專利名稱：寬帶光耦合到薄的soi cmos集成光路的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及一種用于提供耦合進(jìn)和耦合出薄(即，亞微米尺寸)光波 導(dǎo)的設(shè)備，且更具體地說(shuō)，涉及使用參考面和透鏡元件來(lái)提供光纖或透鏡 與薄波導(dǎo)間的耦合。
背景技術(shù)：
一種常見的用于將光從外部源耦合到硅波導(dǎo)的現(xiàn)有技術(shù)是在波導(dǎo)和 配合的光纖終端上切割或拋光末端面(end facets )。光纖終端的例子包括， 但不限于具有小切割/拋光角度或零切割/拋光角度的多模光纖或單模光 纖，和產(chǎn)生小到1.5 jam的光斑尺寸的特制形狀的單模光纖或特制透鏡單 模光纖。光纖終端被對(duì)準(zhǔn)來(lái)產(chǎn)生最大量的通過(guò)波導(dǎo)的光傳輸，然后光纖終 端被固定在適當(dāng)?shù)奈恢?。可在光纖終端和波導(dǎo)面上都使用抗反射(AR)涂 層，以減少菲涅耳損失(Fresnelloss)。在所有這些現(xiàn)有技術(shù)裝置中，輸入 端口和輸出端口必須位于包含波導(dǎo)的圓晶棵片(wafer die)的邊緣面處， 由于使用這種現(xiàn)有技術(shù)邊緣耦合約束，對(duì)器件的幾何形狀(例如，布局及 /或尺寸)強(qiáng)加了相當(dāng)多的限制。
在SOI基光電裝置中的SOI層中形成的極"薄"波導(dǎo)的開發(fā)和使用是 與光耦合相關(guān)的另一個(gè)因素。對(duì)本發(fā)明來(lái)說(shuō)，"薄"波導(dǎo)4^定義為具有大 約0.5 jum量級(jí)的典型寬度和大約0.15 Mm量級(jí)的典型厚度。過(guò)去，"納米
錐(nanotaper )，，或"倒錐(inverse taper)" 3皮成功地用在波導(dǎo)中。然而， 這種成功只是出現(xiàn)在研究/開發(fā)環(huán)境中，而研究/開發(fā)環(huán)境對(duì)制造條件采取 嚴(yán)格控制。
因此，在本領(lǐng)域中遺留的、對(duì)用于提供將激光器和光纖永久耦合到所 使用的薄的，SOI基光波導(dǎo)的可制造的，高效的光耦合裝置的需求將因?yàn)?光電產(chǎn)品的大批量生產(chǎn)而被需要。
發(fā)明概述
在本領(lǐng)域中遺留的需求由本發(fā)明解決，本發(fā)明涉及一種用于提供耦合 進(jìn)和耦合出形成在SOI結(jié)構(gòu)的表面SOI層中的薄(即，亞微米尺寸)光波 導(dǎo)的設(shè)備，且更具體地說(shuō)，涉及使用SOI結(jié)構(gòu)本身中的參考面和使用相關(guān)
的透鏡元件以提供光纖或激光器與薄波導(dǎo)間的耦合。
根據(jù)本發(fā)明，把在SOI結(jié)構(gòu)中界定的界面(諸如，舉例來(lái)說(shuō)，硅襯底 和上覆的隱埋氧化物(BOX)層之間的界面)用作耦合裝置的參考面。薄 波導(dǎo)在SOI層中形成，并在形成在SOI結(jié)構(gòu)中的側(cè)壁處終止，且透鏡裝置
被用來(lái)提供輸入器件和波導(dǎo)間的耦合。
在本發(fā)明的一個(gè)實(shí)施方式中，在光源(光纖或激光器)和薄的波導(dǎo)的 側(cè)壁終端間設(shè)置獨(dú)立的透鏡元件。透鏡被保持在固定裝置中，所述固定裝
置設(shè)置在刻蝕到SOI結(jié)構(gòu)中的溝槽中。固定裝置本身包括參考表面，該參 考表面與SOI基參考面相關(guān)，使得當(dāng)固定裝置放置在溝槽中時(shí)，透鏡將與
薄的波導(dǎo)光學(xué)對(duì)準(zhǔn)。在此實(shí)施方式的"主動(dòng)對(duì)準(zhǔn)"構(gòu)型中，可通過(guò)沿溝槽 的橫向長(zhǎng)度移動(dòng)固定裝置，來(lái)調(diào)整透鏡固定裝置相對(duì)于波導(dǎo)終端的橫向位 移，直到獲得最大量的光耦合。 一旦獲得最大量的耦合，就進(jìn)行永久性地 連接。
在可選的實(shí)施方式中，透鏡裝置可直接與光源相結(jié)合為一體，諸如透 鏡光纖或包括整體透鏡的激光器。就透鏡光纖來(lái)說(shuō)，光纖首先定位在安裝
在SOI結(jié)構(gòu)上的獨(dú)立的塊組件(優(yōu)選地，硅塊)中。硅塊形成為包括精確 定位的V型槽，該V型槽支承光纖，使得光纖芯處在期望的位置以提供到
薄的波導(dǎo)的耦合。硅塊被倒裝連接到SOI結(jié)構(gòu)以形成永久的耦合裝置，使
用襯底/BOX參考面用于光纖芯與薄的波導(dǎo)間的光對(duì)準(zhǔn)。
在本發(fā)明的任意實(shí)施方式中，沿薄的波導(dǎo)傳播的內(nèi)耦合信號(hào)的一部分 可被引出，并用作主動(dòng)反饋信號(hào)以調(diào)整激光器/光纖和薄的波導(dǎo)間的對(duì)準(zhǔn)， 直到獲得了最大量的耦合。另外，相同類型的對(duì)準(zhǔn)裝置可被用來(lái)將沿薄的 波導(dǎo)傳播的信號(hào)外耦合到輸出光纖，或其他光輸出器件(諸如，舉例來(lái)說(shuō)， 光敏二極管)。
本發(fā)明的其他以及進(jìn)一步的實(shí)施方式和特征，將在下面的討論過(guò)程中 并由參考附圖而變得顯而易見。
附圖的簡(jiǎn)要說(shuō)明
現(xiàn)參考附圖，


圖1是包括根據(jù)本發(fā)明形成的光纖基耦合裝置和激光器基耦合裝置的 示例性的SOI結(jié)構(gòu)的等距視圖2是根據(jù)本發(fā)明形成的示例性的光纖耦合裝置的放大的側(cè)視圖3是光纖耦合裝置的硅塊部分和相關(guān)光纖的分解等距視圖4是圖3的硅塊的等距視圖，光纖定位在該塊的V型槽中；
圖5是處在SOI結(jié)構(gòu)之上適當(dāng)位置的圖4的硅塊的等距視圖，SOI結(jié) 構(gòu)包括待被光纖對(duì)齊的薄波導(dǎo)；
圖6是根據(jù)本發(fā)明形成的示例性的激光器耦合裝置的簡(jiǎn)化的頂視圖7是本發(fā)明的示例性的透鏡固定裝置的側(cè)視圖，詳細(xì)顯示了參考表 面和相關(guān)的透鏡組件的構(gòu)型；
圖8是本發(fā)明的激光器耦合裝置的側(cè)視圖，將來(lái)自激光源24的光輸 出顯示為穿過(guò)透鏡組件并^^皮聚焦到薄SOI波導(dǎo)中；以及
圖9是本發(fā)明的呈現(xiàn)輸入耦合裝置和輸出耦合裝置的形式的示例性的 裝置的頂視圖。
詳細(xì)說(shuō)明
圖1是示例性的SOI結(jié)構(gòu)10的等距視圖，SOI結(jié)構(gòu)10形成為包括本
發(fā)明的光纖耦合裝置和激光器耦合裝置二者。應(yīng)理解，任何個(gè)數(shù)的光纖基
耦合裝置及/或激光器基耦合裝置可用在給出的SOI結(jié)構(gòu)上。只是為討論和
解釋起見在此處顯示一對(duì)耦合裝置。
如所顯示的，SOI結(jié)構(gòu)10包括硅襯底12、隱埋氧化物(BOX)層14 和亞微米厚的單晶硅表面層16 (在下文中稱之為"SOI層16")。本發(fā)明的 重要特征是通過(guò)利用SOI層16中的亞微米尺寸的光波導(dǎo)，納米錐耦合裝 置可被配置成本質(zhì)上與極化狀態(tài)無(wú)關(guān)。就是說(shuō)，TE光^^莫和TM光模都將以 基本上相同的耦合效率耦合到波導(dǎo)中。 一個(gè)示例性的構(gòu)型(用于與1310nm 的傳播波長(zhǎng)結(jié)合使用)利用厚度大約為140nm的SOI層16和寬180-200nm 的納米錐尖。通過(guò)利用模場(chǎng)直徑2.5Mm的相關(guān)的透鏡系統(tǒng)，TE模和TM 才莫將以幾乎相同的效率(例如，小于ldB極化相關(guān)損失)耦合到納米錐尖 中。應(yīng)理解，可利用其他的SOI層厚度和納米錐尖的寬度(伴隨著^t場(chǎng)直 徑中的相關(guān)調(diào)整)以獲得滿足要求的極化狀態(tài)無(wú)關(guān)性能。極化狀態(tài)無(wú)關(guān)耦 合對(duì)其中光檢測(cè)器待與波導(dǎo)結(jié)合使用的應(yīng)用來(lái)說(shuō)是重要的優(yōu)勢(shì)，因?yàn)楣鈾z 測(cè)器能獲得隨機(jī)極化的單才莫輸入耦合光的固定的響應(yīng)率。
根據(jù)本發(fā)明，SOI結(jié)構(gòu)相鄰層間的選定的界面用作參考表面，以提供 輸入元件(諸如光纖或激光器)和形成于SOI層16中的相對(duì)薄的波導(dǎo)間 的對(duì)準(zhǔn)。優(yōu)選地，硅襯底12和BOX 14間的界面被界定為參考面(在下文 中稱為參考面13)，因?yàn)榇私缑娴奈恢迷趫A晶與圓晶之間不會(huì)有4艮大的變 化。使用此界面作為參考面，參考面13和SOI層16中的薄波導(dǎo)的位置間 的距離可被確定并將保持基本不變。然而，應(yīng)理解，結(jié)構(gòu)中的任何相鄰層 之間的界面可被用作"參考面"，如SOI層16本身的頂面。此外，當(dāng)在處 理過(guò)程中其他層(諸如，舉例來(lái)說(shuō)，CMOS層間介電層)添加到SOI結(jié)構(gòu) 時(shí)，在這些層間的任何界面可用作參考面。
參考圖1,光纖18顯示為定位在通過(guò)SOI結(jié)構(gòu)10厚度形成的溝槽20 中。在此例中，光纖18包括透鏡端面(endface) 19以提高光纖18與在SOI 層16中形成的薄波導(dǎo)22間的耦合效率。光纖18的透鏡端面19和薄波導(dǎo)22之間的對(duì)準(zhǔn)由覆蓋在SOI結(jié)構(gòu)上的保持光纖的固定裝置(此視圖中未顯 示)提供，該固定裝置使用參考面13以確定提供對(duì)準(zhǔn)所需要的尺寸。保 持光纖的固定裝置的具體方面在下文中結(jié)合圖2-5示出并描述。
同樣在圖1中顯示的是激光源24，其在SOI結(jié)構(gòu)10中形成的相對(duì)薄 的凹槽26上設(shè)置。透鏡元件28在激光源24的輸出端和薄的波導(dǎo)22間定 位以提供激光器的輸出信號(hào)進(jìn)到薄的波導(dǎo)22中的所必須的高效的耦合。 根據(jù)本發(fā)明，透鏡固定裝置28被定位成跨越在薄的凹槽26和波導(dǎo)終端側(cè) 壁32間形成的相對(duì)深的溝槽30。特別地，透鏡固定裝置28形成為包括接 觸由SOI層16形成的參考面的參考表面34,表面34的寬度足夠跨越深溝 槽30。重要地，透鏡固定裝置28中的透鏡組件36相對(duì)于參考表面34形 成，以使得所述透鏡組件在適當(dāng)位置時(shí)與薄的波導(dǎo)22對(duì)準(zhǔn)。后端面 (backface)監(jiān)控器38可與激光源24結(jié)合使用，以接收從激光源24后面(rear facet)發(fā)出的能量，并為激光源24的合適的偏置提供反々貴/控制信息。
圖2是根據(jù)本發(fā)明形成的示例性的光纖耦合裝置的放大的側(cè)視圖。在 此視圖中再次顯示了光纖18，其包括透鏡端面19。同樣顯示了 SOI結(jié)構(gòu) 10,其包括硅村底12、薄的BOX層14和SOI層16，其中薄的波導(dǎo)22在 SOI層16中形成，定位光纖18使得透鏡端面19與薄的波導(dǎo)22光學(xué)對(duì)準(zhǔn)。 根據(jù)本發(fā)明，保持光纖的塊40被用來(lái)提供期望的對(duì)準(zhǔn)，同時(shí)將光纖18固 定在形成于塊40的V型槽42中的固定位置。在優(yōu)選的結(jié)構(gòu)中，塊40包 括硅，并可在下文中改作稱為"硅塊40"。在圖2的具體視圖中，塊40的 頂端表面44被用作參考表面，當(dāng)塊40安裝在SOI結(jié)構(gòu)IO上時(shí)，所述參 考表面在SOI結(jié)構(gòu)IO的參考面13上方保持預(yù)先確定的距離。因此，通過(guò) 控制V型槽相對(duì)于參考表面44的深度，形成了當(dāng)塊40定位在適當(dāng)位置時(shí) 透鏡端面19的尖端將與薄的波導(dǎo)22對(duì)準(zhǔn)的裝置。 一薄層任意類型的公知 的膠結(jié)材料或環(huán)氧材料可用以永久地將塊40連接到SOI結(jié)構(gòu)10。如上所 述，塊40優(yōu)選地由硅形成，硅與SOI結(jié)構(gòu)IO的材料成分匹配。結(jié)果，因 為塊40和SOI結(jié)構(gòu)10具有匹配的熱脹系數(shù)(CTE)，組件在長(zhǎng)時(shí)間內(nèi)將 保持對(duì)準(zhǔn)。然而，應(yīng)理解，其他材料(諸如塑料)可被用以形成塊40，其 中對(duì)某些應(yīng)用來(lái)說(shuō)CET微小的失配可以是不相干的。
圖3是硅塊40和相關(guān)光纖18的分解的等距視圖。在此圖中明顯的是 沿硅塊40長(zhǎng)度的V型槽42的定位和位置。在CMOS處理工藝中公知的 是通過(guò)各向異性刻蝕硅襯底的
晶體平面(crystallographic plane surface), V型槽可在硅中形成。因此，也因?yàn)榇嗽颍瑑?yōu)選地用硅作塊 40的材料。通過(guò)控制V型槽蝕刻的寬度，V型槽的實(shí)際尺寸可被控制到亞 微米公差。同樣在圖3中顯示的是相對(duì)深的溝槽46,其在V型槽42的終 端形成，并處于透鏡端面19放置的位置。在不使用透鏡光纖的實(shí)施方式 中，獨(dú)立的透鏡元件，諸如上述與激光源結(jié)合的透鏡元件，可定位成并祐: 用來(lái)提供期望的高效率的對(duì)準(zhǔn)。
圖4是硅塊40和光纖18的相似的視圖，在此例中，光纖18設(shè)置在V 型槽42中，并固定到V型槽42。同樣顯示的還有多個(gè)連接固定裝置48， 其中固定裝置48用以提供實(shí)際的機(jī)械對(duì)準(zhǔn)以及塊40到SOI結(jié)構(gòu)10的連 接。圖5是在SOI結(jié)構(gòu)10上的適當(dāng)位置的硅塊40的等距視圖，特別顯示 出塊40的參考表面44設(shè)置在SOI結(jié)構(gòu)10上并連接到SOI結(jié)構(gòu)10，根據(jù) 本發(fā)明為了對(duì)準(zhǔn)的目的使用參考面13作為參考表面。應(yīng)理解，此類型的 耦合裝置可與輸入光纖或輸出光纖(或兩者) 一起使用。特別地，當(dāng)輸出 光纖是具有相對(duì)大的芯區(qū)和數(shù)值孔徑的多模光纖時(shí)，在波導(dǎo)輸出和光纖端 面間不使用透鏡(組合的或分立的)也可能獲得滿足要求的耦合效率。另 夕卜，對(duì)多^f莫輸出光纖的情況，因?yàn)樾枰膶?duì)準(zhǔn)的精確度是+/-20"111量級(jí)， 多模光纖可被連接到溝槽20 ，因此消除了對(duì)用來(lái)提供對(duì)準(zhǔn)的獨(dú)立的塊組件 40的需求。
圖6是根據(jù)本發(fā)明形成的典型的激光器耦合裝置的簡(jiǎn)化的頂視圖。如 所顯示的，激光源24設(shè)置在通過(guò)SOI結(jié)構(gòu)10形成的淺溝槽16上(例如， 厚度為10nm量級(jí)的溝槽)。為了提高耦合效率，激光源優(yōu)選地"發(fā)射極 帶向下"(emitter stripe down)(即，向著參考面)地安裝。此構(gòu)型消除了 垂直公差問(wèn)題，否則，將會(huì)因激光器芯片本身的厚度改變引起與激光器芯 片本身的厚度改變相關(guān)的垂直公差問(wèn)題。透鏡固定裝置28定位在深溝槽 30(量級(jí)為，近似，100jum)中。兩個(gè)溝槽16和30都可用常規(guī)反應(yīng)離子 刻蝕(R正)工藝形成，其中"深RIE ( deep R正)"工藝優(yōu)選地用以形成 溝槽30。如所顯示的，溝槽30在側(cè)壁32處終止，波導(dǎo)22同樣在側(cè)壁32 處終止。在此視圖中特別明顯的是參考面13定位在硅襯底12和BOX層 14間的界面(如上所述，其他層可用以界定參考面，諸如BOX層14和 SOI層16間的界面或，可選擇地，SOI層16的頂端表面層)。不考慮用以 提供參考面的界面如何，只要激光源24和包括的透鏡組件36與薄的波導(dǎo) 22適當(dāng)?shù)膶?duì)準(zhǔn)，就會(huì)獲得耦合。
因此，根據(jù)本發(fā)明，透鏡固定裝置28的參考面34連同透鏡組件36 的位置被設(shè)計(jì)成當(dāng)表面34定位在深溝槽30中時(shí)，會(huì)獲得對(duì)準(zhǔn)。圖7是透 鏡固定裝置28的側(cè)視圖，詳細(xì)顯示了參考表面34和相關(guān)的透鏡組件36 的構(gòu)型。在如圖6示出的具體的實(shí)施方式中，光引接器(opticaltap)50被用 來(lái)確定激光源24和薄的波導(dǎo)22間所獲得的對(duì)準(zhǔn)程度。特別地，耦合波導(dǎo) 52鄰近薄的波導(dǎo)22的一部分設(shè)置，以便取出傳播的光信號(hào)的一部分。光 功率監(jiān)控器54(例如，光敏二極管)用以測(cè)量傳播信號(hào)中的功率，并使用 此功率值確定是否獲得了最大的耦合效率。這種測(cè)量可用來(lái)，舉例來(lái)說(shuō)， 調(diào)整在深溝槽30中的透鏡固定裝置28的位置(如由雙端箭頭顯示的)， 直到獲得最大的耦合效率。在本領(lǐng)域中存在不同類型的主動(dòng)光對(duì)準(zhǔn)裝置， 可用以完成此對(duì)準(zhǔn)過(guò)程。光功率監(jiān)控器54同樣可用于激光源24的反4f/ 控制。
圖8是本發(fā)明的激光器耦合裝置的簡(jiǎn)化的側(cè)視圖，此例中將來(lái)自激光 源24的光輸出顯示為穿過(guò)透鏡固定裝置28并被聚焦到薄的波導(dǎo)22中。 波導(dǎo)22在其輸入點(diǎn)包括光模轉(zhuǎn)換器，以適當(dāng)?shù)貙⒆杂煽臻g(三維)信號(hào) 耦合成用于沿波導(dǎo)22傳播的一維信號(hào)。可通過(guò)將波導(dǎo)的寬度從其額定值 (例如，0.5 pm)絕熱變小到在波導(dǎo)22的終端處的更窄的寬度(例如， 100nm)，來(lái)構(gòu)造模轉(zhuǎn)換器。此絕熱錐將波導(dǎo)22較寬部分的模場(chǎng)直徑從近 似0.5jum轉(zhuǎn)變到在波導(dǎo)22的狹窄的尖端終端的0.75-5.0 jam范圍內(nèi)的某 一值(變量是尖端的實(shí)際尺寸和使用的光波長(zhǎng)的函數(shù))。取決于不同應(yīng)用 的性能要求，這種模轉(zhuǎn)換器可能對(duì)于光纖基或激光器基耦合裝置是必需 的。在此視圖中明顯的是淺溝槽26 (用以支承激光源24并且，可能，支 承后端面監(jiān)控器38 )和深溝槽30 (用以支承透鏡固定裝置28 )。在此視圖
中明顯的是，可通過(guò)在溝槽30內(nèi)向前或向后移動(dòng)固定裝置28 (由箭頭和 透鏡元件28的虛構(gòu)輪廓顯示)來(lái)調(diào)整透鏡元件28的焦點(diǎn)，以獲得最大量 耦合。
如上所迷，使用本發(fā)明的耦合裝置作為耦合到薄的波導(dǎo)的輸入耦合器 或從薄的波導(dǎo)耦合出的輸出耦合器是可能的。圖9是本發(fā)明的具有輸入耦 合裝置和輸出耦合裝置兩種形式的示例性裝置的頂視圖，在此例中，以如 前所描述的方式使用硅對(duì)準(zhǔn)塊(未顯示)，將輸入光纖18!設(shè)置成與輸入透 鏡固定裝置2&對(duì)準(zhǔn)。來(lái)自透鏡固定裝置2&的輸出聚焦到薄的波導(dǎo)22中， 薄的波導(dǎo)22是在SOI結(jié)構(gòu)中形成的光學(xué)/光電塊100的輸入端。塊100可 包括各種不同的有源及/或無(wú)源光學(xué)器件，來(lái)自塊100的輸出接著^皮耦合到 薄波導(dǎo)22的輸出端部分中，并^^皮引導(dǎo)通過(guò)輸出透鏡固定裝置280耦合進(jìn)入 到輸出光纖18o里。
根據(jù)以上描述的本發(fā)明，很明顯的是，可在許多方面變更本發(fā)明的實(shí) 施方式。這種變更不應(yīng)被認(rèn)為是對(duì)本發(fā)明的主旨和范圍的偏離，并且，所 有這種對(duì)本領(lǐng)域中的技術(shù)人員來(lái)說(shuō)明顯的修改旨在被包含在由下面權(quán)利 要求所界定的本發(fā)明的范圍內(nèi)。
權(quán)利要求
1.一種用于提供向/來(lái)自形成在絕緣體上硅(SOI)結(jié)構(gòu)的上部硅層(SOI層)中的相對(duì)薄的硅波導(dǎo)的光耦合的裝置，所述絕緣體上硅(SOI)結(jié)構(gòu)包括硅襯底、上覆的隱埋氧化物層和所述上部硅層(SOI層)，所述薄的硅波導(dǎo)形成為包括沿通過(guò)所述SOI結(jié)構(gòu)的厚度的一部分形成的深溝槽的端面終端，所述耦合裝置包括透鏡元件，其用于將傳播的光信號(hào)耦合進(jìn)/出所述薄的硅波導(dǎo)的所述端面終端；參考面，其界定在所述SOI結(jié)構(gòu)的相鄰層之間的界面處；以及參考結(jié)構(gòu)，其用于支承所述透鏡元件，所述參考結(jié)構(gòu)連接到所述SOI結(jié)構(gòu)，用于提供所述薄的硅波導(dǎo)和所述透鏡元件之間的聚焦對(duì)準(zhǔn)。
2. 如權(quán)利要求1所述的裝置，其中所述裝置連同光發(fā)送器件一起使 用，所述光發(fā)送器件設(shè)置在通過(guò)所述SOI層進(jìn)入到所述硅襯底里形成的相 對(duì)淺的溝槽上，所述參考結(jié)構(gòu)包括用于容納所述透鏡元件的獨(dú)立組件，所 述參考結(jié)構(gòu)沿所述深溝槽"^殳置，所述深溝槽形成為產(chǎn)生所述^^圭波導(dǎo)的所述 端面終端，所述參考結(jié)構(gòu)包括參考表面，所述參考表面具有足夠跨越所述 深溝槽的寬度的尺寸，并提供所述透鏡元件與所述薄的硅波導(dǎo)的所述端面 終端間的光學(xué)對(duì)準(zhǔn)。
3. 如權(quán)利要求2所述的裝置，其中所述參考結(jié)構(gòu)包括硅結(jié)構(gòu)。
4. 如權(quán)利要求2所述的裝置，其中所述淺溝槽和所述深溝槽釆用反 應(yīng)離子刻蝕工藝形成。
5. 如權(quán)利要求2所述的裝置，其中所述裝置進(jìn)一步包括主動(dòng)對(duì)準(zhǔn)元 件，所述主動(dòng)對(duì)準(zhǔn)元件用于調(diào)整所述透鏡元件相對(duì)于所述波導(dǎo)端面終端的 定位以提供最大的耦合效率。
6. 如權(quán)利要求5所述的裝置，其中所述主動(dòng)對(duì)準(zhǔn)元件包括引出波導(dǎo) 和光檢測(cè)器，所述引出波導(dǎo)鄰近所述薄的硅波導(dǎo)的一部分設(shè)置以便外耦合 所述傳播信號(hào)的一部分，所述光檢測(cè)器被耦合以接收沿所述引出波導(dǎo)傳播 的光信號(hào)并由此產(chǎn)生控制信號(hào)用于調(diào)整所述透鏡元件沿著所述深溝槽的 位置，直到獲得最大的耦合效率。
7. 如權(quán)利要求1所述的裝置，其中所迷裝置連同光纖一起使用，所述裝置進(jìn)一步包括對(duì)準(zhǔn)塊，其包括頂端主表面，所述對(duì)準(zhǔn)塊包括V型槽，所述V型槽通 過(guò)所述頂端主表面形成以保持所述光纖，使得所述光纖芯與所述頂端主表 面對(duì)齊，硅對(duì)準(zhǔn)塊與所述SOI結(jié)構(gòu)匹配，使得所述頂端主表面連接到所述 SOI結(jié)構(gòu)，以便將所述光纖芯與所述薄的硅波導(dǎo)的所述端面終端對(duì)準(zhǔn)。
8. 如權(quán)利要求7所述的裝置，其中所述光纖包括透鏡端面，作為用 于耦合進(jìn)/出所述薄的硅波導(dǎo)的所述端面終端的所述透鏡元件。
9. 如權(quán)利要求7所述的裝置，其中所述對(duì)準(zhǔn)塊進(jìn)一步包括深溝槽，杉成，用于支承其中所述對(duì)準(zhǔn)塊包括硅。其中所述相對(duì)薄的硅波導(dǎo)具有亞微米其中所述亞微米尺寸的波導(dǎo)被配置為 其中所述隱埋氧化物層具有不大于三R所述光纖i獨(dú)立的透鏡元件。
10. 如權(quán)利要求7所述的裝置，
11. 如權(quán)利要求1所述的裝置， 尺寸。
12. 如權(quán)利要求11所述的裝置 提供極化狀態(tài)無(wú)關(guān)的耦合。
13. 如權(quán)利要求1所述的裝置， 微米的厚度。
14. 如權(quán)利要求l所述的裝置，其中所述硅襯底和所述隱埋氧化物層 之間的界面被用作用于對(duì)準(zhǔn)裝置的參考面。
15. 如權(quán)利要求l所述的裝置，其中所述耦合在輸入光信號(hào)和薄的硅 波導(dǎo)之間提供。
16. 如權(quán)利要求l所述的裝置，其中所述耦合在薄的硅波導(dǎo)和輸出光 纖之間提供。
全文摘要
一種用于提供光耦合進(jìn)和耦合出相對(duì)薄的硅波導(dǎo)的裝置，所述相對(duì)薄的硅波導(dǎo)在SOI結(jié)構(gòu)的SOI層中形成，所述裝置包括透鏡元件和在SOI結(jié)構(gòu)中界定的、用于以高效的方式提供光耦合的參考表面。波導(dǎo)的輸入可來(lái)自光纖或光發(fā)送器件(激光器)。相似的耦合裝置可用在薄的硅波導(dǎo)與輸出光纖(單模光纖或多模光纖)之間。
文檔編號(hào)G02B6/12GK101371175SQ200780002232
公開日2009年2月18日 申請(qǐng)日期2007年1月11日 優(yōu)先權(quán)日2006年1月11日
發(fā)明者普拉卡什·約托斯卡, 瑪麗·納多, 約翰·芳曼, 羅伯特·凱斯·蒙特哥莫里, 馬格利特·吉龍 申請(qǐng)人:斯歐普迪克爾股份有限公司