常緊密和精確。光學(xué)芯片1010A、1010B和圖10描述的實(shí)施例中所示的下層波導(dǎo)101SA、1015B之間的光耦合可以利用柱式波導(dǎo)制造有源對(duì)準(zhǔn)技術(shù)來(lái)實(shí)現(xiàn)，該技術(shù)可能不精確并且需要巨大的開(kāi)銷(xiāo)。
[0066]圖12A-12B根據(jù)本文公開(kāi)的實(shí)施例示出具有多接頭的嵌入式波導(dǎo)的SOI設(shè)備的截面圖。如圖12A所示，多接頭適配器1200包括5個(gè)接頭1205A-E，而不是圖5A和5B中所示的四接頭適配器。此處，多接頭適配器1200包括第5個(gè)接頭，該第5個(gè)接頭位于四個(gè)接頭1205A-D之間的中心。添加第5個(gè)接頭可以進(jìn)一步提高外部光源和嵌入式波導(dǎo)235之間的傳輸效率。如上文所討論的，接頭1205A-E的尺寸可以被選擇，從而使該接口處的接頭的模式可以緊密匹配外部設(shè)備(光要被耦合至該外部設(shè)備，或光來(lái)自于該外部設(shè)備)的模式。在一個(gè)實(shí)施例中，中間接頭1205E和周?chē)宇^1205A-D之間的間隔可以是大約1微米。
[0067]圖12A可以是接頭適配器1200靠近SOI設(shè)備的耦合界面的截面圖，而圖12B示出適配器1200遠(yuǎn)離界面或從該界面深入的截面圖。因此，圖12B示出隨著多接頭適配器1200離耦合界面而深入，接頭1205B-E的寬度減小而最接近絕緣層和表層之間的界面的接頭1205A的寬度增大。也就是說(shuō)，第5個(gè)接頭1205E還可以以與接頭1205B-D相似的方式被錐形化，從而當(dāng)波導(dǎo)適配器遠(yuǎn)離耦合界面延伸時(shí)，絕熱地將在耦合界面處由所有5個(gè)接頭限制的模式中的光能傳遞至在主要在接頭1205A中被限制的模式。然而，反之亦然。也就是說(shuō)，當(dāng)光信號(hào)朝耦合界面?zhèn)鞑r(shí)，將寬度錐形化還使在上層接頭1205A中引入的信號(hào)能夠被傳遞至由接頭1205A-E限制的模式。
[0068]在上文所述的實(shí)施例中，圖5A和5B所示的4接頭適配器可以被替換為圖12A和12B所示的5接頭適配器，并且仍然保持本文所述的功能性和優(yōu)勢(shì)。
[0069]總結(jié)
[0070]上文討論的實(shí)施例公開(kāi)了 SOI設(shè)備，該SOI設(shè)備可以包括將外部光源(例如，光纖光纜或激光器)耦合至SOI設(shè)備的表層上的硅波導(dǎo)的波導(dǎo)適配器。相對(duì)于將光源直接耦合至波導(dǎo)，波導(dǎo)適配器可以提高傳輸效率。在一個(gè)實(shí)施例中，波導(dǎo)適配器還可以位于與波導(dǎo)相同的表層上。然而，在SOI設(shè)備的表層上制造波導(dǎo)適配器可能對(duì)用于形成波導(dǎo)適配器的技術(shù)和材料施加約束。例如，在表層中的許多組件可能是對(duì)溫度敏感的。這種約束可能將用于形成波導(dǎo)適配器的制造步驟限制于低溫處理步驟。
[0071]替代地，在一個(gè)實(shí)施例中，波導(dǎo)適配器被嵌入SOI設(shè)備的絕緣層中。這樣做可以使波導(dǎo)適配器能夠在表層組件被加入S0I設(shè)備之前被形成。因此，使用高溫的制造技術(shù)可以被用于形成波導(dǎo)適配器，而不會(huì)損害S0I設(shè)備中的其它組件-例如，波導(dǎo)適配器在熱敏組件被加入之前被形成于硅表層上。在一個(gè)實(shí)施例中，當(dāng)設(shè)備只包括半導(dǎo)體襯底和絕緣層時(shí)，適配器可以被置于S0I設(shè)備上。在波導(dǎo)適配器被嵌入絕緣層中之后，硅表層可以被添加至絕緣層上以形成S0I設(shè)備。
[0072]附圖中的流程圖和框圖示出系統(tǒng)、方法和根據(jù)各種實(shí)施例的可能的實(shí)現(xiàn)方式的架構(gòu)、功能和操作。應(yīng)該注意的是，在一些替換實(shí)施例中，方框中標(biāo)注的功能可以不以附圖標(biāo)注的順序發(fā)生。例如，根據(jù)所涉及的功能，連續(xù)示出的兩個(gè)方框可能實(shí)際上基本同時(shí)被執(zhí)行，或者有時(shí)方框可能以相反的順序被執(zhí)行。
[0073]鑒于上述內(nèi)容，本公開(kāi)的范圍由所附權(quán)利要求書(shū)決定。
【主權(quán)項(xiàng)】
1.一種方法，包括: 在光學(xué)設(shè)備的絕緣層中形成第一波導(dǎo)； 在形成所述第一波導(dǎo)后，將晶體的半導(dǎo)體層置于所述絕緣層上；以及 在所述半導(dǎo)體層中形成第二波導(dǎo)，其中，所述第二波導(dǎo)至少部分與在所述絕緣層中的所述第一波導(dǎo)交疊。2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的方法，其中，所述第一波導(dǎo)的至少一部分和所述第二波導(dǎo)的一部分在所述光學(xué)設(shè)備中的所述第一波導(dǎo)和第二波導(dǎo)的交疊處被錐形化。3.根據(jù)權(quán)利要求1所述的方法，其中，形成所述第一波導(dǎo)還包括: 在所述絕緣層中形成波導(dǎo)適配器，所述波導(dǎo)適配器包括暴露在所述光學(xué)設(shè)備的外部耦合表面處的多個(gè)接頭，所述外部耦合表面被配置為耦合于外部光源。4.根據(jù)權(quán)利要求3所述的方法，其中，所述波導(dǎo)適配器包括:在所述絕緣層中相對(duì)于襯底被置于第二接頭上方的第一接頭，并且其中，隨著所述第二接頭遠(yuǎn)離所述外部耦合表面延伸，所述第二接頭的尺寸減小，并且隨著所述第一接頭遠(yuǎn)離所述外部耦合表面延伸，所述第一接頭的尺寸增大。5.根據(jù)權(quán)利要求3所述的方法，還包括: 將所述光學(xué)設(shè)備的襯底形成為包括凹槽，所述凹槽被配置為在所述外部耦合表面處無(wú)源地對(duì)準(zhǔn)外部光源以將光引入所述波導(dǎo)適配器的多個(gè)接頭中。6.根據(jù)權(quán)利要求1所述的方法，其中，所述第一波導(dǎo)和第二波導(dǎo)在所述第一波導(dǎo)與第二波導(dǎo)交疊處以不大于500毫微米的間隔被分開(kāi)。7.根據(jù)權(quán)利要求1所述的方法，其中，所述光學(xué)設(shè)備包括絕緣體上硅結(jié)構(gòu)，其中，所述襯底是晶體硅，所述絕緣層是硅型絕緣體，并且所述半導(dǎo)體層是晶體硅，并且 其中，所述第一波導(dǎo)包括氮氧化硅和氮化硅中的一種，并且所述第二波導(dǎo)包括晶體硅。8.一種絕緣體上硅(SOI)光學(xué)設(shè)備，包括: 半導(dǎo)體襯底； 被置于所述襯底上面的絕緣層，其中，波導(dǎo)被嵌入在所述絕緣層中；以及 在所述絕緣層上面的晶體硅層，所述硅層包括交疊硅波導(dǎo)，所述硅波導(dǎo)與嵌入式波導(dǎo)交疊，從而使在所述嵌入式波導(dǎo)中傳輸?shù)墓庑盘?hào)被傳遞至所述硅波導(dǎo)。9.根據(jù)權(quán)利要求8所述的SOI光學(xué)設(shè)備，其中，所述嵌入式波導(dǎo)的至少一部分和所述硅波導(dǎo)的一部分在所述光學(xué)設(shè)備中的所述嵌入式波導(dǎo)和硅波導(dǎo)的交疊處被錐形化。10.根據(jù)權(quán)利要求8所述的SOI光學(xué)設(shè)備，其中，所述嵌入式波導(dǎo)還包括: 波導(dǎo)適配器，所述波導(dǎo)適配器包括暴露在所述光學(xué)設(shè)備的外部耦合表面處的多個(gè)接頭，所述外部耦合表面被配置為耦合于外部光源。11.根據(jù)權(quán)利要求10所述的SOI光學(xué)設(shè)備，其中，所述波導(dǎo)適配器包括:所述絕緣層中相對(duì)于襯底被置于第二接頭上方的第一接頭，并且其中，隨著所述第二接頭遠(yuǎn)離所述外部耦合表面延伸，所述第二接頭的尺寸減小，并且隨著所述第一接頭遠(yuǎn)離所述外部耦合表面延伸，所述第一接頭的尺寸增大。12.根據(jù)權(quán)利要求10所述的SOI光學(xué)設(shè)備，其中，所述襯底包括凹槽，所述凹槽被配置為在所述外部耦合表面處無(wú)源地對(duì)準(zhǔn)外部光源以將光引入所述波導(dǎo)適配器的多個(gè)接頭中。13.根據(jù)權(quán)利要求8所述的SOI光學(xué)設(shè)備，其中，所述嵌入式波導(dǎo)和硅波導(dǎo)在所述第一波導(dǎo)與第二波導(dǎo)交疊處以不大于500毫微米的間隔被分開(kāi)。14.根據(jù)權(quán)利要求8所述的SOI光學(xué)設(shè)備，其中，所述絕緣層是硅型絕緣體，并且所述嵌入式波導(dǎo)包括氮氧化娃和氮化娃中的一種。15.—種光學(xué)系統(tǒng)，包括: 絕緣體上硅(SOI)設(shè)備，所述SOI設(shè)備包括: 半導(dǎo)體襯底； 被置于所述襯底上面的絕緣層，其中，波導(dǎo)被嵌入在所述絕緣層中并且在所述SOI設(shè)備的外部耦合表面處終止；以及 在所述絕緣層上面的晶體硅層，所述硅層包括硅波導(dǎo)，該硅波導(dǎo)與嵌入式波導(dǎo)交疊，從而使在所述嵌入式波導(dǎo)中傳輸?shù)墓庑盘?hào)被傳遞至所述硅波導(dǎo)；以及 外部光源，所述外部光源被置于所述外部耦合表面處，所述外部光源被配置為:在所述外部耦合表面處將光信號(hào)引入至所述嵌入式波導(dǎo)中。16.根據(jù)權(quán)利要求15所述的光學(xué)系統(tǒng)，其中，所述嵌入式波導(dǎo)的至少一部分和所述硅波導(dǎo)的一部分在所述光學(xué)設(shè)備中的所述嵌入式波導(dǎo)和硅波導(dǎo)的交疊處被錐形化。17.根據(jù)權(quán)利要求15所述的光學(xué)系統(tǒng)，其中，所述嵌入式波導(dǎo)還包括: 波導(dǎo)適配器，所述波導(dǎo)適配器包括暴露在所述外部耦合表面處的多個(gè)接頭。18.根據(jù)權(quán)利要求17所述的光學(xué)系統(tǒng)，其中，所述波導(dǎo)適配器包括:所述絕緣層中相對(duì)于襯底被置于第二接頭上方的第一接頭，并且其中，隨著所述第二接頭遠(yuǎn)離所述外部耦合表面延伸，所述第二接頭的尺寸減小，并且隨著所述第一接頭遠(yuǎn)離所述外部耦合表面延伸，所述第一接頭的尺寸增大。19.根據(jù)權(quán)利要求17所述的光學(xué)系統(tǒng)，其中，所述襯底包括凹槽，所述凹槽被配置為在外部耦合表面處無(wú)源地對(duì)準(zhǔn)外部光源，以將光引入所述波導(dǎo)適配器的多個(gè)接頭中。20.根據(jù)權(quán)利要求15所述的光學(xué)系統(tǒng)，其中，所述絕緣層是硅型絕緣體，并且所述嵌入式波導(dǎo)包括氮氧化娃和氮化娃中的一種。21.—種光波導(dǎo)，包括: 第一接頭；以及 多個(gè)第二接頭，其中，所述第一接頭和第二接頭被配置為執(zhí)行以下步驟中的至少一個(gè):經(jīng)由光學(xué)設(shè)備的耦合表面接收光能，和經(jīng)由光學(xué)設(shè)備的耦合表面發(fā)送光能， 其中，隨著所述第二接頭在遠(yuǎn)離所述耦合表面的方向上延伸，所述第二接頭的尺寸減小， 其中，隨著所述第一接頭遠(yuǎn)離所述耦合表面延伸，所述第一接頭的尺寸增大， 其中，在遠(yuǎn)離所述耦合表面延伸的方向上，所述第一接頭的長(zhǎng)度大于各個(gè)所述第二接頭的各自的長(zhǎng)度。
【專(zhuān)利摘要】SOI設(shè)備可以包括波導(dǎo)適配器，該波導(dǎo)適配器在外部光源(例如，光纖光纜或激光器)和在SOI設(shè)備的硅表層上的硅波導(dǎo)之間耦合光。在一個(gè)實(shí)施例中，波導(dǎo)適配器被嵌入絕緣層中。這樣做可以使波導(dǎo)適配器能夠在表層組件被添加至SOI設(shè)備上之前被形成。因此，利用高溫的制造技術(shù)可以被使用而不會(huì)損害SOI設(shè)備中的其它組件-例如，波導(dǎo)適配器在熱敏組件被加入硅表層之前被形成。通常，在絕緣層中形成第一波導(dǎo)和在被置于第一波導(dǎo)上的晶體半導(dǎo)體層中形成第二波導(dǎo)的方法被公開(kāi)，其中，第二波導(dǎo)至少部分與第一波導(dǎo)交疊。光波導(dǎo)適配器被公開(kāi)，其中，該適配器包括第一接頭和多個(gè)第二接頭，由此隨著第二接頭在遠(yuǎn)離波導(dǎo)適配器的耦合表面的方向上延伸，第二接頭的尺寸減小，并且隨著第一接頭遠(yuǎn)離耦合表面延伸，第一接頭的尺寸增大，并且在遠(yuǎn)離耦合表面而延伸的方向上，第一接頭的長(zhǎng)度大于各個(gè)第二接頭的各自的長(zhǎng)度。
【IPC分類(lèi)】G02B6/13, G02B6/30, G02B6/122, G02B6/12, G02B6/10
【公開(kāi)號(hào)】CN105359014
【申請(qǐng)?zhí)枴緾N201480037731
【發(fā)明人】馬克·韋伯斯特, 拉維·謝卡爾·圖米甸
【申請(qǐng)人】思科技術(shù)公司
【公開(kāi)日】2016年2月24日
【申請(qǐng)日】2014年6月18日
【公告號(hào)】EP3017330A1, US9274275, US20150010266, US20160077283, WO2015002738A1