專利名稱：提供衰減的集成光學器件的制作方法
技術領域：
本發(fā)明涉及一種在光學回路中使用的如集成硅波導的集成光學器件。
集成光學器件可包括在硅片的上表面形成的硅波導。

圖1顯示了這樣的一種結構，其中在硅層12上形成肋形波導10。硅層12是絕緣硅片，已在硅片16內硅氧層14之上外延生長。為了保護的目的，將全部的波導用硅氧層18涂布。結果是光在波導10之內傳播。
光能量的實際分布事實上是在區(qū)域20的內部。這種分布是在直立的肋形波導10內延伸，但主要在硅層(SOI層)12內延伸，并且事實上在肋形波導10的兩邊稍有延伸。
一些雜散光不可避免地從波導中丟失。這些丟失的雜散光一般在SOI層12的內部傳播，通過內部反射保留在其中。最終，這些雜散光可能被反射到基片上的光電二極管接收器，因而增加了信號的串擾，由此整體上增加了器件的串擾信號，并減低了信噪比。該器件的性能可以通過消除這樣的雜散光而得到改進。
已經公知的是在SOI層內提供局部的摻雜區(qū)域。這些區(qū)域作為雜散光的吸收區(qū)域，然后使其以熱的形式消散。
本發(fā)明提供了一種集成光學組件，包括光透射層，以及沿其邊緣形成的具有至少一個鋸齒形的層。
這樣的鋸齒將給內部反射的光提供交替角度，減少垂直反射。對于雜散光鋸齒形還產生多重反射，其中至少有一些將會損耗。這些作用將減少回到器件活性區(qū)的散射光的比例。
清楚的是，最好沿著光透射層的邊緣有多數這樣的鋸齒。有可能設計這樣的層，使得大部分散射光被更少數目的設置合適的鋸齒形捕獲。但優(yōu)選的是該層基本上所有的邊緣都含有鋸齒形。這些鋸齒形可以是基本上均勻的。但是，在特殊的設計中可能優(yōu)選不均勻分布的鋸齒形，例如以變化的角度分布。
由于鋸齒會聚邊形成的對角減少，入射光束在鋸齒形中被捕獲的可能性因而增加。在這樣的捕獲中，光束將經受多重反射，所有的這些反射會導致一定的衰減。由此，優(yōu)選的是使該角度最小化，此后該角度被稱為α。優(yōu)選的最大值是光透射層材料的內部反射臨界角(此后稱為θc)的兩倍。當α小于該角時，任何得以反射到鋸齒形內部的光束必須引導到尖端，連續(xù)反射的入射角降低。最終，入射角可能降至足以使近似全折射發(fā)生，將光束從透射層中耦合消去。
光透過層的常用材料是硅，一般以絕緣硅片的形式存在。典型的絕緣體是二氧化硅。硅的反射系數是約3.5，臨界角為約17°(忽略二氧化硅任何保護層的作用)。
本發(fā)明的實施例將參考附圖以實例的方式描述，其中圖1是SOI波導結構的透視圖；圖2是本發(fā)明第一實施例的透視圖；圖3是圖2實施例的頂視圖；圖4是圖3沿IV-IV的斷面圖；圖5是本發(fā)明第二實施例的頂視圖；圖6是本發(fā)明第三實施例的頂視圖；圖7和8說明了本發(fā)明的操作方式。
圖1已經描述過，因此在此不進一步再描述。
圖2，3和4顯示了本發(fā)明的第一實施例。硅片16包括硅氧絕緣層14，在其上是取向延伸的硅透射層12。為了清楚起見，硅氧保護層18沒有示出。在硅透射層12的邊緣，提供了許多鋸齒形22。這些鋸齒形可以通過合適的掩模蝕刻硅層的上部直接形成。
圖3顯示了鋸齒形的會聚邊形成的角，標為α。
圖5顯示了α角大大減少的第二實例。其優(yōu)點將在以下的描述中顯而易見。
圖6顯示了第三實施例，其中鋸齒形是圓形的，但仍然沿著大概直的部分相對形成角α。雖然這種排列很可能具有略微減小的有效性，但是它更易于制造。
圖7說明了本發(fā)明被認為的工作原理。需要考慮的是單一鋸齒22和入射的散射光束24，原則上達到任意的角度。這將使入射角θ與鋸齒形22的一邊形成一個角度，并且該光束在鋸齒形的邊緣被內部反射。然后光束以θ-α的角度與鋸齒的對邊相遇，即，大大小于入射的原始角度。在圖7所示的情況中，入射角θ-α比臨界角度小，因此光束24相當大的部分通過折射逸出。因而，在透射層內傳播的光的反射部分的能量被強烈地衰減。
一些入射角可能導致兩邊的全內反射，并且仍將被反射回透射層中。但是，這些入射角很可能在基片更深的邊緣基本被折射出去，尤其是當基片邊緣是不垂直的，或鋸齒形不都如圖3，5和8所示的基本上平行。
圖8顯示了減小α的優(yōu)點。入射光束24仍在鋸齒22的第一邊緣處被內部反射。由于在更大的掠射角處鑄造第一邊緣，因而θ增大，α變小，θ-α很可能保持在臨界角以上。但是，這種情況的幾何學表明下一個連續(xù)反射離開仍然導向鋸齒22尖端的光束24。反射繼續(xù)時，θ-nα將最終變得小于臨界角。進一步的多重反射變得更容易丟失。因此大部分光束可能最終從鋸齒中耦合出去，但那時光束已經歷了若干有損耗的反射，使得光保持在透射層之內，并且發(fā)射到器件組件的光束將被強烈地衰減。
因此，通過本發(fā)明，一束雜散光在其相遇的每一個切邊經受多重反射。經受這種反射以及(尤其)折射過程時將組合衰減作用，得到高的總衰減量。
權利要求
1.一種集成光學組件，包括一種光透射層，以及沿其邊緣形成的具有至少一個鋸齒形的層，因而產生光的多重內反射，并由此衰減。
2.如權利要求1的集成光學組件，其中沿著光透射層的邊緣有多個這樣的鋸齒。
3.如權利要求2的集成光學組件，其中基本上層的所有邊緣都含有鋸齒。
4.如權利要求2或3的集成光學組件，其中鋸齒基本上是均勻的。
5.如權利要求2-4任一權利要求之一的集成光學組件，其中鋸齒是非均勻排列的。
6.如權利要求5的集成光學組件，其中鋸齒以變化的角度排列。
7.如前述任一權利要求的集成光學組件，其中由鋸齒的會聚邊相對形成的角度(α)，小于兩倍的光透射層材料的內反射臨界角。
8.如前述任一權利要求的集成光學組件，其中透射層是硅的。
9.如權利要求8的集成光學組件是一種絕緣硅器件。
10.一種基本上的任何一個這里所描述的參照附圖2-8和/或在附圖2-8中說明的集成光學組件。
全文摘要
本申請說明了在集成光學器件的光透射層的邊緣附加鋸齒形。這使得被散射的背景光從器件中耦合出去,從而改進信噪比。
文檔編號G02B6/122GK1308730SQ9980833
公開日2001年8月15日 申請日期1999年7月6日 優(yōu)先權日1998年7月7日
發(fā)明者S·M·巴克斯特, J·S·麥肯基 申請人:布克哈姆技術公共有限公司