CN115113326B - 用于脊形到肋形波导芯过渡的光耦合器 - Google Patents
用于脊形到肋形波导芯过渡的光耦合器 Download PDFInfo
- Publication number
- CN115113326B CN115113326B CN202111393575.0A CN202111393575A CN115113326B CN 115113326 B CN115113326 B CN 115113326B CN 202111393575 A CN202111393575 A CN 202111393575A CN 115113326 B CN115113326 B CN 115113326B
- Authority
- CN
- China
- Prior art keywords
- waveguide core
- segments
- width dimension
- group
- core segment
- Prior art date
- Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
- Active
Links
- 230000003287 optical effect Effects 0.000 title claims abstract description 25
- 230000007704 transition Effects 0.000 title abstract description 8
- 238000004519 manufacturing process Methods 0.000 claims abstract description 8
- 230000003247 decreasing effect Effects 0.000 claims description 16
- 230000007423 decrease Effects 0.000 claims description 12
- 238000000034 method Methods 0.000 claims description 11
- 239000010410 layer Substances 0.000 description 34
- 238000012886 linear function Methods 0.000 description 8
- VYPSYNLAJGMNEJ-UHFFFAOYSA-N Silicium dioxide Chemical compound O=[Si]=O VYPSYNLAJGMNEJ-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 6
- 239000000463 material Substances 0.000 description 5
- 238000012887 quadratic function Methods 0.000 description 5
- 239000004065 semiconductor Substances 0.000 description 5
- 239000000758 substrate Substances 0.000 description 5
- 230000005855 radiation Effects 0.000 description 4
- 230000008878 coupling Effects 0.000 description 3
- 238000010168 coupling process Methods 0.000 description 3
- 238000005859 coupling reaction Methods 0.000 description 3
- 238000005530 etching Methods 0.000 description 3
- 239000012212 insulator Substances 0.000 description 3
- 230000000737 periodic effect Effects 0.000 description 3
- 235000012239 silicon dioxide Nutrition 0.000 description 3
- 239000000377 silicon dioxide Substances 0.000 description 3
- 230000005540 biological transmission Effects 0.000 description 2
- 239000007795 chemical reaction product Substances 0.000 description 2
- 230000005669 field effect Effects 0.000 description 2
- 229910021421 monocrystalline silicon Inorganic materials 0.000 description 2
- 230000008569 process Effects 0.000 description 2
- 238000012545 processing Methods 0.000 description 2
- 238000003672 processing method Methods 0.000 description 2
- 239000000047 product Substances 0.000 description 2
- 229910052581 Si3N4 Inorganic materials 0.000 description 1
- XUIMIQQOPSSXEZ-UHFFFAOYSA-N Silicon Chemical compound [Si] XUIMIQQOPSSXEZ-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- 229910000577 Silicon-germanium Inorganic materials 0.000 description 1
- LEVVHYCKPQWKOP-UHFFFAOYSA-N [Si].[Ge] Chemical compound [Si].[Ge] LEVVHYCKPQWKOP-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- 238000006243 chemical reaction Methods 0.000 description 1
- 238000005229 chemical vapour deposition Methods 0.000 description 1
- 238000004891 communication Methods 0.000 description 1
- 230000000295 complement effect Effects 0.000 description 1
- 150000001875 compounds Chemical class 0.000 description 1
- PMHQVHHXPFUNSP-UHFFFAOYSA-M copper(1+);methylsulfanylmethane;bromide Chemical compound Br[Cu].CSC PMHQVHHXPFUNSP-UHFFFAOYSA-M 0.000 description 1
- 230000001419 dependent effect Effects 0.000 description 1
- 239000003989 dielectric material Substances 0.000 description 1
- 230000006872 improvement Effects 0.000 description 1
- 238000003780 insertion Methods 0.000 description 1
- 230000037431 insertion Effects 0.000 description 1
- 230000010354 integration Effects 0.000 description 1
- 239000011229 interlayer Substances 0.000 description 1
- 239000013067 intermediate product Substances 0.000 description 1
- 229910044991 metal oxide Inorganic materials 0.000 description 1
- 150000004706 metal oxides Chemical class 0.000 description 1
- 238000012986 modification Methods 0.000 description 1
- 230000004048 modification Effects 0.000 description 1
- 238000000206 photolithography Methods 0.000 description 1
- 238000005498 polishing Methods 0.000 description 1
- 229920000642 polymer Polymers 0.000 description 1
- 229910052710 silicon Inorganic materials 0.000 description 1
- 239000010703 silicon Substances 0.000 description 1
- HQVNEWCFYHHQES-UHFFFAOYSA-N silicon nitride Chemical compound N12[Si]34N5[Si]62N3[Si]51N64 HQVNEWCFYHHQES-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- 239000000126 substance Substances 0.000 description 1
Classifications
-
- G—PHYSICS
- G02—OPTICS
- G02B—OPTICAL ELEMENTS, SYSTEMS OR APPARATUS
- G02B6/00—Light guides; Structural details of arrangements comprising light guides and other optical elements, e.g. couplings
- G02B6/24—Coupling light guides
-
- G—PHYSICS
- G02—OPTICS
- G02B—OPTICAL ELEMENTS, SYSTEMS OR APPARATUS
- G02B6/00—Light guides; Structural details of arrangements comprising light guides and other optical elements, e.g. couplings
- G02B6/10—Light guides; Structural details of arrangements comprising light guides and other optical elements, e.g. couplings of the optical waveguide type
- G02B6/12—Light guides; Structural details of arrangements comprising light guides and other optical elements, e.g. couplings of the optical waveguide type of the integrated circuit kind
- G02B6/122—Basic optical elements, e.g. light-guiding paths
- G02B6/1228—Tapered waveguides, e.g. integrated spot-size transformers
-
- G—PHYSICS
- G02—OPTICS
- G02B—OPTICAL ELEMENTS, SYSTEMS OR APPARATUS
- G02B6/00—Light guides; Structural details of arrangements comprising light guides and other optical elements, e.g. couplings
- G02B6/10—Light guides; Structural details of arrangements comprising light guides and other optical elements, e.g. couplings of the optical waveguide type
- G02B6/12—Light guides; Structural details of arrangements comprising light guides and other optical elements, e.g. couplings of the optical waveguide type of the integrated circuit kind
- G02B6/122—Basic optical elements, e.g. light-guiding paths
-
- G—PHYSICS
- G02—OPTICS
- G02B—OPTICAL ELEMENTS, SYSTEMS OR APPARATUS
- G02B6/00—Light guides; Structural details of arrangements comprising light guides and other optical elements, e.g. couplings
- G02B6/24—Coupling light guides
- G02B6/26—Optical coupling means
- G02B6/30—Optical coupling means for use between fibre and thin-film device
- G02B6/305—Optical coupling means for use between fibre and thin-film device and having an integrated mode-size expanding section, e.g. tapered waveguide
-
- G—PHYSICS
- G02—OPTICS
- G02B—OPTICAL ELEMENTS, SYSTEMS OR APPARATUS
- G02B6/00—Light guides; Structural details of arrangements comprising light guides and other optical elements, e.g. couplings
- G02B6/10—Light guides; Structural details of arrangements comprising light guides and other optical elements, e.g. couplings of the optical waveguide type
- G02B6/12—Light guides; Structural details of arrangements comprising light guides and other optical elements, e.g. couplings of the optical waveguide type of the integrated circuit kind
- G02B2006/12083—Constructional arrangements
- G02B2006/12097—Ridge, rib or the like
-
- G—PHYSICS
- G02—OPTICS
- G02B—OPTICAL ELEMENTS, SYSTEMS OR APPARATUS
- G02B6/00—Light guides; Structural details of arrangements comprising light guides and other optical elements, e.g. couplings
- G02B6/10—Light guides; Structural details of arrangements comprising light guides and other optical elements, e.g. couplings of the optical waveguide type
- G02B6/12—Light guides; Structural details of arrangements comprising light guides and other optical elements, e.g. couplings of the optical waveguide type of the integrated circuit kind
- G02B2006/12133—Functions
- G02B2006/12147—Coupler
-
- G—PHYSICS
- G02—OPTICS
- G02B—OPTICAL ELEMENTS, SYSTEMS OR APPARATUS
- G02B6/00—Light guides; Structural details of arrangements comprising light guides and other optical elements, e.g. couplings
- G02B6/02—Optical fibres with cladding with or without a coating
- G02B6/02295—Microstructured optical fibre
- G02B6/02314—Plurality of longitudinal structures extending along optical fibre axis, e.g. holes
- G02B6/02319—Plurality of longitudinal structures extending along optical fibre axis, e.g. holes characterised by core or core-cladding interface features
Landscapes
- Physics & Mathematics (AREA)
- General Physics & Mathematics (AREA)
- Optics & Photonics (AREA)
- Engineering & Computer Science (AREA)
- Microelectronics & Electronic Packaging (AREA)
- Power Engineering (AREA)
- Optical Integrated Circuits (AREA)
Abstract
本申请涉及用于脊形到肋形波导芯过渡的光耦合器，揭露用于光耦合器的结构和制造用于光耦合器的结构的方法。多个第一节段沿纵轴具有第一间隔布置，且多个第二节段在该多个第一节段和波导芯间沿该纵轴具有第二间隔布置。平板层具有分别连接到该多个第二节段的多个段。该多个第二节段具有第一厚度，且该平板层具有小于该第一厚度的第二厚度。
Description
技术领域
本发明涉及光子芯片，更具体地，涉及用于光耦合器的结构和制造用于光耦合器的结构的方法。
背景技术
光子芯片用于许多应用和***，包括数据通信***和数据计算***。光子芯片将波导、光开关、边缘耦合器和偏振器等光学组件以及场效应晶体管等电子组件集成到一个统一平台中。除其他因素外，布局面积、成本和运营开销可以通过这两种类型的组件的集成来减少。
光耦合器可用于光子芯片中，以在不同类型的波导芯之间传输光信号。波导芯之间的有效耦合需要从一个波导芯的模场分布(mode profile)转换为另一波导芯的模场分布。较差的模场重叠可能会导致在传输到非引导辐射模式(non-guided radiation mode)的期间发生耦合或在传输到不需要的引导辐射模式(guided radiation mode)的期间发生耦合。用于在不同波导芯之间传输光信号的常规光耦合器可以包括长而连续的锥形结构(taper)，其宽度从一个波导芯到另一波导芯逐渐变窄。
需要改进的用于光耦合器的结构和制造用于光耦合器的结构的方法。
发明内容
在本发明的一个实施例中，一种结构包括波导芯、沿纵轴具有第一间隔布置的多个第一节段(segment)、以及在该多个第一节段和该波导芯之间沿该纵轴具有第二间隔布置的多个第二节段。该结构还包括平板层(slab layer)，该平板层具有分别连接到该多个第二节段的多个段(section)。该多个第二节段具有第一厚度，且该平板层具有小于该第一厚度的第二厚度。
在本发明的一个实施例中，一种方法包括形成波导芯、形成沿纵轴具有第一间隔布置的多个第一节段、形成在该多个第一节段和该波导芯之间沿该纵轴具有第二间隔布置的多个第二节段、以及形成包括分别连接到该多个第二节段的多个段的平板层。该多个第二节段具有第一厚度，且该平板层具有小于该第一厚度的第二厚度。
附图说明
包含在本说明书中并构成本说明书一部分的附图示出了本发明的各种实施例，并且与上面给出的本发明的一般描述和下面给出的实施例的详细描述一起用于说明本发明的实施例。在附图中，相同的附图标记表示不同视图中的相同特征。
图1是根据本发明实施例的处理方法的初始制造阶段的结构的俯视图。
图2是大致沿图1中的线2-2截取的结构的截面图。
图2A是大致沿图1中的线2A-2A截取的结构的截面图。
图3和图3A分别是图2和图2A之后的处理方法的制造阶段的结构的截面图。
图4是根据本发明的替代实施例的结构的俯视图。
图5是根据本发明的替代实施例的结构的俯视图。
图6是根据本发明的替代实施例的结构的俯视图。
具体实施方式
请参考图1、2、2A，且根据本发明的实施例，用于光耦合器的结构10包括波导芯段12、多个节段14、被节段14覆盖并叠加在节段14上的波导芯段16、多个节段18、被节段18覆盖并叠加在节段18上的波导芯段20、以及波导芯段22。波导芯段12可以连接到波导芯24，波导芯段22可以连接到波导芯26，且结构10可以提供波导芯24和波导芯26之间的过渡(transition)。波导芯段12、节段14、波导芯段16、节段18、波导芯段20、以及波导芯段22可以沿纵轴28对齐地纵向设置。节段14、18和波导芯段16、20在结构10中纵向设置于波导芯段12和波导芯段22之间。节段14具有沿纵轴28的间隔布置，相邻节段14之间具有间隙。类似地，节段18具有沿纵轴28的间隔布置，相邻节段18之间具有间隙。在一个实施例中，结构10的长度可以在大约5微米到大约60微米的范围内。
节段14、18、波导芯段12、16、20、22和波导芯24、26可以位于介电层30上方。在一个实施例中，介电层30可以由二氧化硅组成。在一实施例中，介电层30可为绝缘体上硅衬底的埋入氧化层，且该绝缘体上硅衬底可进一步包含由半导体材料(例如，单晶硅)构成的处理衬底32。节段14、18、波导芯段12、16、20、22和波导芯24、26可以由诸如单晶硅的半导体材料构成，并且可以具有均匀的厚度T1。在一个替代实施例中，节段14、18、波导芯段12、16、20、22和波导芯24、26可以由不同的材料构成，该材料例如氮化硅、氮氧化硅、氮化铝、III-V化合物半导体材料、硅锗、锗、聚合物等。
在一个实施例中，节段14、18、波导芯段12、16、20、22和波导芯24、26可以通过光刻和蚀刻工艺从绝缘体上硅衬底的器件层图案化，而无需完全蚀刻穿透该器件层。平板层34的段36、37可以用一组单独的光刻和蚀刻工艺从与节段18、波导芯段22和波导芯26的侧面相邻的该器件层的被部分蚀刻的部分进行图案化。平板层34比节段18、波导芯段22和波导芯26薄，且在一个实施例中，平板层34的厚度明显小于节段18、波导芯段22和波导芯26的厚度。节段18各自具有与介电层30相邻的下部，且这些下部沿平板层34的整个厚度连接到平板层34的段36。波导芯段22和波导芯26各自具有与介电层30相邻的下部，且这些下部沿平板层34的整个厚度连接到平板层34的段37。节段18的间隙中的波导芯段20的下部与平板层34没有任何连接。平板层34也没有连接到波导芯段12、16、节段14和波导芯24。波导芯24界定脊形波导结构，且波导芯26界定肋形波导结构。节段14、18和波导芯段12、16、20、22提供了从脊形波导结构到肋形波导结构的过渡。
波导芯段12将波导芯段16连接到波导芯24。在一个实施例中，波导芯段12可以锥形化(tapered)，其宽度尺寸随着离波导芯24的距离的增加而增加。与波导芯段12相邻的节段14可以在横向于纵轴28的方向上具有宽度尺寸w1，且宽度尺寸w1随着距波导芯段12和波导芯24的距离的增加而变化。在一个实施例中，节段14的宽度尺寸w1随着离波导芯段12和波导芯24的距离的增加而逐渐增大。在一个实施例中，节段14的宽度尺寸w1可以基于线性函数而随着离波导芯段12和波导芯24的距离的增加而逐渐增大，以提供一系列梯形形状。在一个替代实施例中，节段尺寸14的宽度w1可以基于非线性函数而随着离波导芯段12和波导芯24的距离的增加而逐渐增大，该非线性函数例如二次函数、抛物线函数或指数函数。
节段14可分为与波导芯段12相邻的群组38以及与波导芯段12不相邻的群组39，其中，群组38在纵向上位于群组39和波导芯段12之间。群组38中的节段14通过叠加的波导芯段16相连。群组39中的节段14不和波导芯段16连接，且呈离散形状。群组38中的节段14的部分从波导芯段16的两侧相对边缘向外突出，且群组38中的节段14可以相对于波导芯段16居中。在一个实施例中，群组38中节段14的宽度尺寸w1可以等于结构10接收的光的波长(例如，1310纳米或1550纳米)的大约0.23倍至大约0.8倍，且群组39中的节段14的宽度尺寸w1可以等于结构10接收的光的波长的大约0.23倍至大约1倍。
波导芯段16与波导芯段12相连，且叠加于节段14上。在一个实施例中，波导芯段16可以仅叠加在群组38的节段14上。波导芯段16可以在横向于纵轴28的方向上具有宽度尺寸w2，且波导芯段16的逐渐变细(tapering)可以是与波导芯段12的逐渐变细相反并与节段14的逐渐变细相反。在沿纵轴28的任何位置处，宽度尺寸w2小于宽度尺寸w1。在一个实施例中，波导芯段16的宽度尺寸w2可以基于线性函数而随着离波导芯段12和波导芯24的距离的增加而逐渐减小，以提供梯形形状。在一个替代实施例中，波导芯段16的宽度尺寸w2可以基于非线性函数而随着离波导芯段12和波导芯24的距离的增加而逐渐减小，该非线性函数例如二次函数、抛物线函数或指数函数。
波导芯段22将波导芯段20连接到波导芯26。在一个实施例中，波导芯段22可锥形化，其宽度可以随着离波导芯26的距离的减少而减少。与波导芯段22相邻的节段18可以在横向于纵轴28的方向上具有宽度尺寸w3，且宽度尺寸w3随着距波导芯段22和波导芯26的距离的减少而变化。在一个实施例中，节段18的宽度尺寸w3随着离波导芯段22和波导芯26的距离的减少而逐渐减小。在一个实施例中，节段18的宽度尺寸w3可以基于线性函数而随着离波导芯段22和波导芯26的距离的减少而逐渐减小，以提供一系列梯形形状。在一个替代实施例中，节段18的宽度尺寸w3可以基于非线性函数而随着离波导芯段22和波导芯26的距离的减少而逐渐减小，该非线性函数例如二次函数、抛物线函数或指数函数。
节段18可分为与波导芯段22相邻的群组40以及与波导芯段22不相邻的群组41，其中，群组40在纵向上位于群组41和波导芯段22之间。群组40中的节段18通过叠加的波导芯段20相连。群组41中的节段18不和波导芯段20连接，且呈离散形状。群组40中的节段18的部分从波导芯段20的两侧相对边缘向外突出，且群组40中的节段18可以相对于波导芯段20居中。在一个实施例中，群组40中节段18的宽度尺寸w3可以等于结构10接收的光的波长(例如，1310纳米或1550纳米)的大约0.3倍至大约1倍，且群组41中的节段18的宽度w3可以等于结构10接收的光的波长的大约0.23倍至大约1倍。
波导芯段20与波导芯段22相连，且叠加于节段18上。在一个实施例中，波导芯段20可以仅叠加在群组40的节段18上。波导芯段20可以在横向于纵轴28的方向上具有宽度尺寸w4，且波导芯段20的逐渐变细可以与波导芯段22的逐渐变细相反并与节段18的逐渐变细相反。在沿纵轴28的任何位置处，宽度尺寸w4小于宽度尺寸w3。在一个实施例中，波导芯段20的宽度尺寸w4可以基于线性函数而随着离波导芯段22和波导芯26的距离的减少而逐渐增大，以提供梯形形状。在一个替代实施例中，波导芯段20的宽度尺寸w4可以基于非线性函数而随着离波导芯段22和波导芯26的距离的减少而逐渐增大，该非线性函数例如二次函数、抛物线函数或指数函数。
平板层34的段36在横向于纵轴28的方向上具有宽度尺寸w5，且宽度尺寸w5随着距波导芯26的距离的减少而变化。在一个实施例中，宽度尺寸w5随着离波导芯段22和波导芯26的距离的减少而增加。在一个实施例中，平板层34的段36的宽度尺寸w5可以基于线性函数而随着离波导芯段22和波导芯26的距离的减少而逐渐增大，以提供一系列梯形形状。在一个替代实施例中，平板层34的段36的宽度尺寸w5可以基于非线性函数而随着离波导芯段22和波导芯26的距离的减少而逐渐增大，该非线性函数例如二次函数、抛物线函数或指数函数。宽度尺寸w5大于宽度尺寸w3。
平板层34的段37的逐渐变细可以与波导芯段22的逐渐变细相反，其中，当波导芯段22变窄，则段37变宽。平板层34的段37在连接到波导芯26处可以具有恒定的宽度。段37可以比平板层34的任何段36更宽。
节段14和节段18的节距可以小到不辐射或不反射工作波长的光的程度，并充当有效的光学材料，因此可以定义超材料。在一个实施例中，节段14的节距和占空比可以是一致的，以规定周期性布置。在一个实施例中，节段18的节距和占空比可以是一致的，以规定周期性布置。在一个实施例中，节段14的节距和占空比可以不同于节段18的节距和占空比。在替代实施例中，节段14和/或节段18的节距和/或占空比可以变迹(apodized，即，不一致)以规定非周期性布置。在一个实施例中，节段14、节段18和/或平板层34的段36可以具有不同的形状，例如椭圆形。节段14、18可以具有垂直的侧壁，或者替代地，可以具有倾斜的侧壁。
请参照图3、3A，其中，相同的附图标记指代图2和2A中的相同特征。在随后的制造阶段，在节段14、18、波导芯段12、16、20、22和波导芯24、26上方形成介电层42。介电层42可以由二氧化硅构成，该二氧化硅可以通过化学气相沉积而沉积，且通过化学机械抛光而平坦化。在介电层42上方形成后端叠层(back-end-of-line stack)44。后端叠层44可包括由一种或多种介电材料(例如二氧化硅)构成的一个或多个层间介电层。
在本文所述的任何实施例中，结构10可以被集成到包括电子组件和附加光学组件的光子芯片中。例如，所述电子组件可以包括通过互补金属氧化物半导体处理制造的场效应晶体管。
在使用时，激光可以作为光信号在结构10内沿从波导芯24朝向波导芯26的方向传播。结构10可以提供由波导芯24界定的单模脊形波导和由波导芯26界定的单模肋形波导之间的过渡。例如，可以在需要通过平板层34进行电连接的光调制器中发现这种过渡。
结构10可以提高脊到肋光耦合器的制造公差，同时保持低***损耗，并减少背反射。相较于因为存在有逐渐连续锥形而相对较长的传统光耦合器，结构10可以提供在脊形和肋形波导芯之间过渡的缩短的光耦合器。
请参照图4，其中，相同的附图标记指代图1中相同的特征，且根据本发明的替代实施例，结构10可以修改为省略波导芯段16和波导芯段20。节段14不再由波导芯段16连接，而是所有节段14彼此断开，且所有节段14均属于群组39。类似地，节段18不再由波导芯段20连接，而是所有节段18彼此断开，且所有节段18均属于群组41。
请参照图5，其中，相同的附图标记指代图1中相同的特征，且根据本发明的替代实施例，结构10可以修改为省略波导芯段20而保留波导芯段16。节段18不再由波导芯段20连接，而是所有节段18彼此断开，且所有节段18均属于群组41。
请参照图6，其中，相同的附图标记指代图1中相同的特征，且根据本发明的替代实施例，结构10可以修改为省略波导芯段16而保留波导芯段20。节段14不再由波导芯段16连接，而是所有节段14彼此断开，且所有节段14均属于群组39。
上述方法用于制造集成电路芯片。所得的集成电路芯片可由制造商以原始晶片形式(例如，作为具有多个未封装芯片的单个晶片)、以裸片形式或以封装形式发售。芯片可以与其他芯片、分立电路元件和/或其他信号处理器件集成，以作为中间产品或最终产品的一部分。该最终产品可以是包括集成电路芯片的任何产品，例如具有中央处理器的计算机产品或智能手机。
本说明书中被例如“大约”、“大致”和“基本上”等近似语修饰的用语不限于指定的精确值。近似语可以对应于用于测量数值的仪器的精度，且除非以另外方式依赖于仪器的精度，否则近似语可以表示所述数值的+/-10％。
本说明书中的诸如“垂直”、“水平”等用语是作为示例而非限制，以建立参考框架。本说明书中的用语“水平”定义为平行于半导体衬底的常规平面的平面，而不论其实际的三维空间方向。用语“垂直”和“正交”指的是垂直于上述定义的“水平”的方向。用语“横向”是指水平面内的方向。
与另一特征“连接”或“耦合”的特征可直接连接或耦合该另一特征，或者替代地，可存在一个或多个居间特征。如果不存在居间特征，则一个特征可以与另一特征“直接连接”或“直接耦合”。如果存在至少一个居间特征，则一个特征可以与另一特征“间接连接”或“间接耦合”。“在”另一特征上或“接触”另一特征的特征可直接在该另一特征上或直接接触该另一特征，或者替代地，可存在一个或多个居间特征。如果不存在居间特征，则该特征可以“直接在”另一特征上或与另一特征“直接接触”。如果存在至少一个居间特征，则一个特征可以“间接在”另一特征上或与另一特征“间接接触”。如果一个特征通过直接接触或间接接触而延伸到另一特征上并覆盖该另一特征的一部分，则不同的特征可能重叠。
本发明的各实施例的描述是出于说明目的而非旨在穷举或限制所公开的实施例。在不脱离所述实施例的范围和精神的情况下，许多修改和变化对于本领域技术人员来说是显而易见的。本说明书选择的用语能最好地说明实施例的原理、实际应用、或对市场中现有技术的改进，或使本领域其他技术人员能理解本说明书公开的实施例。
Claims (19)
1.一种用于光耦合器的结构，该结构包括：
第一波导芯；
多个第一节段，沿纵轴设置有第一间隔布置；
多个第二节段，在该多个第一节段和该第一波导芯间沿该纵轴设置有第二间隔布置，该多个第二节段具有第一厚度；以及
平板层，包括分别连接到该多个第二节段的多个第一段，该平板层具有小于该第一厚度的第二厚度，
其中，该平板层的该多个第一段被锥形化而具有第一宽度尺寸，且该第一宽度尺寸随着与该第一波导芯的距离的减少而增加。
2.根据权利要求1所述的结构，其中，该多个第二节段被锥形化而具有第二宽度尺寸，且该第二宽度尺寸随着与该第一波导芯的距离的减少而减少。
3.根据权利要求2所述的结构，其中，该第一宽度尺寸大于该第二宽度尺寸。
4.根据权利要求1所述的结构，其中，该多个第二节段分为第一群组和第二群组，且还包括：
第一波导芯段，叠加在该第一群组中的该多个第二节段上。
5.根据权利要求4所述的结构，其中，该第二群组中的该多个第二节段与该第一波导芯段断开。
6.根据权利要求5所述的结构，其中，该多个第二节段的该第一群组和该第一波导芯段沿该纵轴设置于该多个第二节段的该第二群组与该第一波导芯间。
7.根据权利要求4所述的结构，其中，该第一波导芯段被锥形化而具有第一宽度尺寸，且该第一宽度尺寸随着与该第一波导芯的距离的减少而增加。
8.根据权利要求7所述的结构，还包括：
第二波导芯段，连接该第一波导芯段和该第一波导芯，该第二波导芯段被锥形化而具有第二宽度尺寸，且该第二宽度尺寸随着与该第一波导芯的距离的减少而减少。
9.根据权利要求1所述的结构，其中，该多个第一节段分为第一群组和第二群组，且还包括：
第一波导芯段，叠加在该第一群组中的该多个第一节段上。
10.根据权利要求9所述的结构，其中，该第二群组中的该多个第一节段与该第一波导芯段断开。
11.根据权利要求10所述的结构，还包括：
第二波导芯，
其中，该多个第一节段的该第一群组和该第一波导芯段沿该纵轴设置于该多个第一节段的该第二群组与该第二波导芯间。
12.根据权利要求11所述的结构，其中，该第一波导芯段被锥形化而具有第一宽度尺寸，且该第一宽度尺寸随着与该第二波导芯的距离的增加而减少。
13.根据权利要求12所述的结构，还包括：
第二波导芯段，连接该第一波导芯段和该第二波导芯，该第二波导芯段被锥形化而具有第二宽度尺寸，且该第二宽度尺寸随着与该第二波导芯的距离的增加而增加。
14.根据权利要求1所述的结构，其中，该平板层包括连接到该第一波导芯的第二段。
15.一种制造用于光耦合器的结构的方法，该方法包括：
形成第一波导芯；
形成沿纵轴设置有第一间隔布置的多个第一节段；
形成在该多个第一节段和该第一波导芯间沿该纵轴设置有第二间隔布置的多个第二节段，其中，该多个第二节段具有第一厚度；以及
形成平板层，该平板层包括分别连接到该多个第二节段的多个第一段，其中，该平板层具有小于该第一厚度的第二厚度，其中，该平板层的该多个第一段被锥形化而具有第一宽度尺寸，且该第一宽度尺寸随着与该第一波导芯的距离的减少而增加。
16.根据权利要求15所述的方法，其中，该多个第二节段被锥形化而具有第二宽度尺寸，且该第二宽度尺寸随着与该第一波导芯的距离的减少而减少。
17.根据权利要求15所述的方法，其中，该多个第二节段分为第一群组和第二群组，且还包括：
形成叠加在该第一群组中的该多个第二节段上的第一波导芯段，
其中，该第二群组中的该多个第二节段与该第一波导芯段断开。
18.根据权利要求17所述的方法，其中，该第一波导芯段被锥形化而具有第一宽度尺寸，且该第一宽度尺寸随着与该第一波导芯的距离的减少而增加，且还包括：
形成连接该第一波导芯段和该第一波导芯的第二波导芯段，
其中，该第二波导芯段被锥形化而具有第二宽度尺寸，且该第二宽度尺寸随着与该第一波导芯的距离的减少而减少。
19.根据权利要求17所述的方法，其中，该多个第一节段分为第一群组和第二群组，且还包括：
形成叠加在该第一群组中的该多个第一节段上的第二波导芯段，
其中，该第二群组中的该多个第一节段与该第二波导芯段断开。
Applications Claiming Priority (2)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| US17/209,689 US11409040B1 (en) | 2021-03-23 | 2021-03-23 | Optical couplers for ridge-to-rib waveguide core transitions |
| US17/209,689 | 2021-03-23 |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| CN115113326A CN115113326A (zh) | 2022-09-27 |
| CN115113326B true CN115113326B (zh) | 2024-02-06 |
Family
ID=82705945
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| CN202111393575.0A Active CN115113326B (zh) | 2021-03-23 | 2021-11-23 | 用于脊形到肋形波导芯过渡的光耦合器 |
Country Status (2)
| Country | Link |
|---|---|
| US (1) | US11409040B1 (zh) |
| CN (1) | CN115113326B (zh) |
Families Citing this family (2)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| DE102022209044B3 (de) * | 2022-08-31 | 2024-01-25 | Humboldt-Universität zu Berlin, Körperschaft des öffentlichen Rechts | Bauelement und verfahren zu dessen herstellung |
| US20240184045A1 (en) * | 2022-12-06 | 2024-06-06 | Globalfoundries U.S. Inc. | Identification system |
Citations (3)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| US6289157B1 (en) * | 1999-01-26 | 2001-09-11 | Hitachi, Ltd. | Optical wave-guide, light-beam spot converter and optical transmission module |
| JP2010281899A (ja) * | 2009-06-02 | 2010-12-16 | Mitsubishi Electric Corp | 光フィルタ |
| CN111458793A (zh) * | 2020-04-17 | 2020-07-28 | 中国科学院半导体研究所 | Lnoi基脊型光波导端面耦合结构及其应用 |
Family Cites Families (12)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| US5577141A (en) * | 1995-03-10 | 1996-11-19 | Lucent Technologies Inc. | Two-dimensional segmentation mode tapering for integrated optic waveguides |
| JP3941334B2 (ja) * | 2000-04-20 | 2007-07-04 | 株式会社日立製作所 | 光伝送モジュールおよびそれを用いた光通信システム |
| US20040114869A1 (en) | 2001-06-15 | 2004-06-17 | Fike Eugene E. | Mode converter including tapered waveguide for optically coupling photonic devices |
| US20050123244A1 (en) | 2003-12-03 | 2005-06-09 | Block Bruce A. | Embedded optical waveguide coupler |
| US20070280326A1 (en) * | 2005-12-16 | 2007-12-06 | Sioptical, Inc. | External cavity laser in thin SOI with monolithic electronics |
| US7680371B2 (en) * | 2007-02-13 | 2010-03-16 | National Research Council Of Canada | Interface device for performing mode transformation in optical waveguides |
| US7929815B2 (en) * | 2008-08-27 | 2011-04-19 | International Business Machines Corporation | Optical coupling device |
| US20160282558A1 (en) * | 2015-03-27 | 2016-09-29 | Intel Corporation | Optical higher-order mode frustration in a rib waveguide |
| FR3053479B1 (fr) * | 2016-06-30 | 2019-11-01 | Stmicroelectronics (Crolles 2) Sas | Region de jonction entre deux guides d'ondes et procede de fabrication associe |
| KR102312608B1 (ko) * | 2018-01-15 | 2021-10-18 | 한국전자통신연구원 | 광 도파로 구조체 |
| US11036003B2 (en) | 2019-08-23 | 2021-06-15 | Globalfoundries U.S. Inc. | Waveguide couplers providing conversion between waveguides |
| US10816726B1 (en) | 2019-08-23 | 2020-10-27 | Globalfoundries Inc. | Edge couplers for photonics applications |
-
2021
- 2021-03-23 US US17/209,689 patent/US11409040B1/en active Active
- 2021-11-23 CN CN202111393575.0A patent/CN115113326B/zh active Active
Patent Citations (3)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| US6289157B1 (en) * | 1999-01-26 | 2001-09-11 | Hitachi, Ltd. | Optical wave-guide, light-beam spot converter and optical transmission module |
| JP2010281899A (ja) * | 2009-06-02 | 2010-12-16 | Mitsubishi Electric Corp | 光フィルタ |
| CN111458793A (zh) * | 2020-04-17 | 2020-07-28 | 中国科学院半导体研究所 | Lnoi基脊型光波导端面耦合结构及其应用 |
Also Published As
| Publication number | Publication date |
|---|---|
| CN115113326A (zh) | 2022-09-27 |
| US11409040B1 (en) | 2022-08-09 |
Similar Documents
| Publication | Publication Date | Title |
|---|---|---|
| CN114910998B (zh) | 具有多层级式的层的混合边缘耦合器 | |
| CN115113326B (zh) | 用于脊形到肋形波导芯过渡的光耦合器 | |
| US11378743B1 (en) | Optical components in the back-end-of-line stack of a photonics chip using plural cores vertically stacked | |
| CN114252954B (zh) | 异质光功率分配器/组合器 | |
| CN113640925A (zh) | 具有堆叠层的边缘耦合器 | |
| CN114063211B (zh) | 具有部分蚀刻的倒锥的边缘耦合器 | |
| CN114924347B (zh) | 位于光子芯片的后端工艺堆叠中的超材料边缘耦合器 | |
| CN114384630B (zh) | 包括非线性波导锥体的光功率分配器 | |
| US11808996B1 (en) | Waveguides and edge couplers with multiple-thickness waveguide cores | |
| CN115933051A (zh) | 具有限制特征的边缘耦合器 | |
| CN114488393B (zh) | 具有多层级布置的光功率分配器 | |
| CN116107024A (zh) | 具有对角光传输的光耦合器 | |
| US11828984B2 (en) | Thermal management of an optical component for temperature control | |
| US11892680B2 (en) | Edge couplers with a high-elevation assistance feature | |
| US20230384518A1 (en) | Multiple-tip edge couplers with segmented waveguide cores | |
| EP4372426A1 (en) | Optical components with an adjacent metamaterial structure | |
| US20240012200A1 (en) | Gratings with non-rectangular segments | |
| EP4343394A1 (en) | Optical couplers for transitioning between a single-layer waveguide and a multiple-layer waveguide | |
| US11536902B1 (en) | Edge couplers with metamaterial rib features | |
| US20230367067A1 (en) | Back-end-of-line edge couplers with a tapered grating | |
| US20240085626A1 (en) | Polarization rotators with overlapping waveguide cores | |
| US20240061176A1 (en) | Structures for an optical coupler and related methods | |
| CN116893472A (zh) | 具有非线性锥的边缘耦合器 | |
| CN116699760A (zh) | 用于光学组件的超材料层 | |
| CN116804784A (zh) | 具有连续布置的锥的边缘耦合器 |
Legal Events
| Date | Code | Title | Description |
|---|---|---|---|
| PB01 | Publication | ||
| PB01 | Publication | ||
| SE01 | Entry into force of request for substantive examination | ||
| SE01 | Entry into force of request for substantive examination | ||
| GR01 | Patent grant | ||
| GR01 | Patent grant |