中阶梯光栅复用器或解复用器制造技术

在一个示例实施方式中，集成硅光子波分解复用器包括输入波导、输入端口、多个输出波导、多个输出端口、第一辅助波导和多个辅助波导。输入波导可以形成在第一层中并且具有第一有效折射率n1。输入端口可以光学地耦合至输入波导。输出波导可以形成在第一层中并且可以具有第一有效折射率n1。输出端口中的每一个可以光学地耦合至对应的输出波导。第一辅助波导可以形成在第二层中，在第一层中的输入波导下方。第一辅助波导可以具有第二有效折射率n2并且可以具有两个锥形端，并且n2可以高于n1。

Middle step grating multiplexer or demultiplexer

【技术实现步骤摘要】
【国外来华专利技术】中阶梯光栅复用器或解复用器相关申请的交叉引用本专利申请要求于2017年8月3日提交的美国临时专利申请第62/540,968号的权益和优先权，该美国临时专利申请的全部内容通过引用并入本文中。
技术介绍
本公开内容总体上涉及用于光通信的复用器和解复用器。在光通信中，复用通常涉及用于将多个输入光信号组合至单个输出端口中的方法。然后，可以在光链路例如光纤(或多个光纤)上发送复用信号。解复用通常涉及用于将复用信号分离成离开器件的输出端口的多个组成光信号的方法。执行复用的器件被称为复用器(MUX)，并且执行解复用的器件被称为解复用器(DEMUX或DMX)。在一些配置中，器件可以根据被指定为输入或输出的端口来执行复用和解复用两者。所要求保护的主题不限于解决任何缺点的实施方式或者仅在环境例如上面描述的环境中操作的实施方式。仅提供该
技术介绍
来示出可以利用本公开内容的示例。附图说明图1是中阶梯光栅的示例实施方式的示意图。图2A是示出硅氮化物集成光子器件的双折射的图形视图。图2B是示出罗兰圆的半径对衍射角之间的关系的图形视图。图2C是示出小面的衍射角对基本模式与较高阶模式之间的差的图形视图。图3A是中阶梯光栅的另一示例实施方式的示意图。图3B是表示图3A的中阶梯光栅的示例透射光谱的图形视图。图4A是示出波导组件的示例实施方式的透视图。图4B是示出波导的另一示例实施方式的透视图。图4C是示出波导组件的示例实施方式的示意图。图4D是示出波导组件的另一示例实施方式的示意图。图5A至图5F是示出各种波导组件的模式轮廓的图形视图。具体实施方式将参照附图并且将使用特定语言来描述本公开内容的各个方面。以这种方式使用附图和描述不应当被解释为限制其范围。根据包括权利要求书的公开内容，附加方面可以是明显的或者可以通过实践来获知。本公开内容总体上涉及用于光通信的复用器和解复用器。实现复用或解复用的系统可以用于增加在光网络中发送的数据的信息承载能力或带宽。在一些情况下，可以使用复用来增加光网络的带宽，而无需改变连接两个位置的光链路(例如，光纤)。例如，可以将用于增加通过在两个位置之间的现有光链路发送的带宽的复用器和解复用器添加至现有光网络，而不必更换已经安装的任何光纤。波分复用(WDM)通常涉及用于复用和/或解复用具有不同波长(例如，不同颜色)的光的光信号以在单个光纤上发送信息的方法和系统。光的每个单独的波长可以被称为用于发送光信号的“通道”。可以组合不同的通道并且在光纤上发送，可以在光纤的另一端处接收组合的光信号，并且可以提取不同的通道。通常，WDM系统包括多个发送器(例如，激光器)，每个发送器对应于光信号中的一个通道。每个发送器可以生成包括特定波长或对应于特定通道的波长范围的光信号。WDM系统还可以包括多个接收器(例如，光电二极管)，每个接收器对应于光信号中的一个通道。每个接收器可以接收具有特定波长或对应于特定通道的波长范围的光信号。WDM系统通常还包括波长滤波器。在一些配置中，阵列波导光栅(AWG)或中阶梯光栅可以被实现为用于在WDM系统中复用和/或解复用光信号的波长滤波器。AWG和中阶梯光栅两者都是基于光的多路径干涉，但是路径之间的延迟的实现方式是不同的：在AWG中，不同的路径是以阵列布置的各个波导；而在中阶梯光栅中，光通过光透射介质自由地行进并且被一系列小面衍射。在一些情况下，中阶梯光栅的光透射介质被称为平板。实现中阶梯光栅的复用器和/或解复用器可以包括比其他可比较光学器件例如阵列波导光栅(AWG)相对较小的尺寸。另外地或可替选地，当与其他类型的可比较光学器件相比时，实现中阶梯光栅的复用器和/或解复用器可以包括较简单的布局。具体地，中阶梯光栅通常使用反射小面在自由传播区域中实现一组相等间隔的延迟长度。这意味着在光透射介质中的相同区域用于衍射和重新聚焦两者。尽管该配置可以致使更有效的空间利用，但是在一些实施方式中，输入波导和输出波导的位置可能受限制。在一些情况下，可以使用硅光子来实现WDM系统。硅光子是使用硅或类似材料作为光透射介质的光学系统。硅可以位于二氧化硅层上。这样的配置可以被称为绝缘体上硅(SOI)器件。在一些情况下，硅光子器件可能是有利的，这是因为可以以亚微米的精度将硅图案化成微光子部件，并且可以使用现有的半导体制造技术来制造硅光子器件。另外，由于硅已经被用作用于许多集成电路的衬底，因此有可能创建其中将光学部件和电子部件集成在单个微芯片上的混合器件。尽管硅光子作为光子集成的平台已经获得越来越多的认可，但是硅上WDM滤波器由于硅的相对高的热光(TO)系数而对温度波动相对敏感。本公开内容包括有助于解决硅上WDM滤波器的热限制的实施方式。具体地，所公开的实施方式中的一些实现了硅氮化物(SiN)或类似的材料以减少热光效应并且降低光学非线性。在一些情况下，这样的配置可以在WDM系统中实现以用于更好的热性能和光学性能。集成光学部件和电子部件的混合器件中的一个示例是互补的金属氧化物半导体(CMOS)集成光子。CMOS集成光子将CMOS制造与光学部件例如硅光子器件组合在一起。然而，CMOS制造技术和所得到的CMOS器件可能包括各种设计限制。例如，CMOS器件可能包括对部件的大小或密度的限制，这又可能限制集成在其中的光学部件的大小或密度。本公开内容的各方面包括用于在CMOS兼容器件中实现光学部件的解决方案。例如，所公开的实施方式包括要在CMOS兼容器件中实现的具有合适的大小和尺寸同时保留合适的光学特性和热特性的光学部件。具体地，本公开内容的各方面涉及在亚微米SOI平台中实现硅氮化物以改善用于CMOS兼容集成光子的有源功能和无源功能。另外地或可替选地，所公开的实施方式可以有助于减少或消除集成光子中的串扰。如所提及的，中阶梯光栅可以被实现为用于在WDM系统中复用和/或解复用光信号的波长滤波器。图1是中阶梯光栅100的示例实施方式的示意图。如图所示，中阶梯光栅100可以包括一个或更多个输入波导102和一个或更多个输出波导104。例如，如果中阶梯光栅100被实现为DEMUX，则其可以包括单个输入波导102和多个输出波导104。另一方面，如果中阶梯光栅100被实现为MUX，则其可以包括多个输入波导102和单个输出波导104。来自每个输入波导102的出口可以被称为输入端口。到每个输出波导104的入口可以被称为输出端口。输入波导102和输出波导104并且更具体地是输入端口和输出端口可以围绕罗兰圆106定位。罗兰圆106可以包括以R表示的半径。中阶梯光栅100包括具有半径为罗兰圆106的半径两倍大的光栅圆108。光栅圆108的半径以2R表示。多个小面110围绕光栅圆108定位。自由传播区域(FPR)112在输出波导102、输入波导104与光栅圆108之间延伸。在所示的配置中，FPR112包括硅氮化物平板，但是可以实现其他配置。在所示的示例中，中阶梯光栅100被配置成对复用信号本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种集成硅光子波分解复用器，包括：/n形成在第一层中的输入波导，所述输入波导具有第一有效折射率n1；/n输入端口，其中，所述输入端口光学地耦合至所述输入波导；/n形成在所述第一层中的多个输出波导，所述多个输出波导具有所述第一有效折射率n1；/n多个输出端口，其中，所述输出端口中的每一个光学地耦合至所述多个输出波导中对应的输出波导；/n形成在第二层中的第一辅助波导，所述第一辅助波导在所述第一层中的所述输入波导下方，所述第一辅助波导具有第二有效折射率n2并且具有两个锥形端；以及/n形成在所述第二层中的多个辅助波导，所述多个辅助波导在所述第一层中的所述多个输出波导下方，所述多个辅助波导中的每一个具有所述第二有效折射率n2并且具有平坦端和锥形端；/n其中，n2高于n1。/n

【技术特征摘要】
【国外来华专利技术】20170803 US 62/540,9681.一种集成硅光子波分解复用器，包括：
形成在第一层中的输入波导，所述输入波导具有第一有效折射率n1；
输入端口，其中，所述输入端口光学地耦合至所述输入波导；
形成在所述第一层中的多个输出波导，所述多个输出波导具有所述第一有效折射率n1；
多个输出端口，其中，所述输出端口中的每一个光学地耦合至所述多个输出波导中对应的输出波导；
形成在第二层中的第一辅助波导，所述第一辅助波导在所述第一层中的所述输入波导下方，所述第一辅助波导具有第二有效折射率n2并且具有两个锥形端；以及
形成在所述第二层中的多个辅助波导，所述多个辅助波导在所述第一层中的所述多个输出波导下方，所述多个辅助波导中的每一个具有所述第二有效折射率n2并且具有平坦端和锥形端；
其中，n2高于n1。


2.根据权利要求1所述的集成硅光子波分解复用器，其中，n2高于n1增加了所述输入波导和所述输出波导的限制。


3.根据权利要求1所述的集成硅光子波分解复用器，其中，n2高于n1减少了所述多个输出端口的输出通道之间的串扰。


4.根据权利要求1所述的集成硅光子波分解复用器，其中，所述第一层包括硅氮化物(SiN)，并且所述第二层包括硅(Si)。


5.根据权利要求1所述的集成硅光子波分解复用器，其中，所述第一层由硅氮化物(SiN)组成，并且所述第二层由硅(Si)组成。


6.根据权利要求1所述的集成硅光子波分解复用器，其中，所述第一层包括在500纳米(nm)与3000nm之间的尺寸。


7.根据权利要求1所述的集成硅光子波分解复用器，其中，所述第二层包括在150纳米(nm)与200nm之间的尺寸。


8.根据权利要求1所述的集成硅光子波分解复用器，其中，所述波分复用器是中阶梯光栅。


9.根据权利要求1所述的集成硅光子波分解复用器，其中，所述波分复用器是阵列波导光栅。


10.根据权利要求1所述的集成硅光子波分解复用器，其中，所述输入波导的衍射角在15度与40度之间。


11.根据权利要求1所述的集成硅光子波分解复用器，其中，所述输出波导的衍射角在15度与40度之间。


12.一种集成硅光子波分解复用器，包括：
第一层，其具有第一有效折射率n1，
输入端口，所述输入端口光学...

【专利技术属性】
技术研发人员：丹尼尔·马哈格里夫特，罗英，李珍亨，林诗韵，
申请(专利权)人：菲尼萨公司，
类型：发明
国别省市：美国;US