被施加電壓或是電流之后而在第二反射區(qū)714中提供一電場(chǎng)。此第二反射區(qū)714的反射率藉由此電場(chǎng)被調(diào)整，光線因而可傳送到第二波導(dǎo)區(qū)728。
[0098]在一些實(shí)施方式中，光線先由干涉區(qū)710進(jìn)入，然后光線分成不同部份以自第一外部媒介730、第二外部媒介732及/或第二波導(dǎo)區(qū)728離開(kāi)。例如，第一光柵區(qū)720的光柵可經(jīng)設(shè)計(jì)后使得光柵周期大致上匹配一橫向電場(chǎng)(TE)極化光的駐波。類(lèi)似地，第二光柵區(qū)721的光柵可經(jīng)設(shè)計(jì)后使得光柵周期大致上匹配一橫向磁場(chǎng)(TM)極化光的駐波。藉由控制在光集成電路700中的橫向電場(chǎng)(TE)及橫向磁場(chǎng)(TM)極化光量，即可控制由光集成電路700到第一外部媒介730及到第二外部媒介732的光量。上述的范例可作為一極化分光器。
[0099]在一些實(shí)施方式中，可在第一光柵區(qū)720及第一外部媒介730之間形成一第一層724。此第一層724可保護(hù)此光集成電路700及提供第一光柵區(qū)720及第一外部媒介730間的一特定距離。在一些實(shí)施方式中，可在第二光柵區(qū)721及第二外部媒介732之間形成一第二層726。此第二層726可保護(hù)此光集成電路700及提供第二光柵區(qū)721及第二外部媒介732間的一特定距離。例如，此第一層724可為一外層(cladding)，而此第二層726可為光集成電路700的基材。在另一實(shí)例中，該第一層724的折射率可低于第一光柵區(qū)720的折射率。
[0100]圖7B顯示具有多個(gè)輸入及輸出埠的光集成電路701示意圖。此光集成電路701包含一第一波導(dǎo)區(qū)751、一第二波導(dǎo)區(qū)752、一第三波導(dǎo)區(qū)753、一第四波導(dǎo)區(qū)754、P-N結(jié)755-760及795-798、一第一反射區(qū)761、一第二反射區(qū)762、一第三反射區(qū)791、一第四反射區(qū)792、一干涉區(qū)770及一二維光柵780。此第一波導(dǎo)區(qū)751、第二波導(dǎo)區(qū)752、第三波導(dǎo)區(qū)753、第四波導(dǎo)區(qū)754、P-N結(jié)755-760及795-798、第一反射區(qū)761、第二反射區(qū)762、第三反射區(qū)791、第四反射區(qū)792、干涉區(qū)770及二維光柵780的結(jié)構(gòu)可由任何在本發(fā)明說(shuō)明書(shū)所描述的對(duì)應(yīng)結(jié)構(gòu)實(shí)現(xiàn)，例如在圖1A-6所對(duì)應(yīng)的結(jié)構(gòu)。
[0101]在一些實(shí)施方式中，由第一波導(dǎo)區(qū)751及第三波導(dǎo)區(qū)753來(lái)的光線會(huì)進(jìn)入干涉區(qū)770，然后可被導(dǎo)引至第二波導(dǎo)區(qū)752、第四波導(dǎo)區(qū)754或由ζ方向(圓點(diǎn)764所示)離開(kāi)光柵。在一些實(shí)施方式中，為了降低由第一波導(dǎo)區(qū)751及第三波導(dǎo)區(qū)753來(lái)的光線的背向反射，可在初始設(shè)計(jì)時(shí)間(或是經(jīng)由動(dòng)態(tài)地施加電場(chǎng))就使第一反射區(qū)761及第三反射區(qū)791的反射率能大致上匹配分別沿著X及I方向行進(jìn)波在干涉區(qū)770內(nèi)的循環(huán)傳導(dǎo)衰減系數(shù)。
[0102]在一些實(shí)施方式中，光線先由第一波導(dǎo)區(qū)751進(jìn)入，然后分別分成到達(dá)第二波導(dǎo)區(qū)752、第三波導(dǎo)區(qū)753、第四波導(dǎo)區(qū)752及/或沿著ζ方向(圓點(diǎn)764所示)離開(kāi)光柵的光線。例如，此光柵區(qū)可包含二維光柵780以將光依據(jù)波長(zhǎng)而分成兩個(gè)部份，此兩個(gè)部份分別沿著X及I方向行進(jìn)。依據(jù)另一實(shí)例，光柵區(qū)可包含二維光柵780，此二維光柵780可相反地將兩個(gè)分別沿著X及I方向行進(jìn)的光線組合成一光線。
[0103]在一些實(shí)施方式中，藉由將光柵780沿著X及y方向的周期與沿著x及y方向的干涉波分布分別匹配，此二維光柵780可將兩個(gè)分別沿著X及I方向行進(jìn)的光線組合成一光線，然后自ζ方向射出。在一些實(shí)施方式中，藉由調(diào)整沿著X及y方向的干涉波分布(經(jīng)由施加η摻雜區(qū)及ρ摻雜區(qū)之間電場(chǎng))至和光柵780沿著X及y方向的周期分別匹配，此二維光柵780可將兩個(gè)分別沿著X及y方向行進(jìn)的光線組合成一光線，然后自ζ方向射出。依據(jù)另一實(shí)例，此二維光柵780可相反地將來(lái)自一行進(jìn)方向(例如-ζ方向)的光線分成兩個(gè)光線部份，并將此兩個(gè)光線部份分別沿著X及I方向傳送。
[0104]類(lèi)似于圖7A，在一些實(shí)施方式中，可由一 η摻雜區(qū)及一 ρ摻雜區(qū)在干涉區(qū)內(nèi)提供電場(chǎng)(藉由在η摻雜區(qū)及ρ摻雜區(qū)之間施加電壓或是電流)，而對(duì)于分別沿著兩個(gè)方向行進(jìn)的兩個(gè)光線部份進(jìn)行調(diào)變。例如，可在η摻雜區(qū)759及ρ摻雜區(qū)757之間施加一電壓改變其干涉光的波分布，而使該其對(duì)于反射率或光柵周期結(jié)構(gòu)的大致上匹配產(chǎn)生變化，從而進(jìn)行改向或是分光。在一些實(shí)施方式中，若部份區(qū)域的折射率不需調(diào)變，則對(duì)應(yīng)的一或多個(gè)摻雜區(qū)可被省略。例如，若不需動(dòng)態(tài)調(diào)變干涉區(qū)770，則可不需要摻雜區(qū)756及759。
[0105]圖8顯示一適于封裝的光集成電路800示意圖。此光集成電路800包含一邊緣發(fā)射光源801，例如分布式反饋(DFB)或分布式布拉格反射鏡(DBR)激光，日比接(butt-coupled)到一波導(dǎo)803。如圖8所示，可隨選定地以積體調(diào)變器805將光線調(diào)變，或是可由邊緣發(fā)射光源801直接將光線調(diào)變。該被調(diào)變光被耦合到一以光柵為基礎(chǔ)的光耦合器807 (可參見(jiàn)先前圖標(biāo)所敘述范例)。由于自光耦合器807所發(fā)出的光線方向可與邊緣發(fā)射光源801所發(fā)射光線方向大致垂直，此光集成電路800可由標(biāo)準(zhǔn)的光學(xué)設(shè)備進(jìn)行檢測(cè)及封裝。例如，光集成電路800封裝于其上的芯片可接合到一TO金屬罐(transistor outlinemetal can)，且光柵可與TO金屬罐的光圈或透鏡對(duì)齊，即可使光線由封裝垂直射出。
[0106]圖9A所示為一光學(xué)裝置901的示意圖，此光學(xué)裝置901包含全反射角鏡(cornermirror)902以提供高反射率。對(duì)于圖9A所述內(nèi)容可應(yīng)用于本發(fā)明任一反射區(qū)。一般而言，光通過(guò)光柵區(qū)920，且入射到角鏡902的端面931a及931b。由于入射到端面931a及931b的光線超過(guò)臨界角，光線大致上會(huì)因全反射而反射回，達(dá)成高反射率。
[0107]圖9B所示為一光學(xué)裝置903的示意圖，此光學(xué)裝置903包含圓形或是橢圓形端面904以提供部份反射率或高反射率。對(duì)于圖9B所述內(nèi)容可應(yīng)用于本發(fā)明任一反射區(qū)。一般而言，光通過(guò)彎曲的光柵區(qū)921，且入射到端面904。在一些實(shí)施方式中，端面904可鍍上金屬層以提供高反射率。由于彎曲端面904具有高反射率，因此彎曲端面904可將光線重新聚焦回波導(dǎo)區(qū)。
[0108]圖9C所不為一光學(xué)裝置905的不意圖，此光學(xué)裝置905包含分布式布拉格反射鏡(DBR)906以提供高反射率。對(duì)于圖9C所述內(nèi)容可應(yīng)用于本發(fā)明任一反射區(qū)。一般而言，光通過(guò)光柵區(qū)922，且入射到分布式布拉格反射鏡(DBR)906。在一些實(shí)施方式中，分布式布拉格反射鏡(DBR)906可經(jīng)設(shè)計(jì)而對(duì)于特定波長(zhǎng)光線提供高反射率。
[0109]圖9D所示為一光學(xué)裝置907的示意圖，此光學(xué)裝置907包含端面908以提供部份反射率或高反射率。對(duì)于圖9D所述內(nèi)容可應(yīng)用于本發(fā)明任一反射區(qū)。一般而言，光通過(guò)光柵區(qū)923，并且入射到端面908上，且在部分實(shí)施例中可不任何附加的鍍層。在一些實(shí)施方式中，端面908可鍍上一或多層材料以增加反射率。例如，端面908可鍍上一金屬層以增加反射率。再者，端面908也可鍍上多層介電質(zhì)層以增加對(duì)于一波長(zhǎng)范圍內(nèi)的反射率。此外，此端面908也可先覆上一層四分的一波長(zhǎng)介電質(zhì)層，再鍍上一金屬層以增加對(duì)于一波長(zhǎng)范圍內(nèi)的反射率。
[0110]圖9E所示為一光學(xué)裝置909的示意圖，此光學(xué)裝置909包含波紋表面鏡936。對(duì)于圖9E所述內(nèi)容可應(yīng)用于本發(fā)明任一反射區(qū)。一般而言，光過(guò)光柵區(qū)932，并且入射到波紋表面鏡936上，光線被反射后即可形成干涉波分布。
[0111]除了圖9A-9E所示反射區(qū)外，任何他種反射區(qū)(反射器)也可與本發(fā)明的光集成電路整合。例如，一反射區(qū)可包含異常色散鏡(anomalously dispersive mirror)或是波導(dǎo)回路反身寸鏡(waveguide loop mirror)。
[0112]圖10顯示一種設(shè)計(jì)此光耦合器的流程圖，而此設(shè)計(jì)流程1000可以藉由計(jì)算機(jī)協(xié)同或獨(dú)立完成。
[0113]在此范例設(shè)計(jì)流程圖中，其第一步驟1002為設(shè)計(jì)該干涉區(qū)。在部份實(shí)施方式中，該干涉區(qū)的材料，尺寸和基板，可根據(jù)實(shí)際應(yīng)用時(shí)的光的極化方向、模態(tài)、波長(zhǎng)、大小和其他的外部耦合器(例如:光纖或波導(dǎo)的大小)的條件決定。
[0114]在此范例設(shè)計(jì)流程圖中，其第二步驟1004為設(shè)計(jì)光柵的。大致而言，該光柵周期結(jié)構(gòu)的設(shè)計(jì)須和其干涉區(qū)內(nèi)的干涉光波分布相匹配，同時(shí)其他的參數(shù)例如:高度、工作周期、光柵形狀、覆蓋光柵的包層或上述參數(shù)組合亦可根據(jù)其實(shí)際應(yīng)用的光的波長(zhǎng)、模態(tài)、大小、入射角或其干涉區(qū)的設(shè)計(jì)來(lái)進(jìn)行優(yōu)化。
[0115]在此范例設(shè)計(jì)流程圖中，其第三步驟1006為驗(yàn)證該光柵的特性。舉例來(lái)說(shuō)，數(shù)值模擬工具即可被用來(lái)檢視1004設(shè)計(jì)后的結(jié)果，并調(diào)整其對(duì)應(yīng)的設(shè)計(jì)參數(shù)，直到高指向性及目標(biāo)遠(yuǎn)場(chǎng)角度(例如垂直出光)皆達(dá)到為止。
[0116]在此范例設(shè)計(jì)流程圖中，其第四步驟1008為設(shè)計(jì)反射區(qū)。在部份實(shí)施方式中，數(shù)值模擬工具即可被用來(lái)輔助設(shè)計(jì)一具有高反射率(接近100%)的鏡面。舉例來(lái)說(shuō)，該反射區(qū)的設(shè)計(jì)可為一漸進(jìn)式波導(dǎo)布拉格(Bragg)結(jié)構(gòu)，一波導(dǎo)式循環(huán)反射器，或一介電質(zhì)鍍膜。
[0117]在部份實(shí)施方式中，數(shù)值仿真系統(tǒng)亦可被用來(lái)計(jì)算循環(huán)傳導(dǎo)衰減系數(shù)如圖2所示。根據(jù)該循環(huán)傳導(dǎo)衰減系數(shù)，其靠近入射方向的反射區(qū)反射率亦可推得知。在部份實(shí)施方式中，一個(gè)或多個(gè)參雜區(qū)亦可被放置于該反射區(qū)或干涉區(qū)內(nèi)或周?chē)?，并藉由施加外部電壓或電流?lái)改變其反射區(qū)或干涉區(qū)內(nèi)的光學(xué)特性。
[0118]在部份實(shí)施方式中，當(dāng)決定了干涉區(qū)的大致設(shè)計(jì)后，即可根據(jù)其對(duì)應(yīng)的干涉波型來(lái)進(jìn)行遠(yuǎn)離入射端反射區(qū)的設(shè)計(jì)，例如使用一個(gè)漸進(jìn)式分布式布拉格反射鏡，或全反射鏡面，或介電質(zhì)或金屬鍍膜鏡面，同時(shí)光柵的結(jié)構(gòu)亦可根據(jù)該干涉波型來(lái)進(jìn)行設(shè)計(jì)。在加上光柵后，部分干涉區(qū)的參數(shù)亦可能隨之而變，使得其中的干涉波亦隨之變動(dòng)。此時(shí)可利用遞歸方式(設(shè)計(jì)，驗(yàn)證，微調(diào)，在驗(yàn)證)來(lái)進(jìn)行優(yōu)化。當(dāng)光柵，干涉區(qū)和遠(yuǎn)離入射端反射區(qū)的設(shè)計(jì)皆大致底定后，來(lái)回傳導(dǎo)衰減系數(shù)及其相對(duì)應(yīng)的共振條件下相位偏移亦可被決定。此時(shí)若有需要，即可根據(jù)此系數(shù)來(lái)進(jìn)一步調(diào)整靠近入射端反射區(qū)的反射系數(shù)及其設(shè)計(jì)。
[0119]圖11顯示一種制作此光耦合器的流程圖，而此制作過(guò)程1100可以藉由計(jì)算機(jī)控制的半導(dǎo)體工藝設(shè)備協(xié)同或獨(dú)立完成。
[0120]其中，制作光柵區(qū)(1102)可藉由互補(bǔ)金氧半導(dǎo)體(CMOS)兼容的工藝來(lái)進(jìn)行制作。舉例來(lái)說(shuō)，步進(jìn)式曝光機(jī)，電子束曝光機(jī)，接觸式曝光機(jī)，或其他合適的曝光機(jī)來(lái)進(jìn)行光柵的曝光。在進(jìn)行刻蝕時(shí)，干法刻蝕，濕法刻蝕或其他合適刻蝕技術(shù)亦可被用來(lái)進(jìn)行光柵的刻蝕。除此之外，亦可在光柵制成前后進(jìn)行薄膜沉積，例如使用化學(xué)氣相沉積，電漿式化學(xué)沉積，濺鍍式沉積或其他合適的薄膜沉積技術(shù)來(lái)制作薄膜，而此薄膜可用來(lái)當(dāng)作光柵區(qū)本身的材料或是光柵區(qū)上方的保護(hù)層。
[0121]在制作光柵步驟后，亦可選擇性采用一道驗(yàn)證步驟(1104)來(lái)驗(yàn)證光柵的特性是否符合需求。在部份實(shí)施方式中，此驗(yàn)證步驟可在以切割的芯片或全晶圓上實(shí)施。在部份實(shí)施方式中，光可藉由光柵耦合進(jìn)波導(dǎo)中，再經(jīng)由波導(dǎo)的另一端藉由另一個(gè)光柵耦合出射，藉由測(cè)量入射光及反射光的變化及可推知該光柵的特性。在部份實(shí)施方式中