[發明專利]光學光子線路耦合

有效

• 申請號: 201380060537.0
• 申請日: 2013-06-26
• 公開（公告）號: CN104797963B
• 公開（公告）日: 2018-12-18
• 發明（設計）人: E·M·默罕默德;P·L·張;I·班
• 申請（專利權）人: 英特爾公司
• 主分類號: G02B6/12
• 分類號: G02B6/12;G02B6/10
• 代理公司: 永新專利商標代理有限公司 72002
• 代理人: 劉瑜;王英

系統和方法可以將芯片上光線路耦合到外部光纖。SOI波導結構可以包括鏡面結構和錐形波導，以用于將光線路光耦合到垂直定向的外部連接器中的光纖。鏡面結構可以被成角度地設置在硅波導結構的端處。氧化層可以覆蓋掩埋氧化層和硅波導結構。錐形波導可以具有窄端和寬端。錐形波導的窄端可以被設置在鏡面結構上方。錐形波導可以從窄端沿與硅波導結構垂直的方向延伸通過氧化層。外部連接器可以適合在錐形波導上方并使用通過連接器主體行進的光纖陣列光耦合到外部光纖。

技術領域

實施例概括而言涉及將基于SOI的平面光波線路(PLC)上的Si波導有效率地光耦合到光纖以用于外部傳輸。

背景技術

由于單模(SM)波導和光纖之間尺寸的失配，所以芯片上光子單模波導從和到外部光纖的有效率光耦合可能很困難。例如，典型的石英光纖的尺寸大約比Si信道波導大四十倍。因為這樣的尺寸失配，所以如果將SM波導和光纖直接耦合，則相應模式的波導和光纖可能不會有效率地耦合，僅產生可忽略的透射或導致不可接受的插入損耗，>20dB。因此，需要一種機制使這些模式尺寸彼此接近以實行有效率的耦合。

發明內容

根據本發明的一個方面，一種光學裝置，包括：硅襯底；被設置在所述硅襯底上的掩埋氧化層；被設置在所述掩埋氧化層上的硅波導結構；成角度地設置在所述硅波導結構的第一端的鏡面結構；覆蓋所述掩埋氧化層和所述硅波導結構的氧化層；以及具有窄端和寬端的錐形波導，所述窄端被設置在所述鏡面上方，所述錐形波導從所述窄端在與所述硅波導結構垂直的方向上延伸穿過所述氧化層，其中，所述鏡面被成角度地設置為相對于所述錐形波導和所述硅波導結構二者成大約四十五度。

根據本發明的另一方面，一種制造光學裝置的方法，包括：在硅襯底上形成掩埋氧化層；在所述掩埋氧化層上形成硅波導結構；在所述硅波導結構的第一端蝕刻成角度的表面；對所述成角度的表面進行金屬化；在所述掩埋氧化層和所述硅波導結構上方沉積氧化層；在所述氧化層中形成具有窄端和寬端的錐形通孔，所述窄端被設置在所述成角度的表面上方，所述錐形通孔在與所述硅波導結構垂直的方向上從所述窄端延伸；以及利用聚合物填充所述錐形通孔。

附圖說明

通過閱讀以下說明書和附帶的權利要求并，通過參考以下附圖，本發明實施例的各種優點對于本領域技術人員而言將變得顯而易見，在附圖中：

圖1是示例光斑變換器的圖；

圖2-圖5是根據本發明的各個實施例的方面的示例芯片上光耦合器件的圖；

圖6-圖9是根據本發明的各個實施例的方面的示出了使用錐形垂直波導制造絕緣體上的硅光耦合系統的示例工藝流程的圖；

圖10-圖11是根據本發明的各個實施例的方面的示出了具有微透鏡的示例芯片上光耦合器件的圖；

圖12-圖16是根據本發明的各個實施例的方面的示例外部光連接器耦合器的圖；

圖17是根據本發明的各個實施例的方面的用于構造芯片上光耦合器件的示例過程的流程圖；以及

圖18是根據本發明的各個實施例的方面的用于構造外部光連接器的示例過程的流程圖。

具體實施方式

本發明的實施例可以實現將基于SOI的平面光波線路(PLC)上的Si波導有效率地光耦合到外部光纖。SOI波導結構包括鏡面結構和錐形波導，其可以將光線路光耦合到垂直方向的外部連接器中的光纖。外部連接器可以適合在錐形波導上方，并使用穿過連接器主體的光纖陣列光耦合到外部光纖。