)2，基底I表面的另一側(cè)使用物理氣相沉積物理厚度為1600nm的摻雜Si作為N型負電極區(qū)3。在P型正電極區(qū)2和N型負電極區(qū)3上分別焊接導線6連接偏壓電源正極4和電源負極5。本實例的主動調(diào)制結(jié)果為對于1550nm波長的光，無偏壓狀態(tài)的器件透過率為33. 35%，施加I. 5V偏壓作用后，器件透過率為 98. 29%ο實施例2:如圖I所示，選擇石英作為基底I材料?；譏的上面中部為光學透過區(qū)，基底I的上面兩側(cè)分別為P型正電極區(qū)2和N型負電極區(qū)3。利用鍍膜設備，在高真空條件下 3X10_3Pa)，按照設計的膜系，使用物理氣相沉積方法在基底I上面光學透過區(qū)交替沉積Si材料層7和SiO2材料層8。沉積的物理厚度為23nm, 296nm, 50nm, 193nm, 79nm, 193nm,79nm, 193nm, 79nm, 131nm, 86nm, 360nm,共12層。沉積材料的物理厚度可以使用已有的石英晶體膜厚控制儀控制。待Si材料層7和SiO2材料層8沉積完畢后，在基底I表面一側(cè)使用物理氣相沉積的方法沉積物理厚度為1764nm的摻雜Si作為P型正電極區(qū)2，基底I表面的另一側(cè)使用物理氣相沉積物理厚度為1764nm的摻雜Si作為N型負電極區(qū)3。在P型正電極區(qū)2和N型負電極區(qū)3上分別焊接導線6連接偏壓電源正極4和電源負極5。本實例·的主動調(diào)制結(jié)果為對于1550nm波長的光，無偏壓狀態(tài)的器件透過率為46. 86%，施加I. 5V偏壓作用后，器件透過率為99. 16%。
權利要求
1.一種電主動調(diào)制的近紅外薄膜型濾波器件，包括基底(1)，其特征是，在基底(I)上面的光學透過區(qū)交替沉積多層Si材料層(7)和SiO2材料層(8)，在基底(I)上面的兩側(cè)分別沉 積Si摻雜的P型正電極區(qū)(2)和Si摻雜的N型負電極區(qū)(3) ；P型正電極區(qū)(2)和N型負電極區(qū)(3)分別通過導線(6)連接到外接偏壓的正極(4)和負極(5)上。
全文摘要
一種電主動調(diào)制的近紅外薄膜型濾波器件，屬于薄膜沉積技術領域，為了實現(xiàn)使用電主動調(diào)制的可以在近紅外波段改變?yōu)V波器件透過率或反射率的薄膜型濾波器件，本發(fā)明包括基底，在基底上面的光學透過區(qū)交替沉積多層Si材料層和SiO2材料層，在基底上面的兩端分別沉積Si摻雜的P型正電極區(qū)和Si摻雜的N型負電極區(qū)；P型正電極區(qū)和N型負電極區(qū)分別通過導線連接到外接偏壓的正極和負極上，可以通過電主動調(diào)制在近紅外波段改變?yōu)V波器件透過率或反射率，具有很高的實用價值。
文檔編號G02F1/015GK102937752SQ20121048820
公開日2013年2月20日 申請日期2012年11月26日 優(yōu)先權日2012年11月26日
發(fā)明者王彤彤, 宋琦, 高勁松 申請人:中國科學院長春光學精密機械與物理研究所