一种光波导电路，包括：形成在衬底上的下包层；形成在下包层上以将下包层分隔成第一部分和第二部分的第一光波导；形成在第一部分上的第二光波导，该第二光波导包括指向第一光波导的侧面的梢端部分，该梢端部分以渐缩的方式变窄；以及形成在第二部分上的第三光波导，该第三光波导包括指向第二光波导的梢端部分的梢端部分，该第三光波导的梢端部分以渐缩的方式变窄。
【技术实现步骤摘要】
本专利技术涉及一种电路结构中的交叉部分的光波导结构，在该电路结构 的 一部分中光波导基本上彼此交叉。
技术介绍
随着对可以使用硅LSI的成熟工艺技术的硅光子学的研究的t艮，近 年来，有可能实现非常精细的、且甚至在锐弯处产生低损耗的光波导。因 此，使得发射/接收模块和用于光通信的系统的小型化和低功耗、以及将光 互连引入和集成到硅LSI成为可能。这种光波导的潜在的候选物是硅(Si) 窄线波导，该硅窄线波导可以通过相对比较简单的技术形成在绝缘体上硅 (SOI)衬底上。为了在满足对信号量和通信速度的日益要求的同时抑制成本，重要的 是，提高光波导电路的集成度。因此，要求波导不仅平行地布置而且彼此 交叉。然而，在以Si窄线波导为代表的光波导中，已知的是，分别传播通 过彼此交叉的两个或更多个波导的信号光被散射和反射，并且在交叉部分 中相互干涉，从而引起高损耗或串扰。设计必须形成很多交叉部分的光波 导电路是困难的。在常规交叉光波导电路中，例如，两个Si窄线波导彼此交叉，并且， 信号光传播越过交叉部分。此时，在交叉部分出现光的散射、反射、干涉 和串扰，所以，在信号光之一的传播特性方面可能会出现约1.5dB的损耗5和-9.2dB的串扰。由于该部分具有点对称结构，所以在这两个交叉波导中的传播光信号中自然产生这种高的损耗和串扰。另一方面，也已知有一种技术，其中，例如，在交叉部分中的波导形成为卵形，从而降低损耗和串扰的水平(例如，参见非专利文献1)。在此结构中，交叉部分中的光散射被抑制，并且，能实现优异的传播，其中，在卵形波导中传播的信号光中出现约0.1 dB的损耗和-25 dB的串扰。然而，在此结构中，与常规结构相比而言，没有形成为卵形的光波导的传播特性被削弱，从而导致损耗和串扰高。而且，该非专利文献描述了，当试图将卵形结构应用到这两个交叉波导以降低波导中的信号光的损耗时，损耗为1.2 dB或者在1.5dB附近的水平，在没有采用对策的情况下得到1.5dB的损耗。但是，在该结构中，考虑到这两个交叉光波导的传播特性几乎不能都得到改善，也就是说，只有一个交叉光波导的传播特性可以得到改善。通过具有这样特性的交叉光波导几乎不能实现要求很多交叉部分的光互连的高密度集成。在光波导彼此交叉的部分中，不仅使得在一个波导中传播的信号光难以以低损耗、低串扰传播，而且使得在这些波导中传播的所有的信号光都难以以低损耗、低串扰传播。当在这些波导中传播的所有的信号光都不能以低损耗、低串扰传播时，在电路设计中几乎不能包含交叉部分，从而降低了电路设计的自由度，并阻止光互连的高密度集成。
技术实现思路
本专利技术提供一种光波导电路，该光波导电路包括形成在衬底上的下包层；第一光波导，其形成在下包层上以将下包层分隔成第一部分和第二部分；形成在第一部分上的第二光波导，该第二光波导包括指向第一光波导的侧面的梢端部分，该梢端部分以渐缩的方式变窄；以及形成在第二部分上的第三光波导，该第三光波导包括指向第二光波导的梢端部分的梢端部分，该第三光波导的梢端部分以渐缩的方式变窄。附图说明可以参照附图详细地描述实施例，在附图中图l是示出本专利技术中的交叉光波导结构的视图2是示出第一实施例中的交叉光波导结构的透视图3是示出第一实施例中的交叉光波导结构的截面图4A-4C是示出在第一实施例的交叉光波导中光传播的方式的视以及图5是示意性地示出第二实施例中的光波导电路的配置的视图。具体实施例方式在下文中，将参照附图详细地描述本专利技术。首先，将参照附图描述本专利技术的光波导的波导原理。在本专利技术中，如图1所示，下包层13形成在衬底(未示出)上，光波导7， 8形成在下包层13的一部分中。光波导7， 8形成交叉部分，并且没有直接相互接触，因为光波导7在交叉部分中中断了，在该交叉部分中所述波导相互交叉。光波导7在中断部分中的梢端^J己置为渐缩结构9，10，该渐缩结构9, 10分别朝向交叉部分变窄。分别在渐缩结构9, 10上形成上包层14，该上包层14的折射率比下包层13的折射率高。才艮据本专利技术，利用这样配置的交叉波导结构使得在光波导7中传播的信号光ll不能在具有较高折射率的光波导7中传播，因为在渐缩结构9中光约束功能逐渐变弱，从而该信号光部分地耦合到具有较低折射率的下包层13。其后，该信号光11在下包层13中传播，但是被引导为与光波导7平行地传播而没有被漫射，因为在该下包层13上沿着光要传播的方向形成了其折射率比下包层13的折射率高的上包层14。在下包层13中传播的信号光11经过渐缩结构10中的交叉部分之后，该信号光部分地耦合到波导7，在该渐缩结构10中，光约束效应逐渐增加，该波导7是具有较高折射率的芯层。以这样的方式，该信号光11可以再次在波导7中传4番越过波导交叉部分，而没有直接与光波导8接触。因为信号光如上所述的那样被一次地传输到另一层，所以，本专利技术成功地防止在交叉部分中出现这样的状态其中，两种信号光直接重叠，从而彼此干涉。因此，光波导8甚至在交叉部分中也可以具有与通常的线性波导结构严格相同的结构，从而在波导8中传播的信号光12在交叉部分中基本上不产生损耗和串扰。另一方面，就在中断的光波导7中传播的信号光ll而言，由于该信号光在交叉部分中的散射和反射所引起的损耗可以被大大地降低，而且由于信号光的干涉和交叉所引起的串扰也可以被急剧地降低。然而，此时，由于信号光11在交叉部分中的层间运动所引起的损耗作为一种在传统技术中没有产生的新损耗产生。由于经过交叉部分的层间运动引起的损耗为约1,5至2dB，基本上等于传统技术中的值或1.5 dB。当将针对光波导7中的信号光11而言的交叉部分的传播特性与传统技术中的进行比较时，产生了基本上等于传统技术的损耗，并且，可以将串扰基本上降低到零。在本专利技术的交叉光波导结构中，如上所述，信号光之一的损耗和串扰可以基本上降低到零，并且另一个信号光可以在使串扰基本上为零的同时传播。因此，本专利技术可以提供远优于传统结构的结构。在下文中，通过对特定实施例进行举例来参照附图详细地描述本专利技术。(第一实施例)图2是示意性地示出本专利技术第一实施例中的交叉光波导结构的透视图，图3是该结构的截面图。由Si02膜构成的下包层16形成在Si衬底15上，由Si制成的光波导17,18形成在下包层16的一部分中。信号光22， 23分别在这些波导中传播。下包层16的厚度为3 iam，光波导17， 18具有250 nm的厚度和450 nm的宽度。光波导17, 18形成交叉部分，并且没有直接相互接触，因为光波导17在交叉部分中中断了，在该交叉部分中光波导17,18相互交叉。光波导17在中断部分中的梢端净皮配置为渐缩结构19,20，该渐缩结构19，20分别朝交叉部分变窄。渐缩结构19，20具有200 pm的长度，变窄的、渐缩的梢端部分具有80 nm的宽度。渐缩结构19， 20的梢端部分被放置成与光波导18的相应侧壁形成50 pm的间隙。在图2中，为了容易理解，示例性 地示出了，光波导17， 18的交叉角为90度。然而，该角度不必一定为90 度。在本专利技术的交叉光波导结构中，不会出现在常规结构中观察到的信号 光在交叉部分中的反射和串扰。因此，不会发生损耗和串扰取决于交叉角 之差的增加和减少，并且，可以自由地设置交叉角。然而，本文档来自技高网...
【技术保护点】
一种光波导电路，包括： 形成在衬底上的下包层； 第一光波导，其形成在所述下包层上以将下包层分隔成第一部分和第二部分； 形成在所述第一部分上的第二光波导，该第二光波导包括指向所述第一光波导的侧面的梢端部分，该梢端部分以渐缩的方式变窄；以及 形成在所述第二部分上的第三光波导，该第三光波导包括指向所述第二光波导的梢端部分的梢端部分，该第三光波导的梢端部分以渐缩的方式变窄。
【技术特征摘要】
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【专利技术属性】
技术研发人员：桥本玲，吉田春彦，江崎瑞仙，
申请(专利权)人：株式会社东芝，
类型：发明
国别省市：JP[日本]
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