波导耦合器制造技术

本发明专利技术涉及波导耦合器。示例器件包括：基板，其包括具有波导折射率(RI

【技术实现步骤摘要】
波导耦合器


[0001]本说明书总体上涉及电信器件，并且具体地涉及具有厚上包层的绝缘体上光纤到硅(SOI)光子波导耦合器。

技术介绍

[0002]进出在光子集成结构中的波导的光耦合可能具有降低的效率，这是因为光在该结构的与封装波导的氧化物以及波导和基板之间的绝缘层对接的边缘处泄漏出光波导。损耗主要是由于波导、绝缘层和封装氧化物之间的折射率的差异造成的；当使用硅基板时，损耗可能特别严重。
[0003]2018年10月23日公布的美国专利No.10,107,960(其内容通过引用并入本文)描述了一种器件，该器件包括具有邻近边缘形成的开口的基板、跨开口和其上的波导形成桥的绝缘体层(例如，氧化物材料、热氧化物材料、氮化物材料等)。与绝缘体折射率匹配的光学环氧树脂位于开口中。波导在边缘处的至少一个锥形区域上的任何封装绝缘体和/或氧化物和/或氮化物使用例如蚀刻技术被替换为光学环氧树脂，以去除封装绝缘体。光学环氧树脂的厚度被选择为包含从锥形区域中的波导泄漏的光学信号。用折射率匹配的环氧树脂替换邻近锥形区域的基板和封装绝缘体可以减少由于绝缘体和基板之间以及绝缘体和封装绝缘体之间的折射率的差异导致的损耗。

技术实现思路

[0004]如本文所述，提出了一种光纤到SOI光子波导耦合器，其使用厚上包层来支持将光短暂耦合到子波导中。
[0005]在此阐述的波导耦合器的优点是它消除了底切掩埋氧化物层的任何要求，例如在美国专利No.10,107,960中所要求的，导致波导耦合器的简单制造。
[0006]本说明书的一个方面提供了一种器件，该器件包括：基板，所述基板包括具有波导折射率的波导材料；第一氧化物材料层，所述第一氧化物材料层在所述基板上，所述第一氧化物材料层具有低于所述波导折射率的第一折射率；光波导，所述光波导在所述第一氧化物材料层上，所述光波导包括具有所述波导折射率的所述波导材料；第二氧化物材料层，所述第二氧化物材料层在所述光波导和所述第一氧化物材料层上，所述第二氧化物材料层具有大于所述第一折射率且小于所述波导折射率的第二折射率，所述第一氧化物材料层、所述光波导和所述第二氧化物材料层形成用于光耦合的端面，并且所述光波导从所述端面向内延伸且有效折射率从所述端面起增加；以及折射率匹配材料，所述折射率匹配材料在所述第二氧化物材料层上，所述折射率匹配材料至少封装所述第二氧化物材料层和所述端面，所述折射率匹配材料的相应折射率是大约与所述第一折射率匹配的折射率。
[0007]本说明书的一个方面提供了一种方法，该方法包括：提供一种器件，所述器件包括：基板，所述基板包括具有波导折射率的波导材料；第一氧化物材料层，所述第一氧化物材料层在所述基板上，所述第一氧化物材料层具有低于所述波导折射率的第一折射率；光
波导，所述光波导在所述第一氧化物材料层上，所述光波导包括具有所述波导折射率的所述波导材料；第二氧化物材料层，所述第二氧化物材料层在所述光波导和所述第一氧化物材料层上，所述第二氧化物材料层具有大于所述第一折射率且小于所述波导折射率的第二折射率，所述第一氧化物材料层、所述光波导和所述第二氧化物材料层形成用于光耦合的端面，并且所述光波导从所述端面向内延伸且有效折射率从所述端面起增加；并且用折射率匹配材料至少封装所述第二氧化物材料层和所述端面，所述折射率匹配材料的相应折射率是大约与所述第一折射率匹配的折射率。
附图说明
[0008]为了更好地理解本文所述的各种示例并更清楚地显示它们可以如何实施，现在将仅以示例的方式参考附图，其中：
[0009]图1示出了根据非限制性示例的波导耦合器的示意图。
[0010]图2示出了根据非限制性示例的图1的器件的光波导的锥形结构。
[0011]图3示出了根据进一步非限制性示例的图1的器件的光波导的调制锥形结构。
[0012]图4示出了根据进一步非限制性示例的在被组装时的图1的器件100的透视图，并且还示出对准结构。
[0013]图5示出了根据进一步非限制性示例的具有图4的对准结构的图1的器件100的端视图。
[0014]图6示出了根据进一步非限制性示例的用于制造波导耦合器件的方法。
[0015]本领域技术人员将想到，图中的元件是为了简单和清楚而示出的，并且不必须按比例绘制。例如，图中的一些元件的尺寸可能相对于其它元件被放大，以帮助提高对本专利技术的实施方式的理解。
[0016]器件和方法组件在附图中适当地由常规符号表示，仅示出了与理解本专利技术的实施方式相关的那些具体细节，以免使本公开内容模糊，这些细节对于受益于本说明书的本领域普通技术人员来说是显而易见的。
具体实施方式
[0017]参考图1，示出了用于将光传输到单模光纤102或从单模光纤102传输到具有低损耗的绝缘体上硅(SOI)波导的光耦合器件100，但应理解，任何合适的绝缘体上半导体材料都在本说明书的范围内。器件100被理解为被示意性地示出，所示出的视图表示器件100的横截面，例如穿过与器件100的多层和光纤102垂直相交的平面，并且特别是与器件100的相应光波导和光纤102垂直相交的平面。
[0018]器件100包括五个光半导体或介电层：基板104、第一氧化物材料层106、光波导108、第二氧化物材料层110以及折射率匹配材料112。接下来将描述这些层。
[0019]初始层包括基板104，基板104包括具有波导折射率RI
WG
的波导材料。在一些示例中，基板104可以包括硅(Si)和/或由硅(Si)制成，并且可以通俗地称为SOI柄。
[0020]第一氧化物材料层106在基板104“上方”和/或之上。第一层106具有低于波导折射率RI
WG
的第一折射率RI1。第一氧化物材料层106可以包括一层氧化硅(SiO2)电介质(例如，掩埋绝缘体氧化物)。因此，第一氧化物材料层106可以包括基板104的材料的氧化物。还应
理解，如本文所使用的，对一层(等)在另一层“之上”的参考使用基板104作为最底参考层；例如，假设基板104是最低层和/或最底层，本文所述的层可以在另一层之上。
[0021]光波导108通常位于第一氧化物材料层106上，光波导108包括具有波导折射率RI
WG
的波导材料。换句话说，光波导108可以包括与基板104相同的波导材料，因此可以包括硅波导层。此外，光波导108可以被称为在第一层106的“掩埋绝缘体氧化物”“上方”或“之上”。光波导被理解为具有适于引导光进出器件100的横截面形状，例如进出器件100内的一个或多个光学组件(未示出)，诸如调制器或解调器等。下面参考图2和图3更详细地描述光波导108的形状。然而，应当理解，光波导108的宽度通常比光学材料的第一层106窄(例如，在进入或离开图1的页面的方向上)。
[0022]第二氧化物材料层110(例如，与第一层106相同的光学材料)通常位于光波导108和第一氧化物材料层106上，第二氧化物材料层110具有大于第本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种器件，所述器件包括：基板，所述基板包括具有波导折射率的波导材料；第一氧化物材料层，所述第一氧化物材料层在所述基板上，所述第一氧化物材料层具有低于所述波导折射率的第一折射率；光波导，所述光波导在所述第一氧化物材料层上，所述光波导包括具有所述波导折射率的所述波导材料；第二氧化物材料层，所述第二氧化物材料层在所述光波导和所述第一氧化物材料层上，所述第二氧化物材料层具有大于所述第一折射率且小于所述波导折射率的第二折射率，所述第一氧化物材料层、所述光波导和所述第二氧化物材料层形成用于光耦合的端面，并且所述光波导从所述端面向内延伸且有效折射率从所述端面起增加；以及折射率匹配材料，所述折射率匹配材料在所述第二氧化物材料层上，所述折射率匹配材料至少封装所述第二氧化物材料层和所述端面，所述折射率匹配材料的相应折射率是大约与所述第一折射率匹配的折射率。2.根据权利要求1所述的器件，其中，所述波导材料和所述光波导包括硅，并且所述氧化物材料包括氧化硅。3.根据权利要求1所述的器件，所述器件还包括：对准结构，所述对准结构从所述端面向外延伸，所述对准结构被配置成使光纤的光纤端面在所述端面处关于所述第二氧化物材料层大致居中，使得来自所述光纤的光在所述端面处进入所述第二氧化物材料层，或者来自所述第二氧化物材料层的相应光在所述光纤端面处进入所述光纤。4.根据权利要求3所述的器件，其中，所述对准结构包括从所述端面向外延伸的V形槽。5.根据权利要求1所述的器件，其中，所述光波导是锥形的并且宽度从所述端面向内增加。6.根据权利要求1所述的器件，其中，所述光...

【专利技术属性】
技术研发人员：R，
申请(专利权)人：拉诺沃斯公司，
类型：发明
国别省市：