JP7009650B2 - フォトニックデバイス、フォトニックデバイスの動作方法、及びフォトニックデバイスの製造方法 - Google Patents
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Description
20 メンブレン
21 凹部
22 配線層の後端
23 懸架メンブレン領域
30 フォトニック構造
31 光カプラ
32 導波路
33 領域
34 領域
35 測定ブランチ
36 基準ブランチ
37 キャビティ(光共振器)
38 測定セクション
39 基準セクション
40 光源
41 光センサ
50 接着剤層、接着層
Claims (18)
- 半導体の基板(10)と、
前記基板(10)内に又は前記基板(10)上に配置された感圧のメンブレン(20)と、
前記メンブレン(20)に少なくとも部分的に結合されたフォトニック構造(30)と、を備え、
前記フォトニック構造(30)は、前記メンブレン(20)に加わる圧力によって生じる変形に応じて、光学特性を変化させるように配置されており、
前記フォトニック構造(30)は、引張ひずみ及び圧縮ひずみにより前記光学特性を変化させるように配置され、
変化する前記光学特性は、前記フォトニック構造(30)の屈折率であり、
前記メンブレン(20)に加わる圧力によって生じる前記変形は、前記フォトニック構造(30)の屈折率の変化をもたらす、
フォトニックデバイス。 - 前記メンブレン(20)に加わる圧力によって生じる変形が前記フォトニック構造(30)を変形させるように、前記フォトニック構造(30)は、前記メンブレン(20)の懸架メンブレン領域(23)に結合されている、請求項1に記載のフォトニックデバイス。
- 前記フォトニック構造(30)は、少なくとも1つの光カプラ(31)と、少なくとも1つの導波路(32)とを備え、
前記少なくとも1つの光カプラ(31)は、前記少なくとも1つの導波路(32)に光を入力及び/又は出力するように配置され、
前記少なくとも1つの導波路(32)は、前記メンブレン(20)に加わる圧力により生じる変形の関数として変化する屈折率を有するように構成されている、請求項1に記載のフォトニックデバイス。 - 前記導波路は、前記メンブレン(20)内若しくは配線層の後端(22)内に設けられ、例えば、所定の表面において限られた厚さの範囲内で構成されるか若しくはその表面と同一面となり、又は、
前記導波路は、前記メンブレン(20)の表面上若しくは前記配線層の後端(22)上に設けられ、例えば、前記表面から突出している、請求項3に記載のフォトニックデバイス。 - 前記少なくとも1つの光カプラ(31)は、垂直結合のための格子カプラ、エッジカプラ、断熱カプラのうちの少なくとも1つを含む、請求項3又は4に記載のフォトニックデバイス。
- 前記導波路(32)は、コヒーレント受信器又は干渉計のうちの少なくとも1つを含む、請求項3から5のうちいずれか一項に記載のフォトニックデバイス。
- 干渉計として実装される前記導波路(32)は、測定ブランチ(35)と、基準ブランチ(36)とを含み、
前記測定ブランチ(35)は、測定セクション(38)を含み、
前記測定セクション(38)は、検出アームを形成すると共に、前記メンブレン(20)に少なくとも部分的に重なり、
前記基準ブランチ(36)は、基準アームを形成している基準セクション(39)を含む、請求項6に記載のフォトニックデバイス。 - 前記測定ブランチ及び前記基準ブランチ(35,36)が、マッハ・ツェンダー干渉計又はカスケードマッハ・ツェンダー干渉計として配置されている、請求項7に記載のフォトニックデバイス。
- 前記測定ブランチ及び前記基準ブランチ(35,36)は、リング共振器又はレーストラック共振器干渉計として配置されている、請求項7に記載のフォトニックデバイス。
- 少なくとも1つの光カプラ(31)を用いて前記フォトニック構造(30)に結合された光センサ(41)をさらに備えている、請求項1~9のうちいずれか一項に記載のフォトニックデバイス。
- 少なくとも1つの光カプラ(31)を用いて前記フォトニック構造(30)に結合された光源(40)をさらに備えている、請求項1~10のうちいずれか一項に記載のフォトニックデバイス。
- 請求項1~11のうちいずれか一項に記載の少なくとも1つのフォトニックデバイスを備えた光マイクロフォン。
- 前記フォトニック構造(30)は、前記フォトニックデバイスに完全に組み込まれており、
前記フォトニックデバイスは、同一のフォトニックデバイス内に位置するか又は同一の基板に組み込まれた光センサを備え、
複数のフォトダイオードが同一の基板に組み込まれている、
請求項12に記載の光マイクロフォン。 - フォトニックデバイスを動作させるための方法であって、
前記フォトニックデバイスは、
基板(10)内に又は当該基板(10)上に配置された感圧のメンブレン(20)と、
前記メンブレン(20)に少なくとも部分的に結合されたフォトニック構造(30)と、を備え、
前記方法は、
前記メンブレン(20)に圧力を加えるステップと、
前記メンブレン(20)に加わる前記圧力により生じる変形に応じた前記フォトニック構造(30)の光学特性の変化を検出するステップと、を含み、
前記フォトニック構造(30)は、引張ひずみ及び圧縮ひずみにより前記光学特性を変化させるように配置され、
変化する前記光学特性は、前記フォトニック構造(30)の屈折率であり、
前記メンブレン(20)に加わる圧力によって生じる前記変形は、前記フォトニック構造(30)の屈折率の変化をもたらす、
フォトニックデバイスを動作させるための方法。 - 光源(40)を用いて光を出射するステップと、
光カプラ(31)を用いて前記出射された光を前記フォトニック構造(30)の入力側に結合するステップと、
前記フォトニック構造の出力側にて、別の光カプラ(31)を介して光を出力結合するステップと、
前記出力側からの光を光センサ(41)を用いて検出するステップと、
をさらに含む、
請求項14に記載の方法。 - 前記フォトニック構造(30)は、前記メンブレン(32)に結合された少なくとも1つの導波路(32)を備え、
前記導波路(32)は、前記メンブレン(20)に加わる圧力により生じる変形の関数として変化する屈折率を有するように構成され、
前記光センサ(41)は、前記少なくとも1つの導波路(32)の前記屈折率に応じて光強度の変化を検出する、請求項15に記載の方法。 - フォトニックデバイスを製造するための方法であって、
半導体の基板(10)を設けるステップと、
前記基板(10)内に又は前記基板(10)上に感圧のメンブレン(20)を配置するステップと、
フォトニック構造(30)を少なくとも部分的に前記メンブレン(20)に結合するステップと、を含み、
前記フォトニック構造(30)は、前記メンブレン(20)に加わる圧力によって生じる変形に応じて、光学特性を変化させるように配置され、
前記フォトニック構造(30)は、引張ひずみ及び圧縮ひずみにより前記光学特性を変化させるように配置され、
変化する前記光学特性は、前記フォトニック構造(30)の屈折率であり、
前記フォトニック構造(30)は、前記メンブレン(20)に加わる圧力によって生じる変形により前記フォトニック構造(30)の屈折率を変化させる材料からなる、
フォトニックデバイスを製造するための方法。 - 前記半導体基板(10)は、シリコンからなり、
前記フォトニック構造(30)は、二酸化ケイ素、窒化ケイ素又はこれらの組み合わせからなる、請求項17に記載の方法。
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