CN115373078A - 光学装置及其制造方法以及光学*** - Google Patents

Abstract

本公开涉及光学装置、其制造方法以及包括所述光学装置的光学***。提供了一种光学装置，包括：第一波导部件，用于与外部光耦合；以及第二波导部件，具有第一部分和第二部分，所述第一部分与所述第一波导部件光耦合，其中所述第一波导部件和所述第二波导部件分别由不同的第一材料和第二材料形成，其中所述第一波导部件和第二波导部件的耦合使得其中传输的光发生偏振模式转换；其中所述第二波导部件的所述第一部分的宽度小于所述第二波导部件的所述第二部分的宽度。

Description

光学装置及其制造方法以及光学***

技术领域

本公开涉及光学装置、其制造方法以及包括所述光学装置的光学***。

背景技术

在光学***中使用多种光学装置。作为示例，光衰减器是用于对光功率进行衰减的装置，其可用于光纤***的指标测量、短距离通信***的信号衰减等多种应用。

现有技术中，提供了多种形式的光衰减器。例如，存在一种机械调节的光衰减器方案，其通过机械结构进行光强的衰减，其损耗和偏振相关损耗控制较好，但速度慢。还存在一种厚硅(≥3μm)光衰减器方案，其采用顶层硅为3μm或以上的厚度的SOI晶片制作硅材质的衰减器。这种厚硅衰减器的损耗和偏振相关损耗性能较好，速度快于机械。

现有技术中还提供了一种采用220nm厚的薄硅的SOI晶片制作的薄硅光衰减器方案。其采用顶层硅220nm厚的SOI晶圆进行制作。然而，在采用220nm厚的这种薄硅的SOI衰减会引入较大的偏振相关损耗，需要采取额外的手段或部件来降低偏振相关损耗。

因此，现有技术中存在对改善的光衰减器的需求。

发明内容

根据本公开的一个方面，提供了一种光学装置，包括：第一波导部件，用于与外部光耦合；以及第二波导部件，具有第一部分和第二部分，所述第一部分与所述第一波导部件光耦合，其中所述第一波导部件和所述第二波导部件分别由不同的第一材料和第二材料形成，其中所述第一波导部件和第二波导部件的耦合使得其中传输的光发生偏振模式转换；其中所述第二波导部件的所述第一部分的宽度小于所述第二波导部件的所述第二部分的宽度。

在一些实施例中，所述光学装置还包括：基板，其中所述第一波导部件和所述第二波导部件分别被配置为所述基板上的第一层和第二层，所述第一波导部件和所述第二波导部件彼此之间通过层间耦合(例如，倏逝波耦合)实现光耦合，并且其中所述第一波导部件和所述第二波导部件之间的层间耦合实现其中所传播的光的模式转换。

在一些实施例中，所述第一波导部件被配置用于与外部光纤耦合以接收外部光，其中所述第一材料的折射率被设置为相比所述第二材料的折射率更接近所述光纤的折射率。

在一些实施例中，所述第二波导部件还包括第三部分，所述第三部分的至少一部分设置在所述第二部分之上，从而使得二者重叠的部分的厚度大于所述第一部分的厚度。

在一些实施例中，所述第二波导部件的第一部分的宽度沿着向着所述第一波导部件的远端的方向上渐缩；所述第二波导部件的第三部分与第二部分重叠，且所述第三部分的宽度小于或等于所述第二部分的宽度，从而使得形成脊形波导部件；所述第三部分的朝向所述第一部分的端部的宽度沿着向着所述第一部分的方向渐缩。

在一些实施例中，所述第一波导部件包括一层或多层的SiN波导、SiON波导或聚合物波导；所述第二波导部件由Si形成；以及所述基板包括基底层和在所述基底层上的绝缘层。

在一些实施例中，所述第一波导部件具有第一端部和与所述第一端部相对的第二端部，所述第一端部用于耦合外部光，所述第二端部用于与所述第二波导部件耦合，所述第一端部的宽度沿着在远离所述第二端部的方向上渐缩，所述第二端部的宽度沿着在远离所述第一端部的方向上渐缩，所述第二波导部件的第一部分的宽度沿着向着所述第一波导部件的远端的方向上渐缩；在俯视图上，所述第一波导部件的第二端部与所述第二波导部件的第一部分至少部分重叠。

在一些实施例中，所述光学装置还包括：第三波导部件，相对于所述第二波导部件与所述第一波导部件相对地设置，所述第三波导部件的一端与所述第二波导部件的第四部分光耦合，另一端被配置用于与外部光耦合。

在一些实施例中，所述第二波导部件还包括：导电的第五部分，用于与电连接部件耦合，以注入电流到所述第五部分。

在一些实施例中，所述光学装置还包括：缓冲层，设置在所述第一波导部件和所述第二波导部件之间；以及包覆层，包覆所述第一波导部件和所述第二波导部件，其中所述包覆层被配置为其折射率小于所述第一材料和第二材料的折射率，其中，所述包覆层具有开口，用于提供电流到所述第二波导部件的电连接部件设置于所述开口中。

在一些实施例中，所述光学装置构成可变光衰减器。

根据本公开一个方面，还提供了一种光学装置的制造方法，包括：提供绝缘体上硅(SOI)晶片，所述SOI晶片包括绝缘层和在所述绝缘层之上的硅材料层；对所述硅材料层进行处理，以形成第二波导部件，所述第二波导部件具有第一部分和第二部分，所述第一部分的宽度小于所述第二部分的宽度；至少在所述第二波导部件的至少一部分上形成缓冲层；形成SiN层并对所述SiN层进行刻蚀以至少形成第一波导部件，所述第一波导部件被配置为与所述第二波导部件的第一部分至少部分重叠，从而能够与所述第二波导部件的第一部分光耦合，其中所述缓冲层的至少一部分插置在所述第一波导部件和所述第二波导部件的第一部分之间，其中所述第一波导部件和第二波导部件的层间耦合使得其中传输的光发生偏振模式转换。

在一些实施例中，所述第二波导部件还包括：第三部分，所述第三部分的至少一部分设置在所述第二部分之上，从而使得二者重叠的部分的厚度大于所述第一部分的厚度；所述第二波导部件的第一部分的宽度沿着向着所述第一波导部件的远端的方向上渐缩；所述第二波导部件的第三部分与第二部分重叠，且所述第三部分的宽度小于或等于所述第二部分的宽度，从而使得形成脊形波导部件；所述第三部分的朝向所述第一部分的端部的宽度沿着向着所述第一部分的方向渐缩。

在一些实施例中，所述处理包括刻蚀和/或减薄处理，其中，形成SiN层并对所述SiN层进行处理的步骤还形成第三波导部件，所述第三波导部件相对于所述第二波导部件与所述第一波导部件相对地设置，所述第三波导部件的一端与所述第二波导部件的第四部分光耦合，另一端被配置用于与外部光耦合。

在一些实施例中，所述制造方法还包括：对所述第二波导部件的第五部分进行掺杂；形成包覆层，所述包覆层覆盖所述第二波导部件和经刻蚀的所述SiN层；形成到所述第二波导部件的第五部分的电连接部件，所述电连接部件至少穿过所述包覆层。

根据本公开另一方面，还提供了一种光学***，包括：如本公开任意实施例所述的光学装置；以及与所述光学装置光耦合的外部装置。

通过以下参照附图对本公开的示例性实施例的详细描述，本公开的其它特征及其优点将会变得清楚。

附图说明

构成说明书的一部分的附图描述了本公开的实施例，并且连同说明书一起用于解释本公开的原理。

参照附图，根据下面的详细描述，可以更加清楚地理解本公开，其中：

图1示出了根据本公开一个实施例的光学装置的示意俯视图；

图2A示出了根据本公开一个实施例的波导部件的示意俯视图；

图2B示出了根据本公开一个实施例的波导部件的部分示意透视图；

图3示出了根据本公开一个实施例的光学装置的截面示意图；

图4示出了根据本公开一个实施例的光学装置的制造方法的流程图；

图5示出了根据本公开一个实施例的光学装置中传输的光在不同位置处的模式的仿真示意图。

注意，在以下说明的实施方式中，有时在不同的附图之间共同使用同一附图标记来表示相同部分或具有相同功能的部分，而省略其重复说明。在本说明书中，使用相似的标号和字母表示类似项，因此，一旦某一项在一个附图中被定义，则在随后的附图中不需要对其进行进一步讨论。

为了便于理解，在附图等中所示的各结构的位置、尺寸及范围等有时不表示实际的位置、尺寸及范围等。因此，所公开的发明并不限于附图等所公开的位置、尺寸及范围等。

具体实施方式

现在将参照附图来详细描述本公开的各种示例性实施例。应注意：除非另外具体说明，否则在这些实施例中阐述的部件和步骤的相对布置、数字表达式和数值不限制本公开的范围。另外，对于相关领域普通技术人员已知的技术、方法和设备可能不作详细讨论，但在适当情况下，所述技术、方法和设备应当被视为授权说明书的一部分。

应理解，以下对至少一个示例性实施例的描述仅仅是说明性的，并非是对本公开及其应用或使用的任何限制。还应理解，在此示例性描述的任意实现方式并不必然表示其比其它实现方式优选的或有利的。本公开不受在上述技术领域、背景技术、发明内容或具体实施方式中所给出的任何所表述的或所暗示的理论所限定。

另外，仅仅为了参考的目的，还可以在下面描述中使用某种术语，并且因而并非意图限定。例如，除非上下文明确指出，否则涉及结构或元件的词语“第一”、“第二”和其它此类数字词语并没有暗示顺序或次序。

还应理解，“包括/包含”一词在本文中使用时，说明存在所指出的特征、整体、步骤、操作、单元和/或组件，但是并不排除存在或增加一个或多个其它特征、整体、步骤、操作、单元和/或组件以及/或者它们的组合。

本申请的发明人研究发现，在现有技术的硅基可变光衰减器中，仍存在相对较大的整体偏振相关损耗。发明人通过研究发现，这种整体偏振相关损耗可能来源于两个方面：耦合带来的偏振相关损耗，以及电调结构带来的偏振相关损耗。

发明人还认识到，在现有技术的基于薄硅的方案中，还存在工艺复杂，对套刻精度要求高，套刻精度会造成模式转换部完全的问题。

针对此，提出了在公开的发明。

图1示出了根据本公开一个实施例的光学装置的示意图。如图1所示的光学装置10可以包括第一波导部件100和第二波导部件200。图2A进一步示出了的波导部件200的示意俯视图。第一波导部件100可以用于与外部光耦合，例如与外部装置(例如但不限于，诸如光纤的光连接器)11耦合以接收光。第二波导部件200具有第一部分201和第二部分203。第一部分201用于与第一波导部件100光耦合。第一部分201的宽度被设置为小于第二部分203的宽度。

第一波导部件100和第二波导部件200可以分别由不同的第一材料和第二材料形成。例如，在典型的实施例中，优选地，第一波导部件100由氮化硅(SiN)形成，而第二波导部件200由硅(Si)形成。然而本公开不限于此，在其他实施例中，可以被配置为只要第一材料的折射率被设置为相比第二材料的折射率更接近所要耦合的光纤的折射率即可。在一些实施例中，替代地，第一波导部件也可以采用SiON波导和聚合物(Polymer)波导。优选地，第一波导部件由折射率在1.5至2.8之间(含端值)的材料形成。另外，第一波导部件100可以包括一层或多层SiN波导。

第一波导部件100和第二波导部件200还被配置为其耦合使得其中传输的光发生偏振模式转换。例如，激光从光纤11耦合进第一波导部件100，通过第一波导部件100和第二波导部件200的耦合，可以实现从激光模式从TE→TE0以及TM→TE1的模式转换。在一个优选实施例中，第一波导部件100被实现为SiN端面耦合器，而第二波导部件200被实现为Si波导；通过SiN波导到Si波导的层间耦合，实现从激光模式从TE→TE0以及TM→TE1的模式转换。这里，本领域技术人员容易理解，所述层间耦合可以是，例如但不限于，倏逝波耦合。

此外，通过提供宽波导203，由于波导宽度被扩大，使得TE0和TE1的模式相关损耗较小，等效于偏振相关损耗减小。

可选地，可以在第一部分201和第二部分203之间设置过渡部分202，以用于从窄波导201到宽波导203的过渡，以降低光模式变换带来的损耗。

在一些实施例中，光学装置10还可以包括基板(图1中未示出)，例如，如图3所示的基板310。第一波导部件100和第二波导部件200可以分别被配置为基板上的层(例如，第一层和第二层)。第一波导部件100和第二波导部件200彼此之间可以通过层间耦合实现光耦合。第一波导部件100和第二波导部件200之间的层间耦合实现其中所传播的光的模式转换。

在一些实施例中，可以利用绝缘体上硅(SOI)晶片来制造该光学器件10。如此，初始SOI基板可以包括基底层(例如，半导体(例如，硅)层)、在基底层上的绝缘层(例如，二氧化硅层)和在绝缘体层之上的半导体层(例如，硅层)。这里，对于基板没有特别的限制，只要其适于制备在此公开的光学装置即可。优选地，基板至少包括绝缘体层和在绝缘体层的半导体层。

在一些实施例中，如图1中所示，第一波导部件100具有第一端部1001和与第一端部相对的第二端部1003。第一端部1001用于耦合外部光，例如与外部光纤耦合以接收光。第二端部1003用于与第二波导部件200耦合(这里，与其第一部分201耦合)。优选地，第一波导部件100的两个端部都被配置为渐缩的锥形(或类似锥形)。如图1所示，第一端部1001的宽度可以被配置为沿着在远离第二端部1003的方向上渐缩，而第二端部1003的宽度可以被配置为沿着在远离第一端部1001的方向上渐缩。

此外，如图1和图2A中所示，第二波导部件200的第一部分201的宽度可以被配置为沿着向着第一波导部件100的远端的方向上渐缩。如图1所示，在俯视图上，第一波导部件100的第二端部1003与第二波导部件200的第一部分201至少部分重叠。如此，由SiN波导的倒锥结构和Si波导的倒锥结构层叠构成SiN-Si波导层间耦合结构，以实现模式转换。优选地，第二波导部件200的第一部分201的宽度被设置为基本大于等于1μm。

图5示出了根据本公开实施例的光学装置中传输的O波段光(波长为约1310nm)在不同位置B-B’处和C-C’处的模场的仿真示意图。

在一些实施例中，第二波导部件200还可以包括第三部分205。第三部分205的至少一部分设置在第二部分203之上，从而使得二者重叠的部分的厚度为大于第一部分201的厚度。

这里，如果用于制备本公开的光学装置所采用的例如SOI初始晶片的硅层厚度较厚(例如，在微米(μm)量级)，则由于模式转换需求，第二波导部件200的第一部分201(在一些实施例中，其为硅波导)的厚度往往需要限制到一定厚度。需要说明的是，计算该厚度所需的原理是本领域中已知的，本领域普通技术人员可以根据所采用的波导部件的材料、尺寸、间距、中间介质折射率等参数容易地计算出所需的厚度。因此这里省略对其详细说明。

这里，本申请的发明人构思了通过提供第三部分205，来提供较厚的硅波导，从而实现波导部件的不同部分的厚度转换，实现从较薄Si波导201到较厚硅波导(205)的转换。

如图1和图2A中所示，第二波导部件200的第三部分205可以被配置为与第二部分203重叠。第三部分205的宽度可以被配置为小于第二部分203的宽度。从而可以使得形成脊形波导。

在图1和图2A所示的实施例中，第三部分205的朝向第一部分201的端部2051的宽度沿着向着第一部分201的方向渐缩。类似地，第三部分205的相对的另一端部2053的宽度也可以被配置为沿着与端部2051相反的方向渐缩。

由此，通过提供厚波导部分(第三部分205和第二部分203的组合)，可以形成脊形波导，从而形成PIN结。

然而应理解，在其他的实施例中，也可以不设置厚波导部分205。例如，在由包括薄的硅层的SOI基板形成本发明的光学装置的情况下，可以不设置厚波导部分205。所述薄的硅层可以为，例如但不限于，在微米以下的量级的厚度，例如400nm或更小、220nm或更小、150nm或更小、或者120nm或更小的厚度。这种情况下，可以对薄的原始硅层进行处理，以减薄第二波导部件(特别是其第一部分)的厚度；或者，替代地，也可以不减薄第二波导部件的厚度，而是增加第一波导部件的厚度。

第二波导部件200还可以包括第四部分211，第四部分211的配置可以与第一部分201的相同，但取向相对。因此，这里省略了对其详细说明。此外，类似地，第二波导部件200还可以包括在第四部分211和第二部分203之间的过渡部分212。

第二波导部件200还可以包括导电的第五部分207和209，用于与电连接部件(例如，通孔(via)或电极)耦合，以注入电流到其中。第五部分207和209可以分别被掺杂不同导电类型的掺杂剂，例如第五部分207和209可以分别包括重掺杂的掺杂区2071和2091，其可以被例如分别掺杂成N++或P++型。

通过提供导电的第五部分207和209，可以将电流注入到第二波导部件，使波导中的载流子浓度升高，从而可以通过改变波导中的载流子浓度改变衰减量。

根据本实施例的光学装置10可以构成可变光衰减器。经衰减后，由激光进入的逆过程实现激光耦出。

如图1和图2A所示，光学装置10还可以包括第三波导部件300，其相对于第二波导部件200与第一波导部件100相对地设置。第三波导部件300的一端与第二波导部件200的第四部分211光耦合，另一端被配置用于与外部光耦合，例如与外部装置(例如但不限于，光连接器，诸如光纤)13光耦合，从而实现激光耦出。

图2B示出了根据本公开一个实施例的波导部件的部分示意透视图。图2B以部分分解的透视图的形式示出了波导部件250，以方便理解波导部件的立体结构。图2B所示的波导部件250的配置基本与图2A所示的波导部件200类似，区别在于波导部件250还包括在第二部分203两侧的延伸部220。在图2B所示的实施例中，延伸部220被设置在第二部分203与第五部分207和209之间，并被设置为与第二部分203设置在同一层中，但厚度小于第二部分203。

如此，可以进一步扩宽波导，并改善电调结构2071和2091(以及相关的通孔和/或电极)对波导的调节。

应理解，第二波导部件200可以包括一个或多个层或分层，第二波导部件200的第一部分201、第二部分203、第四部分211和第五部分207和209中的一个或多个可以设置在同一层或分层中。另外，需要说明的是，在所示的实施例中，第二波导部件200中的部件/部分除第五部分之外，都可以作为波导。

还应理解，本申请的附图所示的光学装置的各部件以及整体的结构、形状、尺寸等仅仅是示意性的而非限制性的，在某些实施例中其也可能会带来某些技术效果。本领域技术人员可以根据本申请公开根据需要设置各部件以及整体的结构、形状、尺寸。

在一些实施例中，光学装置10还可以包括缓冲层(见图3的305)，设置在第一波导部件100和第二波导部件200之间。更具体地，至少设置在第一波导部件100和第二波导部件200的彼此耦合的部分之间。自然，缓冲层应尽可能不影响第一波导部件和第二波导部件200之间的耦合和相关的功能性。优选地，缓冲层由二氧化硅形成。

光学装置10还可以包括包覆层(见图3的309)，其包覆第一波导部件100和第二波导部件200。优选地，该包覆层可以被配置为其折射率小于第一材料和第二材料的折射率。包覆层中可以具有开口，用于提供电流到第二波导部件200的电连接部件设置于开口中。优选地，所述包覆层可以由二氧化硅形成。

图3示出了沿图1所示的光学装置10的线A-A’的截面示意图。如图3所示，光学装置10可以包括基板301以及在基板301上的多层。所述多层可以包括：用于形成波导部件的第一层303和第二层307，在所述第一层303和第二层307之间的缓冲层305，以及包覆层309。图4示出了根据本公开一个实施例的光学装置的制造方法的流程图。下面结合图3和图4进行说明。

如图4所示，在步骤S401，提供绝缘体上硅(SOI)晶片，SOI晶片包括绝缘层3013和在绝缘层3013之上的硅材料层(未标示)。

SOI晶片还包括在绝缘层3013下的基底层3011(例如，半导体层)，如图3所示。从而，光学装置10中的基板301可以包括基底层3011(例如，半导体层)以及在基底层上的绝缘层(例如，二氧化硅层)。

在步骤S403，对硅材料层进行处理，以形成第二波导部件。所述处理包括减薄和/或刻蚀。例如，对于厚的硅材料层，可以先进行减薄处理(例如，CMP)之后进行刻蚀。或者，在其他实施例中，可以仅通过刻蚀来对硅材料层进行处理。图3中示出了处理之后的硅材料层303。

在图3所示的实施例中，第一层包括前述的第一部分至第五部分201、203、205、211、207、209以及过渡部分202和212。根据不同的实施例，第一层可以包括更多或更少的部分，或者可以包括其他部件(未示出)。例如，在图3的实施例中，第一层303包括具有不同高度的分层；然而在其他实施例中，第一层303也可以具有更少或更多的不同高度的分层，例如，可以不具有第三部分205，或者可以具有额外的在第三部分205之上的另外部分。

这里，第二波导部件可以是根据前述任意实施例的第二波导部件，例如图2所示的第二波导部件200，其可以具有第一部分201和第二部分203，第一部分201的宽度小于第二部分203的宽度。

此外，如前所述的，第二波导部件还可以包括：第三部分205，所述第三部分的至少一部分设置在所述第二部分之上，从而使得二者重叠的部分的厚度大于所述第一部分的厚度。在一个示例中，第二波导部件200的第一部分201的宽度可以被配置为沿着向着第一波导部件100的远端的方向上渐缩。在一个示例中，第二波导部件200的第三部分205可以与第二部分203重叠，且第三部分205的宽度小于或等于第二部分203的宽度，从而使得形成脊形波导部件。在一个示例中，第三部分205的朝向第一部分201的端部的宽度沿着向着第一部分201的方向渐缩。

在步骤S405，形成缓冲层305。缓冲层305至少形成在第二波导部件200的至少一部分上。例如，可以通过诸如CVD之类的工艺在晶片上沉积SiO2层，以及可选地，可以对所沉积的SiO2层进行处理(例如，CMP)以形成基本平的表面。

在步骤S407，形成SiN层并对SiN层进行刻蚀以至少形成第一波导部件。该第一波导部件可以根据上述任意实施例的第一波导部件。图3示出了刻蚀后的SiN层307。在该示例中，SiN层307包括第一波导部件100和第三导电部件105。

第一波导部件100被配置为与第二波导部件200的第一部分201至少部分重叠，从而能够与第二波导部件200的第一部分201光耦合。缓冲层305的至少一部分插置在第一波导部件100和第二波导部件200的第一部分201之间。第一波导部件100和第二波导部件200的层间耦合使得其中传输的光发生偏振模式转换。

在一些实施例中，形成SiN层并对SiN层进行刻蚀的步骤还形成第三波导部件，第三波导部件相对于第二波导部件200与第一波导部件100相对地设置，第三波导部件的一端与第二波导部件200的第四部分211光耦合，另一端被配置用于与外部光耦合。

在一些实施例中，所述制造方法还包括：对第二波导部件200的第五部分进行掺杂。在一些实施例中，所述制造方法还包括：在步骤S409，形成包覆层，包覆层覆盖第二波导部件200和经刻蚀的SiN层。

在一些实施例中，所述制造方法还包括：在步骤S411，形成到第二波导部件200的第五部分的电连接部件，所述电连接部件至少穿过包覆层以及缓冲层(如果适合的话)。

根据本公开的一个方面，还提供了一种光学***，其包括：如本公开任意实施例所述的光学装置。所述***还可以包括：与所述光学装置耦合的外部装置。所述外部装置可以包括，例如光纤以及通过所述光纤与本发明的光学装置耦合的任何其他光学装置。作为一个非限制性的示例，所述***可以是任何波分复用***，例如光通信***、光传感器***、相干光传输芯片/***等。

根据本公开的实施例，提供了新颖的光学装置、其制造方法以及光学***。根据本公开的实施例，可以克服现有技术中单层波导多次刻蚀的套准精度的问题，且可以采用尺寸较大的波导，从而套刻相对误差小，且套刻精度对装置性能的影响小。根据本公开的实施例，采用了SiN端面耦合器和包括薄和厚和/或窄和宽的波导部分的Si波导的组合，克服了现有技术中整体偏振损耗不能降低的缺陷。并且，根据本公开的实施例，提供了可以集成不同材料的多层波导的硅基可变光衰减器，不仅具有小尺寸、响应速度快等优势，并且更好地降低了薄硅SOI平台下的可变光衰减器整体性的偏振相关损耗。

此外，根据本公开实施例的光学装置，有利于实现大规模加工制作，降低封装难度和成本。还采用更兼容标准化CMOS工艺的薄硅方案，进一步减小尺寸和功耗，提升良率，降低成本。由于更高的集成度，可以实现更多通道数的集成。

本领域技术人员应当意识到，在上述实施例中描述操作(或步骤)之间的边界仅仅是说明性的。多个操作可以结合成单个操作，单个操作可以分布于附加的操作中，并且操作可以在时间上至少部分重叠地执行。而且，另选的实施例可以包括特定操作的多个实例，并且在其他各种实施例中可以改变操作顺序。但是，其它的修改、变化和替换同样是可能的。因此，本说明书和附图应当被看作是说明性的，而非限制性的。

虽然已经通过示例对本公开的一些特定实施例进行了详细说明，但是本领域的技术人员应该理解，以上示例仅是为了进行说明，而不是为了限制本公开的范围。在此公开的各实施例可以任意组合，而不脱离本公开的精神和范围。本领域的技术人员还应理解，可以对实施例进行多种修改而不脱离本公开的范围和精神。本公开的范围由所附权利要求来限定。

Claims (16)

1.一种光学装置，其特征在于，包括：

第一波导部件，用于与外部光耦合；以及

第二波导部件，具有第一部分和第二部分，所述第一部分与所述第一波导部件光耦合，

其中所述第一波导部件和所述第二波导部件分别由不同的第一材料和第二材料形成，

其中所述第一波导部件和第二波导部件的耦合使得其中传输的光发生偏振模式转换；

其中所述第二波导部件的所述第一部分的宽度小于所述第二波导部件的所述第二部分的宽度。

2.如权利要求1所述的光学装置，其特征在于，还包括：

基板，

其中所述第一波导部件和所述第二波导部件分别被配置为所述基板上的第一层和第二层，所述第一波导部件和所述第二波导部件彼此之间通过层间耦合实现光耦合，并且

其中所述第一波导部件和所述第二波导部件之间的层间耦合实现其中所传播的光的模式转换。

3.如权利要求1所述的光学装置，其特征在于，其中：

所述第一波导部件被配置用于与外部光纤耦合以接收外部光，

其中所述第一材料的折射率被设置为相比所述第二材料的折射率更接近所述光纤的折射率。

4.如权利要求1所述的光学装置，其特征在于，其中：

所述第二波导部件还包括第三部分，

所述第三部分的至少一部分设置在所述第二部分之上，从而使得二者重叠的部分的厚度大于所述第一部分的厚度。

5.如权利要求4所述的光学装置，其特征在于，其中：

所述第二波导部件的第一部分的宽度沿着向着所述第一波导部件的远端的方向上渐缩；

所述第二波导部件的第三部分与第二部分重叠，且所述第三部分的宽度小于或等于所述第二部分的宽度，从而使得形成脊形波导部件；

所述第三部分的朝向所述第一部分的端部的宽度沿着向着所述第一部分的方向渐缩。

6.如权利要求2所述的光学装置，其特征在于，其中：

所述第一波导部件包括一层或多层的SiN波导、SiON波导或聚合物波导；

所述第二波导部件由Si形成；以及

所述基板包括基底层和在所述基底层上的绝缘层。

7.如权利要求1所述的光学装置，其特征在于，其中：

所述第一波导部件具有第一端部和与所述第一端部相对的第二端部，所述第一端部用于耦合外部光，所述第二端部用于与所述第二波导部件耦合，

所述第一端部的宽度沿着在远离所述第二端部的方向上渐缩，

所述第二端部的宽度沿着在远离所述第一端部的方向上渐缩，

所述第二波导部件的第一部分的宽度沿着向着所述第一波导部件的远端的方向上渐缩；

在俯视图上，所述第一波导部件的第二端部与所述第二波导部件的第一部分至少部分重叠。

8.如权利要求1所述的光学装置，其特征在于，还包括：

第三波导部件，相对于所述第二波导部件与所述第一波导部件相对地设置，所述第三波导部件的一端与所述第二波导部件的第四部分光耦合，另一端被配置用于与外部光耦合。

9.如权利要求5所述的光学装置，其特征在于，其中所述第二波导部件还包括：

导电的第五部分，用于与电连接部件耦合，以注入电流到所述第五部分。

10.如权利要求1所述的光学装置，其特征在于，还包括：

缓冲层，设置在所述第一波导部件和所述第二波导部件之间；以及

包覆层，包覆所述第一波导部件和所述第二波导部件，其中所述包覆层被配置为其折射率小于所述第一材料和第二材料的折射率，

其中，所述包覆层具有开口，用于提供电流到所述第二波导部件的电连接部件设置于所述开口中。

11.如权利要求1所述的光学装置，其特征在于，所述光学装置构成可变光衰减器。

12.一种光学装置的制造方法，其特征在于，包括：

提供绝缘体上硅(SOI)晶片，所述SOI晶片包括绝缘层和在所述绝缘层之上的硅材料层；

对所述硅材料层进行处理，以形成第二波导部件，所述第二波导部件具有第一部分和第二部分，所述第一部分的宽度小于所述第二部分的宽度；

至少在所述第二波导部件的至少一部分上形成缓冲层；

形成SiN层并对所述SiN层进行刻蚀以至少形成第一波导部件，所述第一波导部件被配置为与所述第二波导部件的第一部分至少部分重叠，从而能够与所述第二波导部件的第一部分光耦合，其中所述缓冲层的至少一部分插置在所述第一波导部件和所述第二波导部件的第一部分之间，其中所述第一波导部件和第二波导部件的层间耦合使得其中传输的光发生偏振模式转换。

13.如权利要求12所述的制造方法，其特征在于，其中所述第二波导部件还包括：

第三部分，所述第三部分的至少一部分设置在所述第二部分之上，从而使得二者重叠的部分的厚度大于所述第一部分的厚度；

所述第二波导部件的第一部分的宽度沿着向着所述第一波导部件的远端的方向上渐缩；

所述第二波导部件的第三部分与第二部分重叠，且所述第三部分的宽度小于或等于所述第二部分的宽度，从而使得形成脊形波导部件；

所述第三部分的朝向所述第一部分的端部的宽度沿着向着所述第一部分的方向渐缩。

14.如权利要求12所述的制造方法，其特征在于，

其中所述处理包括刻蚀和/或减薄处理，

其中，形成SiN层并对所述SiN层进行处理的步骤还形成第三波导部件，所述第三波导部件相对于所述第二波导部件与所述第一波导部件相对地设置，所述第三波导部件的一端与所述第二波导部件的第四部分光耦合，另一端被配置用于与外部光耦合。

15.如权利要求12所述的制造方法，其特征在于，还包括：

对所述第二波导部件的第五部分进行掺杂；

形成包覆层，所述包覆层覆盖所述第二波导部件和经刻蚀的所述SiN层；

形成到所述第二波导部件的第五部分的电连接部件，所述电连接部件至少穿过所述包覆层。

16.一种光学***，其特征在于，包括：

如权利要求1-11中任一项所述的光学装置；以及

与所述光学装置光耦合的外部装置。

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