JP6290741B2 - グレーティングカプラ形成方法 - Google Patents
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また、本発明のグレーティングカプラ形成方法の1構成例は、光の干渉により、前記ウェハに周期的な光強度分布を生成することを特徴とするものである。
また、本発明のグレーティングカプラ形成方法の1構成例は、前記ウェハに強度が周期的に変化する光を照射することにより、前記ウェハに周期的な光強度分布を生成することを特徴とするものである。
以下、本発明の実施の形態について図面を参照して説明する。図1(A)〜図1(C)は本発明の第1の実施の形態に係るグレーティングカプラ形成方法を説明する断面図であり、図1(A)はシリコンウェハにグレーティングカプラ(以下、GC)が形成される原理を説明する図、図1(B)はシリコンウェハ上での光強度分布、シリコンウェハ上でのキャリア(自由電子)分布、およびシリコンの屈折率分布を示す図、図1(C)はシリコンウェハから光が放射される様子を説明する断面図である。
Λ=λ/(sinθ1+sinθ2) ・・・(1)
sinΘ=neff(λ)/n+(mλ)/(nΛ) ・・・(2)
式(2)において、Θは基板垂直方向からの放射方向の角度、neff(λ)は有効屈折率、nはシリコン導波路4の屈折率、λは光の波長、ΛはGC7のピッチ、mは次数である。式(2)は文献「David J.Lockwood,“Silicon Photonics II”,Springer,p.73-76,2010」に記載されている。
次に、本発明の第2の実施の形態について説明する。図3は本発明の第2の実施の形態に係るGC形成方法を説明する断面図である。本実施の形態は、シリコンウェハに対する物理的刺激として光照射を用い、マスクなどの周期構造とレンズを用いてシリコンウェハに周期的な光強度分布を生成し、光と導波路材料の相互作用により屈折率変化を生じさせて、シリコン導波路に一時的にGCを形成し、シリコン導波路への光入出力を可能とするものである。
周期構造22としては、マスクや回折格子を用いればよく、また能動的に制御可能なLCOS(Liquid Crystal On Silicon)やMEMS(Micro-Electro-Mechanical system)などの空間光変調器を用いてもよい。
次に、本発明の第3の実施の形態について説明する。図4は本発明の第3の実施の形態に係るGC形成方法を説明する断面図である。本実施の形態は、シリコンウェハに対する物理的刺激として光照射を用い、アレイ状光源とレンズを用いてシリコンウェハに周期的な光強度分布を生成し、光と導波路材料の相互作用により屈折率変化を生じさせて、シリコン導波路に一時的にGCを形成し、シリコン導波路への光入出力を可能とするものである。
第2、第3の実施の形態は、第1の実施の形態と同様に、光と相互作用を起こして屈折率変化を発生させることができる材料に適用可能である。
次に、本発明の第1の参考例について説明する。図5は本発明の第1の参考例に係るGC形成方法を説明する断面図である。本参考例は、シリコンウェハに対する物理的刺激として熱刺激を用い、熱源アレイを用いてシリコンウェハに周期的な熱分布を生成し、屈折率変化を生じさせて、シリコンウェハに一時的にGCを形成し、シリコン導波路への光入出力を可能とするものである。
なお、本参考例では、GCを形成する対象となる材料としてシリコンを用いているが、熱によって屈折率変化を発生させることができる材料に本参考例を適用可能である。このような材料としては、LiNbO3、TiO2、PbMoO4、ソーダガラス、光学ガラス、PLZT、フォトポリマ等がある。
次に、本発明の第2の参考例について説明する。本参考例は、シリコンウェハに対する物理的刺激として音波照射を用い、SAWデバイスアレイを用いてシリコンウェハに周期的な音圧分布を生成し、屈折率変化を生じさせて、シリコンウェハに一時的にGCを形成し、シリコン導波路への光入出力を可能とするものである。
次に、本発明の第3の参考例について説明する。図6(A)、図6(B)は本発明の第3の参考例に係るGC形成方法を説明する図であり、図6(A)は本参考例で用いるプローブの下面図、図6(B)は本参考例のGC形成方法を説明する断面図である。なお、図6(B)は、図6(A)をB−B’線で切断したB−B’線断面図に相当する。本参考例は、シリコンウェハに対する物理的刺激として電流印加を用い、シリコンウェハのシリコン導波路に周期的な電流分布を生成し、屈折率変化を生じさせて、シリコンウェハに一時的にGCを形成し、シリコン導波路への光入出力を可能とするものである。
次に、本発明の第4の参考例について説明する。図7(A)は本参考例で対象となるウェハの構造を示す平面図、図7(B)は図7(A)のA−A’線断面図である。また、図8(A)、図8(B)は本参考例のGC形成方法を説明する図であり、図8(A)は本参考例で用いるプローブの下面図、図8(B)は本参考例のGC形成方法を説明する断面図である。なお、図8(B)は、図7(A)、図8(A)をB−B’線で切断したB−B’線断面図に相当する。本参考例は、シリコンウェハに対する物理的刺激として電界印加を用い、電気光学結晶を用いた導波路に電圧を印加し、屈折率変化を生じさせて、導波路に一時的にGCを形成し、導波路への光入出力を可能とするものである。
次に、本発明の第5の参考例について説明する。図9(A)は本参考例で対象となるウェハの構造を示す平面図、図9(B)は図9(A)のC−C’線断面図である。また、図10(A)、図10(B)は本参考例のGC形成方法を説明する図であり、図10(A)は本参考例で用いるプローブの下面図、図10(B)は本参考例のGC形成方法を説明する断面図である。なお、図10(B)は、図9(A)、図10(A)をD−D’線で切断したD−D’線断面図に相当する。本参考例は、シリコンウェハに対する物理的刺激として磁界印加を用い、磁性体材料を用いた導波路に磁界を印加し、屈折率変化を生じさせて、導波路に一時的にGCを形成し、導波路への光入出力を可能とするものである。
Claims (3)
- 半導体からなる光導波路が形成されたウェハに光を照射して周期的な光強度分布を生成し、この光の照射に応じた前記半導体におけるキャリア生成により前記光導波路の屈折率を周期的に変化させて、前記光導波路にグレーティングカプラを形成することを特徴とするグレーティングカプラ形成方法。
- 請求項1記載のグレーティングカプラ形成方法において、
光の干渉により、前記ウェハに周期的な光強度分布を生成することを特徴とするグレーティングカプラ形成方法。 - 請求項1記載のグレーティングカプラ形成方法において、
前記ウェハに強度が周期的に変化する光を照射することにより、前記ウェハに周期的な光強度分布を生成することを特徴とするグレーティングカプラ形成方法。
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