集成光吸收器制造技术

集成光吸收器包含集成在光学芯片中的光腔（２），所述腔（２）具有基本上平行于芯片放置的上壁（３Ａ）和下壁以及在它们之间延伸的外壁（３Ｂ），并在外壁上（３Ｂ）有用于接收拟被比如拱肋波导（１）吸收之光的光输入端。至少一些壁具有光吸收特性，使所述光腔（２）被成型为通过光输入端进入光腔（２）的大部分光经过多重反射，并被光腔（２）的壁吸收。本发明专利技术描述了圆形和星形光腔（２）。（*该技术在2018年保护过期，可自由使用*）

【技术实现步骤摘要】

本专利技术涉及集成光吸收器，特别涉及一种在硅芯片上形成的光吸收器。
技术介绍
集成波导电路系统的某些特征需要以受到控制的方式发射(dumping)或者吸收光。要把光限定为不透射入波导基底且不反射回入射处的波导。对于以涂有抗反射的成角度面的波导而言，存在低反射终端。但，由于光是射入基底而不是被吸收，所以它们不适于发射光束。专利技术的公开本专利技术提供一种包含集成在光学芯片中之光腔的集成光吸收器，所述光腔由基本上平行于芯片放置的上壁和下壁以及在它们之间延伸的外壁所限定，并在外壁上有一个用来接收拟被吸收之光的光输入端口，至少一些壁具有光吸收特性，将所述光腔设置成使通过光输入端口进入光腔的大部分光经过多重反射，使之被限定在该腔中并被腔的壁所吸收。在这里用作参考的“上”和“下”可理解成相对于图5所示芯片的方向，而不限制为相对于重力方向。从以下的描述以及所附的详述权利要求将使本专利技术的优点和光学特征变得更加明显。附图的简要说明以下将参考附图，仅作为举例进一步描述本专利技术，其中附图说明图1是本专利技术集成光吸收器第一实施例的平面示意图；图2是本专利技术集成光吸收器第二实施例的平面示意图；图3是本专利技术集成光吸收器第三个实施例的平面示意图；图4是本专利技术集成光吸收器第四个实施例的平面示意图；图5是说明有如图1所示之集成光吸收器如何形成在基底中的透视图。实现本专利技术的最佳方式各图示出的集成光吸收器，其中允许集成波导1、如形成在硅绝缘体芯片上的拱肋波导(或屋脊波导)的光，从波导1的一端透射入集成在该芯片上的密封光腔2。光腔2由基本上平行于芯片平面(图5中示为上壁3A)的上壁和下壁以及在它们之间延伸的基本垂直于该芯片平面的外壁3B所限定。如下所述，至少一些限定光腔2的壁最好具有光吸收特性，并将所述光腔设置成从波导散射进入光腔2的大部分光经过在其中的多重反射被光腔2的壁所吸收。最好将光腔的外壁3B设置成减少那种被反射之前只有少量光反射回到波导1中的光光量。最好使光腔的上壁3A和外壁3B涂以光吸收材料。在硅绝缘体芯片中，下壁包含其上形成光腔2和波导1之硅层与其下的比如硅二极管绝缘层之间的交界面。光通过外壁3B上的光输入部分进入光腔2。按照所示出的布置，还包含外壁3B与拱肋波导1之间的连接。但在其他布置中(未显示)可包括允许光从其它光源，如光纤进入的部分外壁3B。图1-4说明光腔2的四种可能形式。图1表示圆形光腔的最基本形式。这是制造起来最为简单的形状，但其缺点在于沿波导的光轴进入光腔2的光通过一次反射将从正对光输入端方向的腔壁反射回波导。也存在只包含有三次或四次反射的其他路径，通过这样的反射可使光被反射回到输入端。然而，大多数路径需要光在返回到波导1之前经过多次反射，以致反射回波导1的光被大大削弱。可用多边多角形的光腔2代替圆形光腔。图2表示与图1相似的设置，只是在光输入端的正对面的光腔外壁上设有轴向的尖峰4。尖峰4使沿波导光轴入射的光散射并阻止光直接反射回波导1，因此消除了光被反射回波导1的最大因素。这个原理可从形成包含一列尖峰的光腔得到引申，使得光腔具有多向的星的形状。所述尖峰指向光腔2的中心区域或向着光输入端。图3示出这样一个腔，其中组成该光腔的星形外壁基本上是直的。采用这样的光腔，光经过少量的反射而能被反射回输入端的仅有路径是包括从尖峰的底部5或顶部6的反射。该星形可以有任意数量的尖峰，首选至少有六个尖点，至少有十一个尖点尤好(如图3所示)。可通过使点5的外壁3B弯曲，采用如图所示基本为抛物线的截面。进一步增加一种典型光束在两个尖峰6之间，也即在星形的一个点5出现之前经过的反射次数。通过在组成星形的较大尖峰之间，即在星形的尖点5处设置较小的尖峰，可使图3和图4所示的设置得到进一步的改进，以进一步减少从该处的反射。这个过程可以继续在较小的尖峰之间形成更微小的尖峰等充分细碎的形式。参照上述，光腔2的外壁可以包括尖峰旁的突起或其它的不规则形状。该光吸收腔可以包含一系列较大的不规则形状，它们之间有较小的不规则形状，进而在这些较小不规则形状之间有更小的不规则形状，如此成为更细碎的形式。在所述的各设置中，本专利技术通过安排使光在光吸收腔中经过多重反射并在每次反射时衰减使光被耦合回波导的可能性最小。应该说明的是光腔的形状越复杂，制造越困难。在大多数应用时，在衰减程度或所需的吸收与简单化和设计成本之间采取一个折中的方案。图5示出如图1所示之集成光吸收器是如何制造的。该图表示拱肋波导1和通过刻蚀基底周围区域而形成一个圆形的光吸收腔2。光腔2和波导1因此而被均匀地形成。以这种方式限定的光腔2的形状，除去其上的所有氧化物，腔光最好涂敷有光吸收材料，比如直接在上附着材料，与硅紧密接触。光腔的上壁3A和外壁3B因此涂敷有光吸收材料。可以按类似的方式形成图2-3所示的其它光腔形式。光吸收材料可以是金属涂层，例如一般为1-2微米厚的铝，或者比如由在元件封装时用的环氧树脂或聚合物材料所形成的如红外吸收球形顶(glob top)的其它光吸收材料。如上所述，所述光吸收器可形成于硅绝缘体芯片上，该硅绝缘体芯片包含由绝缘层与硅基底分离的硅上层，如有代表性的硅二极管。该波导1和光吸收腔2在硅的上层被蚀刻。权利要求1.一种包含集成在光学芯片中之光腔的集成光吸收器，所述光腔由基本上平行于芯片放置的上壁和下壁以及在它们之间延伸的外壁所限定，并在外壁上有一个用来接收拟被吸收之光的光输入端，至少一些所述的壁具有光吸收特性，将所述光腔设置成使通过光输入端口进入光腔的大部分光经过多重反射，使之被限定在所述腔中并被腔的壁所吸收。2.一种如权利要求1的集成光吸收器，其特征在于所述外壁被设置成减少那种被反射之前只有少量光回到输入端口的光量。3.一种如权利要求2所述的集成光吸收器，其特征在于所述光腔基本上呈圆形或多边的多角形。4.一种如权利要求3所述的集成光吸收器，其特征在于所述光腔基本上呈多向星的形状。5.一种如权利要求4所述的集成光吸收器，其特征在于组成星形的外壁基本上在一个平面上。6.一种如权利要求4所述的集成光吸收器，其特征在于组成星形的外壁是弯曲的，最好基本为抛物线的截面。7.一种如权利要求4、5或6所述的集成光吸收器，其特征在于星形至少有六个尖点，最好为至少十一个尖点。8.一种如权利要求4-7任一项所述的集成光吸收器，其特征在于在星形的每个尖点内设置指向光腔中心区域或光输入端口的尖峰。9.一种如前述任一项权利要求所述的集成光吸收器，其特征在于所述尖峰设在位于正对光输入端的光腔壁上，以减少从此处直接回到输入端口的反射。10.一种如前述任一项权利要求所述的集成光吸收器，其特征在于光腔的外壁包含一系列较大的不规则形状，它们之间有较小的不规则形状，在较小不规则形状之间还以更细碎的形式提供更小的不规则形状。11.一种如前述任一项权利要求所述的集成光吸收器，其特征在于通过除去其上形成有光腔的基底周围区域限定所述光腔。12.一种如权利要求11所述的集成光吸收器，其特征在于包含在同样基底中形成的肋形波导，用于使将要被吸收的光传输到光腔的光输入端口。13.一种如权利要求11或12所述的集成光吸收器，其特征在于它形成在一个硅层中。14.一种如权利要求13所述的集成光吸收器，其特征在于它形成在一个硅绝缘本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种包含集成在光学芯片中之光腔的集成光吸收器，所述光腔由基本上平行于芯片放置的上壁和下壁以及在它们之间延伸的外壁所限定，并在外壁上有一个用来接收拟被吸收之光的光输入端，至少一些所述的壁具有光吸收特性，将所述光腔设置成使通过光输入端口进入光腔的大部分光经过多重反射，使之被限定在所述腔中并被腔的壁所吸收。

【技术特征摘要】
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【专利技术属性】
技术研发人员：CP巴雷特，SM巴克斯特，
申请(专利权)人：布克哈姆技术公共有限公司，
类型：发明
国别省市：GB[英国]