在基底边缘处具有波导和波导折射率匹配材料的光耦合器制造技术

本申请提供了一种装置，包括在基底边缘处具有波导和波导折射率匹配材料的光耦合器，以及形成该装置的方法。该装置包括：具有边缘的基底，以及邻近于该边缘而形成在其中的开口；在基底上的绝缘体层，其在边缘处形成跨越开口的桥；在绝缘体层上的波导，其中该波导包括恒定宽度区域和终止于开口的区域中的边缘处的锥形区域；在开口中的光环氧树脂的第一层，其中光环氧树脂的折射率匹配于绝缘体层；和，锥形区域上的光环氧树脂的第二层，使得光环氧树脂在光学上包含从锥形区域中的波导泄漏的光信号。

Optical coupler with waveguide and waveguide refractive index matching material at base edge

The present application provides a device, including an optical coupler having a waveguide and a waveguide refractive index matching material at the edge of the substrate, and a method for forming the device. The device comprises: a base with an edge and an opening formed therein adjacent to the edge; an insulator layer on the base, which forms a bridge across the opening at the edge; a waveguide on the insulator layer, wherein the waveguide comprises a constant width area and a tapered area terminating at the edge of the opening area; and a first layer of photoepoxy resin in the opening, in which a bridge across the opening is formed at the edge. The refractive index of the photoepoxy resin matches the insulator layer; and, the second layer of the photoepoxy resin in the conical region makes the photoepoxy resin optically contain the optical signal leaking from the waveguide in the conical region.

【技术实现步骤摘要】
【国外来华专利技术】在基底边缘处具有波导和波导折射率匹配材料的光耦合器相关申请的交叉引用本申请要求2016年9月9日提交的、申请号为No.62/385,568的美国临时申请的优先权，其内容通过引用结合于此。专利
本申请一般涉及电信装置，具体地，涉及一种在基底边缘处具有波导和波导折射率匹配材料的光耦合器。
技术介绍
在光子集成结构中进出波导的光耦合的效率可能会降低，其原因是：在与封装波导的氧化物以及波导和基底之间的绝缘体层相互作用的结构边缘处的光泄漏。造成损失的主要原因是波导、绝缘体层和封装氧化物之间折射率的差异；当使用硅基底时，造成的损失可能会尤其严重。
技术实现思路
本申请提供了一种装置，包括：具有边缘的基底，其中基底具有形成与其中且邻近于边缘的开口；绝缘体层(例如，氧化物材料、热氧化物材料、氮化物材料等)，其形成跨越开口的桥以及在其上的波导。折射率匹配于绝缘体的光环氧树脂位于开口中。在边缘处的波导的至少锥形区域上的任何封装绝缘体和/或氧化物和/或氮化物，都通过使用例如蚀刻技术移除封装绝缘体的方式而由光环氧树脂所替代。选择光环氧树脂的厚度以使其包含从锥形区域中的波导泄漏的光信号。用折射率匹配的环氧树脂替代基底和邻近于锥形区域的封装绝缘体，可以减少由于绝缘体和基底之间以及绝缘体和封装绝缘体之间的折射率差异而导致的损失。在本说明书中，各元件可被描述为“被配置为”执行一个或多个功能或“被配置用于”这样的功能。通常，被配置为执行或配置用于执行功能的元件使得能够执行该功能，或者适合于执行该功能，或者适用于执行该功能，或者可操作以执行该功能，或者能够执行该功能。此外，应当理解的是，在本说明书中，根据上下文，某些元件可被描述为物理地、电子地或其任何组合的连接。通常，电连接的组件被配置为通过电信号进行通信(即，它们能够通信)。根据上下文，物理耦合和/或物理连接的两个组件可以表现为单个元件。在一些情况下，物理连接的元件可以整体形成，例如，可以共享结构和材料的单件制品的一部分。在其他情况下，物理连接的元件可以包括能够以任何方式紧固在一起的分立部件。物理连接还可以包括紧固在一起的分立部件的组合，以及形成为单件的各部件。应当理解，为了本说明书的目的，“X，Y和Z中的至少一个”和“X，Y和Z中的一个或多个”的语言可以被解释为仅X、仅Y、仅Z，或者X，Y和Z的两个或更多个的任意组合(例如，XYZ，XY，YZ，XZ等)。任何出现的“至少一个......”和“一个或多个......”表述中，类似的逻辑可以应用于两个或更多个项目。术语“约”、“大概”、“基本上”、“近似”等被定义为“接近”，例如，如本领域技术人员所理解的。在一些实施方式中，该术语被理解为“在10％以内”，在其它实施方式中，该术语被理解为“在5％以内”，在又一些实施方式中，该术语被理解为“在1％以内”，并且在又进一步的实施方式中，该术语被理解为“在0.5％以内”。一方面，本申请提供了一种装置，其包括：具有边缘的基底，其中基底具有形成于其中且邻近于边缘的开口；在基底上的绝缘体层，其中绝缘体层在边缘处形成跨越开口的桥；在绝缘体层上的波导，其中波导包括恒定宽度区域和终止于开口的区域中边缘处的锥形区域，锥形区域在边缘处具有比邻近恒定宽度区域处更小的宽度；在开口处的光环氧树脂的第一层，其中光环氧树脂的折射率匹配于绝缘体层；和，在锥形区域上的光环氧树脂的第二层，使得光环氧树脂在光学上包含从锥形区域中的波导泄漏的光信号。开口可以在波导的方向上从边缘延伸。开口可以沿波导的方向从边缘延伸到锥形区域与恒定宽度区域之间的交界面。开口可以包括凹槽，凹槽可以在波导的方向上从边缘延伸。开口可以具有可以从绝缘体层延伸到基底的下侧的深度。开口可以具有可以延伸到基底中的长度，并且在约50微米至约120微米的范围内。开口的宽度可以在约20微米至约40微米的范围内，并且开口的深度可以在约20微米至约40微米的范围内。该装置还可以包括：在绝缘体层上的绝缘体材料的封装层，其中封装层具有相应的开口，波导的锥形区域位于该相应的开口中，光环氧树脂的第二层位于该相应的开口中。封装层包括与基底和绝缘体层相同的材料的氧化物，封装层具有与绝缘体层不同的折射率。封装层可以包括等离子体增强化学气相沉积绝缘体材料的层。基底和波导中的每一个可以包括硅，并且绝缘体可以包括以下中的一种或多种：氧化物材料、热氧化物材料、氧化硅、热氧化硅、氮化物材料、氮化硅材料。光环氧树脂的第一层的厚度为可以至少约10微米，并且光环氧树脂的第二层的厚度可以为至少约10微米。绝缘体层的厚度可以为至少约2微米。另一方面，本申请提供了一种方法，包括：至少在基底的边缘附近在基底中蚀刻开口，其中基底在其上具有绝缘体层，使得绝缘体层在边缘处形成跨越开口的桥；在绝缘体层上形成波导，其中波导包括恒定宽度区域和终止于基底的开口的区域中的边缘处的锥形区域，锥形区域在边缘处具有比邻近的恒定宽度区域更小的宽度；在开口处形成光环氧树脂的第一层，其中光环氧树脂的折射率匹配于绝缘体层；和，在锥形区域上形成光环氧树脂的第二层，使得光环氧树脂在光学上包含从锥形区域中的波导泄漏的光信号。基底可以包括硅基底，并且绝缘体可以包括以下中的一种或多种：氧化物材料、热氧化物材料、氧化硅、热氧化硅、氮化物材料、氮化硅材料。该方法还可以包括：在形成波导之后，在波导和绝缘体上沉积绝缘材料的封装层；和，在与基底中的开口相对的一侧上在封装层中蚀刻相应的开口，其中，光环氧树脂的第二层位于该相应的开口中。基底可以包括硅基底，绝缘体可以包括热氧化硅，并且封装层可以包括氧化硅。可以使用等离子体增强化学气相沉积来沉积封装层。该方法还可以包括：在基底中蚀刻开口之前，在基底上生长绝缘体层。基底可以包括绝缘体上硅(SOI)基底，并且在绝缘体层上形成波导可以包括：蚀刻SOI基底的硅层。附图说明为了更好地理解本文所述的各种实施方式并且更清楚地展示它们如何实施生效，下面将通过实例的方式来参照附图进行说明，其中：图1示出了一种根据现有技术的装置的波导的俯视立体图和横截面图。图2示出了一种根据非限制性实施方式的包括光耦合器的装置的端视图，其中该光耦合器在基底的边缘处具有波导和波导折射率匹配材料。图3示出了一种根据非限制性实施方式的图2的装置的下侧视图，其中在基底的装置侧上的波导以轮廓线示出。图4示出了一种根据非限制性实施方式的图2的装置的装置侧视图，其中在基底的装置侧上的波导以轮廓线示出。图5示出了一种根据非限制性实施方式的形成装置的方法的框图，其中该装置该包括在基底的边缘处具有波导和波导折射率匹配材料的光耦合器。图6示出了一种根据非限制性实施方式的图5的方法的一部分。图7示出了一种根据非限制性实施方式的图5的方法的另一部分。图8示出了一种根据非限制性实施方式的由图5的方法形成的装置。具体实施方式如图1示出了一种根据现有技术的装置50的波导的俯视立体图和横截面图。特别地，转而位于基底上的热氧化物上的波导，具有终止于基底的边缘的锥形区域和远离于边缘的恒定宽度区域。图中还示出了分别通过线A-A和线B-B的横截面，其中线A-A穿过邻近于边缘的波导的锥形区域的一部分，而线B-B穿过波导的恒定宽度区域。通常，热氧化物(其可以包括基底材料的热氧化物)位于波导和本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种装置，包括：具有边缘的基底，所述基底具有形成于其中且邻近于所述边缘的开口；在所述基底上的绝缘体层，所述绝缘体层在所述边缘处形成跨越所述开口的桥；在所述绝缘体层上的波导，所述波导包括恒定宽度区域和终止于所述开口的区域中的所述边缘处的锥形区域，所述锥形区域在所述边缘处的宽度小于邻近所述恒定宽度区域处的宽度；在所述开口中的光环氧树脂的第一层，所述光环氧树脂的折射率匹配于所述绝缘体层；和，在所述锥形区域上的所述光环氧树脂的第二层，使得所述光环氧树脂在光学上包含从所述锥形区域中的所述波导泄漏的光信号。

【技术特征摘要】
【国外来华专利技术】2016.09.09 US 62/385,5681.一种装置，包括：具有边缘的基底，所述基底具有形成于其中且邻近于所述边缘的开口；在所述基底上的绝缘体层，所述绝缘体层在所述边缘处形成跨越所述开口的桥；在所述绝缘体层上的波导，所述波导包括恒定宽度区域和终止于所述开口的区域中的所述边缘处的锥形区域，所述锥形区域在所述边缘处的宽度小于邻近所述恒定宽度区域处的宽度；在所述开口中的光环氧树脂的第一层，所述光环氧树脂的折射率匹配于所述绝缘体层；和，在所述锥形区域上的所述光环氧树脂的第二层，使得所述光环氧树脂在光学上包含从所述锥形区域中的所述波导泄漏的光信号。2.根据权利要求1所述的装置，其中，所述开口沿所述波导的方向从所述边缘延伸。3.根据权利要求1所述的装置，其中，所述开口沿所述波导的方向从所述边缘延伸到所述锥形区域与所述恒定宽度区域之间的交界面。4.根据权利要求1所述的装置，其中，所述开口包括凹槽，所述凹槽沿所述波导的方向从所述边缘延伸。5.根据权利要求1所述的装置，其中，所述开口具有从所述绝缘体层延伸到所述基底的下侧的深度。6.根据权利要求1所述的装置，其中，所述开口具有延伸到所述基底中的长度，并且在约50微米至约120微米的范围内。7.根据权利要求1所述的装置，其中所述开口的宽度在约20微米至约40微米的范围内，并且所述开口的深度在约20微米至约40微米的范围内。8.根据权利要求1所述的装置，还包括：在所述绝缘体层上的绝缘体材料的封装层，所述封装层具有相应的开口，所述波导的所述锥形区域位于所述相应的开口中，所述光环氧树脂的第二层位于所述相应的开口中。9.根据权利要求8所述的装置，其中，所述封装层包括与所述基底和所述绝缘体层相同的材料的氧化物，所述封装层具有与所述绝缘体层不同的折射率。10.根据权利要求8所述的装置，其中，所述封装层包括等离子体增强化学气相沉积绝缘体材料层。11.根据权利要求1所述的装置，其中，所述基底和...

【专利技术属性】
技术研发人员：瑞安·默里·希基，克里斯多夫·詹姆斯·布鲁克斯，迪伦·洛根，安德鲁·皮特·耐特斯，
申请(专利权)人：拉诺沃斯公司，
类型：发明
国别省市：加拿大,CA