光学器件及其形成方法技术

本发明专利技术涉及光学器件及其形成方法。在一些实施例中，本公开涉及一种具有布置在衬底上方的第一波导和第二波导的器件。第一波导具有第一输入端子和第一输出端子，其中第一输入端子配置成接收光。第二波导横向布置在第一波导旁边，且具有第二输入端子和第二输出端子。第二波导的第二输入端子配置成接收光。第一波导进一步包含具有与第一波导的周围部分不同的结构的第一部分。第二波导进一步包含具有与第二波导的周围部分不同的结构的第二部分。第一波导在第一部分和第二部分处与第二波导以最大距离间隔开。距离间隔开。距离间隔开。

【技术实现步骤摘要】
光学器件及其形成方法


[0001]本专利技术实施例涉及一种光学器件及其形成方法。

技术介绍

[0002]光学电路可包括多种光子功能/器件和光波导。光波导配置成以最小衰减将光从集成芯片(integrated chip；IC)上的第一点限制和引导到IC上的第二点。光波导可布置成彼此接近以使得光可在邻近光波导之间分割和/或转移。光波导还可配置成选择性地改变穿过光波导的光的相位、波长、频率和/或其它特性。

技术实现思路

[0003]根据本专利技术的实施例，一种光学器件包括：第一波导，布置在衬底上方且具有第一输入端子和第一输出端子，其中第一输入端子配置成接收光；以及第二波导，布置在衬底上方、横向地位于第一波导旁边，且具有第二输入端子和第二输出端子，其中第二输入端子配置成接收光；其中第一波导进一步包括具有与第一波导的周围部分不同的结构的第一部分，其中第二波导进一步包括具有与第二波导的周围部分不同的结构的第二部分，其中第一波导在第一部分和第二部分处与第二波导以最大距离间隔开，且其中第一部分和第二部分配置成分别调整行进穿过第一波导和第二波导的光的相位。
[0004]根据本专利技术的实施例，一种光学器件包括：输入端子，配置成接收入射光；第一波导，具有耦合到输入端子的第一输出端子且包括具有与第一波导的周围部分不同的结构的第一相位匹配部分；以及第二波导，光学耦合到第一波导且具有耦合到输入端子的第二输出端子且包括具有与第二波导的周围部分不同的结构的第二相位匹配部分，其中第一相位匹配部分与第二相位匹配部分间隔开，且其中第一波导和第二波导配置成基于偶合比分割入射光，使得离开第一输出端子和第二输出端子的光具有比入射光的功率更低的功率，其中第一相位匹配部分配置成调整行进穿过第一相位匹配部分的光的相位，且其中第二相位匹配部分配置成调整行进穿过第二相位匹配部分的光的相位。
[0005]根据本专利技术的实施例，一种光学方法包括：在衬底上方形成光传输层，其中光传输层包括配置成传输光的材料；在光传输层上方形成第一掩模结构，其中第一掩模结构包括与第二部分间隔开的第一部分，其中第一部分和第二部分在输入部分处彼此接触；进行第一去除工艺以去除光传输层的未经第一掩模结构覆盖的部分，由此在输入端子处形成彼此接触的第一波导和第二波导；以及形成包括与第一波导的周围部分不同的结构的第一波导的第一相位匹配部分；以及形成包括与第二波导的周围部分不同的结构的第二波导的第二相位匹配部分。
附图说明
[0006]当结合附图阅读时，从以下详细描述最好地理解本公开的各方面。应注意，根据业界中的标准惯例，各种特征未按比例绘制。实际上，为了论述清楚起见，可任意增大或减小
各种特征的尺寸。
[0007]图1示出包括光学耦合到第二波导的第一波导的光学器件的一些实施例的俯视图，其中第一波导和第二波导各自包括具有变化宽度的部分以稳定第一波导和第二波导的耦合比。
[0008]图2示出波导结构的基本上稳定的耦合比的一些实施例的曲线图。
[0009]图3A至图3E和图4示出图1中呈现的第一波导和第二波导的变化宽度的一些较详细视图的各种视图。
[0010]图5示出包括光学耦合到第二波导的第一波导的光学器件的一些实施例的俯视图，其中第一波导和第二波导各自包括具有与第一波导和第二波导的周围部分不同的材料的部分以稳定第一波导和第二波导的耦合比。
[0011]图6示出包括光学耦合到第二波导的第一波导的光学器件的一些实施例的俯视图，其中第一波导和第二波导各自包括具有波导材料的多个子区段的部分以稳定第一波导和第二波导的耦合比。
[0012]图7至图9示出第一波导和第二波导的一些其它实施例的俯视图，所述第一波导和第二波导包括具有彼此不同以及与第一波导和第二波导的周围部分不同的结构的相位匹配部分以稳定第一波导和第二波导的耦合比。
[0013]图10至图17B示出形成光学耦合到彼此且包括相位匹配部分以提高第一波导和第二波导的稳定性的第一波导和第二波导的方法的一些实施例的各种视图。
[0014]图18示出与图10至图17B的方法相对应的方法的一些实施例的流程图。
具体实施方式
[0015]以下公开提供用于实施所提供的主题的不同特征的许多不同实施例或实例。下文描述组件和布置的特定实例来简化本公开。当然，这些仅为实例且并不意图为限制性的。举例来说，在以下描述中，第一特征在第二特征上方或第二特征上的形成可包含第一特征与第二特征直接接触地形成的实施例，且还可包含可在第一特征与第二特征之间形成额外特征从而使得第一特征与第二特征可不直接接触的实施例。另外，本公开可在各种实例中重复附图标号和/或字母。此重复是出于简单和清楚的目的，且本身并不指示所论述的各种实施例和/或配置之间的关系。
[0016]另外，为易于描述，本文中可使用例如“在
…
下面”、“在
…
下方”、“下部”、“在
…
上方”、“上部”等空间相对术语来描述如诸图中所示出的一个元件或特征与另一(些)元件或特征的关系。除图式中所描绘的定向外，空间相对术语意图涵盖器件在使用或操作中的不同定向。装置可以其它方式定向(旋转90度或处于其它定向)，且本文中所使用的空间相对描述词可同样相应地进行解译。
[0017]光子器件是关于入射到光子器件上的光子(例如，光)的传输和/或处理。光子器件包括波导，所述波导引导或“路由”光穿过光子器件。这种器件可传输包括许多频率的宽带光。在一些情况下，光子器件包括布置在第二波导旁边的第一波导，所述第二波导充当耦合器和/或分路器以分别耦合和/或分割在第一波导和第二波导之间的行进和行进穿过第一波导和第二波导的光以用于数据处理。第一波导和第二波导可共用相同的输入，但具有不同的输出。在分路器器件中，离开输出的光具有与输入光不同的功率，使得分路器器件可将
功率分配到整个光子器件的不同部分。分路器器件可用于各种应用，例如用于数据传输的收发器、医疗应用中的生物传感器、汽车中的光探测和测距(light detection andranging；LiDAR)以及国防或航天工业中的陀螺仪。
[0018]光的分割取决于耦合比，所述耦合比指示光在分路器器件中的输出功率和输入功率之间的关系。耦合比至少取决于波导的设计(例如，材料、间隔尺寸等)和行进穿过波导的光的频率。为了降低耦合比对光的频率的变化和在波导的设计中由于制造公差而自然出现的变化的敏感性，使用包括各种机制改变波数且实现相位匹配的多级定向耦合器。通常，多级定向耦合器需要具有增加的长度的波导来匹配耦合比的一些相位判据，这最终占用衬底上的大量空间。
[0019]本公开的各种实施例涉及频率和工艺不敏感定向耦合器的更紧凑设计，所述定向耦合器配置成以极少或不依赖于频率或工艺的耦合比分割宽带光。频率和工艺不敏感定向耦合器的每一波导包括具有与波导的其余部分不同的结构 (例如，尺寸、间隔、材料等)相位匹配部分，以实现相位匹配。因此，即使波导中的一或多个的结构由于制造公差本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种光学器件，包括：第一波导，布置在衬底上方且具有第一输入端子和第一输出端子，其中所述第一输入端子配置成接收光；以及第二波导，布置在所述衬底上方、横向地位于所述第一波导旁边，且具有第二输入端子和第二输出端子，其中所述第二输入端子配置成接收光；其中所述第一波导进一步包括具有与所述第一波导的周围部分不同的结构的第一部分，其中所述第二波导进一步包括具有与所述第二波导的周围部分不同的结构的第二部分，其中所述第一波导在所述第一部分和所述第二部分处与所述第二波导以最大距离间隔开，且其中，所述第一部分和所述第二部分配置成分别调整行进穿过所述第一波导和所述第二波导的光的相位。2.根据权利要求1所述的光学器件，其中所述第一波导的所述第一部分横向地位于所述第二波导的所述第二部分旁边。3.根据权利要求1所述的光学器件，其中所述第一波导的所述第一部分在所述第一波导的所述第一部分的整个长度上具有可变宽度，而所述第一波导的所述周围部分在所述第一波导的所述周围部分的长度上具有恒定宽度，且其中所述第一波导的所述第一部分与所述第二波导的所述第二部分不对称。4.根据权利要求1所述的光学器件，其中所述第一波导的所述第一部分包括与所述第一波导的所述周围部分不同的材料。5.根据权利要求1所述的光学器件，其中所述第一波导的所述第一部分包括所述第一波导的多个间隔开的子区段，而所述第一波导的所述周围部分各自包括连续连接的半导体结构。6.根据权利要求1所述的光学器件，其中所述第一波导的所述第一部分和所述第二波导的所述第二部分具有相同的结构。7.一种光学器件，包括：输入端子，配置成接收入射光；第一波导，具有耦合到所述输入端子的第一输...

【专利技术属性】
技术研发人员：徐敏翔，汤承哲，卢皓彦，徐英杰，
申请(专利权)人：台湾积体电路制造股份有限公司，
类型：发明
国别省市：