光波导干涉仪和用于制造光波导干涉仪的方法技术

本发明专利技术涉及光波导干涉仪和用于制造光波导干涉仪的方法。光波导干涉仪包括第一光学部、第二光学部以及一组光波导，所述一组光波导被构造为连接第一光学部和第二光学部，以使得在第一光学部和第二光学部之间传播的光通过该组中的每个光波导，其中，该组光波导包括具有第一长度和第一宽度的第一光波导以及具有第二长度和第二宽度的第二光波导，其中，第二长度大于第一长度，第二宽度大于第一宽度。

Optical waveguide interferometer and method for making optical waveguide interferometer

The present invention relates to an optical waveguide interferometer and a method for the manufacture of an optical waveguide interferometer. Optical waveguide interferometer includes a first optical unit, and a group of second optical waveguide, the optical waveguide is constructed as a set of connected to the first and second optical optical part, communication between the first and second optical optical part to make the light passing through each optical waveguide, the group in which the set of light the waveguide includes a first optical waveguide having a first length and width of the first and second optical waveguide, with second length and second width, second length is greater than the first length second, width greater than the first width.

【技术实现步骤摘要】
光波导干涉仪和用于制造光波导干涉仪的方法
本专利技术涉及一种光波导干涉仪和该光波导干涉仪的制造方法，更具体地涉及一种相移补偿光波导干涉仪及其制造方法。
技术介绍
在光学以太网标准(例如100Gb/s、400Gb/s)中，使用紧密对准的多个波长。在基于平面光波电路(PLC)的波长组合器中使用4-8个电吸收调制器集成激光器(EML)进行波长复用。然而，基于PLC的波长组合器的封装处理是非常昂贵的，因为包括EML和PLC芯片之间的许多有源对准(activealignment)处理的耗时处理是必要的。为了降低基于PLC的波长组合器的制造成本，在基于InP的PIC上组合多个波长以及减少PIC和PLC之间的耦合数量将是有效的方法。组合、分光或以其他方式操控光信号的方式之一是使用没有波长依赖性的功率耦合器。这样的设备的例子是多模干涉(MMI)设备。然而，这样的MMI设备具有损耗。例如，当两个、四个和八个信号被耦合时，固有插入损耗分别变为3dB、6dB和9dB。光信号操控的替代方法使用波长选择性组合器，比如不对称光学干涉仪，例如不对称Mach-Zhender(马赫-曾德尔)干涉仪或阵列波导光栅(AWG)。在这些设备中，没有固有损耗，并且即使由于波导损耗以及小的耦合/分光损耗而导致存在一些损耗，损耗量也比功率耦合器的固有损耗小得多。然而，波长选择性操控器对于由制造过程的波动引入的波长变化是敏感的。波导宽度变化导致有效折射率变化或当光波进入到第二MMI时的相位变化。由于制造光子集成电路的规范、规模和精度，难以精确地控制波导的宽度。然而，由于波导的尺寸，即使微小的宽度变化相对而言也可能是显著的。例如，波导的1.4微米的宽度变化可能是波导5％的宽度变化，这导致波长大大地偏离设计。若干方法通过对制作的波导进行人工调谐来解决该问题。例如，K.Watanabe等人在ElectronicLetters(电子快讯)2011年第47卷第1245页上的“TrimmingofInP-basedMach-Zehnderinterferometerfillingsidecladdingofhigh-mesawaveguidewithresin”(用树脂填充高台波导的侧覆层的基于InP的Mach-Zehnder干涉仪的微调)中所描述的方法通过使用围绕波导具有不同折射率的材料改变波导之一中的有效折射率，使用微调来调谐Mach-Zehnder(马赫-曾德尔)干涉仪的波长。该方法需要测量每个干涉仪的波长特性并一个接一个地对每个设备进行微调，增加了封装成本和时间。因此，需要降低干涉仪的波长特性对制作过程的精度的依赖性。
技术实现思路
一些实施例基于如下认识，即，不对称干涉仪包括不同长度的光波导，并且由于波导的长度不同，针对不同波导的宽度控制中的相同误差对波长的相位具有不同影响。具体地说，相同的宽度误差在不同长度的波导之间引起相移差。一些实施例基于如下认识，即，相移差不仅是波导长度的函数，而且还是波导宽度的函数。例如，光波导的有效折射率对其宽度的变化是敏感的。而且，该敏感性是宽度的函数。具体地说，波导越宽，有效折射率对波导宽度变化的敏感性逐渐下降。为此，一些实施例选择不同长度和宽度的波导的组合，以使得波导的宽度的一致修改避免或至少最小化相移差的产生。因此，一个实施例公开了一种光波导干涉仪，该光波导干涉仪包括第一光学部、第二光学部以及一组光波导，该组光波导连接第一光学部和第二光学部，以使得在第一光学部和第二光学部之间传播的光通过该组中的每个光波导。该组光波导包括具有第一长度和第一宽度的第一光波导以及具有第二长度和第二宽度的第二光波导，其中，第二长度大于第一长度，第二宽度大于第一宽度。另一个实施例公开了一种用于制造光波导干涉仪的方法。该方法包括：提供多层生长的磷化铟(InP)基板，其中，该多层生长的基板包括具有第一预定厚度的第一InP层、具有预定芯厚度的磷化砷镓铟(InGaAsP)层以及具有0.3-2.5μm的第二预定厚度的第二InP层；在盖层上形成光致抗蚀剂掩模，其中，掩模被设计为具有第一长度和第二长度以及第一宽度和第二宽度，其中，第二长度大于第一长度，第二宽度大于第一宽度；以及执行蚀刻处理以从InGaAsP层的底部形成具有预定深度d的预定槽。附图说明图1是实施例的光波导干涉仪的平面图；图2A是指示对于不同芯厚度来说波导的有效折射率和波导宽度之间的关系的绘图；图2B是根据一些实施例的用于确定包括不同长度和不同宽度的光波导干涉仪的尺寸的方法的框图；图3A是根据一些实施例的具有不同宽度的光波导的截面图的第一例子；图3B是根据一些实施例的具有不同宽度的光波导的截面图的第二例子；图3C是根据一些实施例的具有不同宽度的光波导的截面图的第三例子；图3D示出由硅和二氧化硅形成的波导的例子；图4A是根据一些实施例的光波导干涉仪的例子，该光波导干涉仪包括具有锥形部和未连接波导的光耦合部；图4B是根据一些实施例的光波导干涉仪的例子，该光波导干涉仪包括具有非导向波导(unguidedwaveguide)的光耦合部；图5是根据一些实施例的光波导干涉仪的例子，该光波导干涉仪包括具有有锥形部的波导的第一光学部；图6A是根据一些实施例的具有不同宽度的光波导干涉仪的制造过程的步骤中的一个步骤的例子；图6B是根据一些实施例的具有不同宽度的光波导干涉仪的制造过程的步骤中的另一个步骤的例子；图6C是根据一些实施例的具有不同宽度的光波导干涉仪的制造过程的步骤中的又一个步骤的例子；图7是描述根据一些实施例的制造光波导干涉仪的处理步骤的流程图；图8是根据一些实施例的光波导干涉仪的例子，该光波导干涉仪包括具有不同宽度和长度的多于两个的波导；图9是根据一些实施例的光波导干涉仪的例子，该光波导干涉仪包括具有不同宽度和长度的多于两个的波导；以及图10是根据一些实施例的光波导干涉仪的例子，该光波导干涉仪包括具有不同宽度和长度的多于两个的波导。具体实施方式以下参照附图来描述本专利技术的各种实施例。将注意到，附图不是按比例绘制的，类似结构或功能的要素在附图中始终用相似的标号表示。还应注意到，附图仅意图便利于本专利技术的具体实施例的描述。它们并非意图作为本专利技术的穷尽描述或对本专利技术的范围的限制。另外，结合本专利技术的特定实施例描述的方面不一定限于该实施例，并且可以在本专利技术的任何其他的实施例中实施。图1示出了根据一个实施例的光波导干涉仪100的平面图。光波导干涉仪100包括第一光学部110和第二光学部120。光学部的例子包括分支部、耦合部和分光部。例如，第一光学部可以是分支部，该分支部包括用于将光接收到分支部110中的至少一个分支输入端口150和/或160以及用于将光从分支部输出的至少两个分支输出端口，第二光学部120可以是光耦合部，该光耦合部包括用于将光接收到耦合部中的至少两个耦合输入端口以及用于将光从耦合部输出的至少一个耦合输出端口。光波导干涉仪100还包括一组波导，该组波导连接第一光学部110和第二光学部120，以使得在第一光学部110和第二光学部(120)之间传播的光通过该组中的每个光波导。在这个例子中，该组波导包括两个波导，第一光波导130和第二光波导140；然而，其他实施例包括不同数量的波导。第一光波导130具有第本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种光波导干涉仪，包括：第一光学部；第二光学部；一组光波导，所述一组光波导连接第一光学部和第二光学部，以使得在第一光学部和第二光学部之间传播的光通过所述组中的每个光波导，其中，所述一组光波导包括具有第一长度和第一宽度的第一光波导以及具有第二长度和第二宽度的第二光波导，其中，第二长度大于第一长度，第二宽度大于第一宽度。

【技术特征摘要】
2016.08.04 US 15/228,1231.一种光波导干涉仪，包括：第一光学部；第二光学部；一组光波导，所述一组光波导连接第一光学部和第二光学部，以使得在第一光学部和第二光学部之间传播的光通过所述组中的每个光波导，其中，所述一组光波导包括具有第一长度和第一宽度的第一光波导以及具有第二长度和第二宽度的第二光波导，其中，第二长度大于第一长度，第二宽度大于第一宽度。2.根据权利要求1所述的光波导干涉仪，其中，所述第一光学部是分支部，所述分支部包括用于将光接收到分支部中的至少一个分支输入端口以及用于将光从分支部输出的至少两个分支输出端口，其中，所述两个分支输出端口包括连接到第一光波导的第一分支输出端口以及连接到第二光波导的第二分支输出端口，并且其中，所述第二光学部是光耦合部，所述光耦合部包括用于将光接收到耦合部中的至少两个耦合输入端口以及用于将光从耦合部输出的至少一个耦合输出端口，其中，所述两个耦合输入端口包括连接到第一光波导的第一耦合输入端口以及连接到第二光波导的第二耦合输入端口。3.根据权利要求1所述的光波导干涉仪，其中，第一光波导的有效折射率大于第二光波导的有效折射率。4.根据权利要求1所述的光波导干涉仪，其中，波导中的至少一个的宽度是非均匀的，并且其中，所述第一宽度是第一光波导在第一长度上的平均宽度，并且其中，所述第二宽度是第二光波导在第二长度上的平均宽度。5.根据权利要求4所述的光波导干涉仪，其中，第一宽度和第二宽度被选为使得第一波导的第一长度和有效折射率偏差的乘积基本上等于第二波导的第二长度和有效折射率偏差的乘积。6.根据权利要求5所述的光波导干涉仪，其中，当第一长度是L1、第二长度是L2、第一偏差是Δn1并且第二偏差是Δn2时，第一宽度和第二宽度被确定为使得L1和Δn1的乘积与L2和Δn2的乘积之间的差异小于10％。7.根据权利要求5所述的光波导干涉仪，其中，第一宽度和第二宽度被确定为使得L1·Δn1＝α·L2·Δn2并且0.9≤α≤1.1。8.根据权利要求1所述的光波导干涉仪，其中，所述光干涉仪是不对称马赫-曾德尔干涉仪。9.根据权利要求1所述的光波导干涉仪，其中，所述光干涉仪是阵列波导光栅。10.根据权利要求1所述的光波导干涉仪，其中，所述光干涉仪包括两个多模干涉设备和多于两个...

【专利技术属性】
技术研发人员：小岛启介，王炳南，秋浓俊昭，秋山浩一，柳生荣治，西川智志，篠原弘介，
申请(专利权)人：三菱电机株式会社，
类型：发明
国别省市：日本,JP