减小反射光栅中的光学损耗的制作方法

专利名称：减小反射光栅中的光学损耗的制作方法
技术领域：
本发明涉及光学器件且更特别地涉及用于通信应用中的光学器件。
背景技术：
用在通信应用中的光学器件常常具有布置在基部上的透光介质。用于把具有不同波长的光信号分开的光栅常常形成在透光介质中。用于导引光信号的波导也可以被限定在 透光介质中。透光介质通常包括波导和光栅之间的自由传播区。在这些光学器件的操作期间，一部分波导把光信号载送到透光介质的自由传播区。光信号行进通过自由传播区至光栅。光栅包括把所接收的光信号反射回到自由传播区中的反射表面。反射光信号以使得具有不同波长的光信号在行进通过自由传播区时分离开。另一部分波导接收来自自由传播区的分离开的光信号并且把分离开的光信号载送离开光栅。这些光栅与不期望高的光学损耗水平相关联。结果，存在对改进的光栅的需要。

发明内容
一种光学器件，包括基部上的透光介质。透光介质至少部分地限定了光信号行进通过的自由传播区。反射光栅被布置成使得光信号能够行进通过自由传播区并且被该光栅接收。该光栅被配置为把所接收的光信号反射回到自由传播区中。所述光栅反射光信号，以使得在光信号行进通过所述自由传播区时与不同波长相关联的光信号分离开。所述透光介质的限定所述自由传播区的部分具有小面，所述光信号透射通过所述小面。所述光栅包括位于该小面和被配置为反射由该光栅接收的光信号的反射层之间的缓冲层。光学器件的另一实施例包括基部上的透光介质。透光介质至少部分地限定光信号行进通过的自由传播区和波导。所述波导包括输入波导和输出波导。反射光栅被布置成使得由所述输入波导导引的光信号能够行进通过所述自由传播区并且被该光栅接收。该光栅被配置为把光信号反射回到自由传播区中，以使得光信号在输出波导处被接收。所述光栅反射光信号，以使得与不同波长相关联的光信号在不同的输出波导处被接收。所述透光介质的限定所述自由传播区的部分具有小面，所述光信号透射通过所述小面。所述光栅包括位于该小面和被配置成反射由该光栅接收的光信号的反射层之间的缓冲层。光学器件的另一实施例包括基部上的透光介质。所述透光介质至少部分地限定光信号行进通过的自由传播区和波导。所述波导包括输入波导和输出波导。反射光栅被布置成使得由输入波导引导的光信号能够行进通过自由传播区并且被该光栅接收。该光栅被配置为把光信号反射回到自由传播区中，以使得光信号在输出波导处被接收。所述光栅反射光信号，以使得与不同波长相关联的光信号在不同的输出波导处被接收。所述透光介质的限定所述自由传播区的部分具有小面，所述光信号透射通过所述小面。所述光栅包括反射层，所述反射层被配置为反射透射通过该小面的光信号。反射层的上部分定位被布置在透光介质的顶部上。该光栅还包括位于所述透光介质的上部分和反射层之间的缓冲层。公开了制造该光学器件的方法。


图IA至图IC图示了包括被配置为把多个光信号载送到光栅的输入波导的光学器件。该光栅被配置为对光信号进行信号分离。该器件包括输出波导，所述输出波导被配置为把经信号分离的光信号载送离开光栅。图IA是该器件的顶视图。图IB是图IA中示出的器件沿着被标为B的线截取的截面。
图IC是图IB中示出的器件沿着被标为C的线截取的截面。图ID图示了被包括在光栅中的反射表面的结构。图IE图示了在图IA至ID的光学器件上形成的一个或多个次级包覆层。图2A至图2C图示了在其上形成有波导和光栅的器件前身的一部分。第一掩模形成在该器件前身上。第一掩模使该器件前身的凹口区和该器件前身的沟槽区处于暴露状态。图2A是该器件前身的顶视图。图2B是图2A中所示的器件前身的沿着图2A中的标为B的线截取的截面。图2C是图2A中所示的器件前身的沿着图2C中的标为C的线截取的截面。图3A至图3C图示了在图2A至图2C的器件前身上的第一掩模之上形成的第二掩模。图3A是该器件前身的顶视图。图3B是在图3A中示出的器件前身的沿着图3A中的标为B的线截取的截面。图3C是在图3A中示出的器件前身的沿着图3C中的标为C的线截取的截面。图4A至图4C图示了在移除第二掩模之后在图3A至图3C的器件前身上形成的第三掩模。图4A是该器件前身的顶视图。图4B是图4A中所示的器件前身的沿着图4A中的标为B的线截取的截面。图4C是图4A中所示的器件前身的沿着图4C中的标为C的线截取的截面。图5A至图5C图示了在移除第一掩模和第三掩模之后在图4A至图4C的器件前身上形成的包覆层。图5A是该器件前身的顶视图。图5B是图5A中所示的器件前身的沿着图5A中的标为B的线截取的截面。图5C是图5A中所示的器件前身的沿着图5C中的标为C的线截取的截面。图6A至图6C图示了在图5A至图5C的器件前身上形成的反射层。图6A是该器件前身的顶视图。图6B是图6A中所示的器件前身的沿着图6A中的标为B的线截取的截面。图6C是图6A中所示的器件前身的沿着图6C中的标为C的线截取的截面。
具体实施例方式所述光学器件包括基部上的透光介质和光栅。波导和自由传播区被限定在透光介质中，以使得自由传播区被布置在波导和光栅之间。在该光学器件的操作期间，一部分波导把光信号载送到透光介质的自由传播区。光信号行进通过自由传播区至光栅。光栅包括把所接收的光信号反射回到自由传播区中的反射表面。反射光信号，以使得具有不同波长的光信号在行进通过自由传播区时分离开。另一部分波导接收来自自由传播区的分离开的光信号并且把分离开的光信号载送离开光栅。该光栅包括把光信号反射回到自由传播区中的反射层。适合的反射层包括金属。由于制造这些器件的过程中的不精确性，该金属的一部分被布置在透光介质的自由传播区的上部。自由传播区之上的金属吸收来自自由传播区的光，并且因此成为该光学器件的光学损耗源。此外，由于该光学损耗通过自由传播区的顶部，因此该损耗是偏振依赖损耗(polarization dependent loss, F1DL)源。为了减小该光学损耗，当前的光学器件在自由传播区的顶部与自由传播区之上的金属部分之间包括缓冲层。由于光信号入射到该部分缓冲层上的角度的原因，该部分缓冲层充当波导包覆层，并且因此可以减小光信号与自由传播区之上的金属的相互作用。结果，这部分缓冲层减小了对来自自由传播区的光的吸收，并因此减小了与该光学器件相关联的偏振依赖光学损耗。 在一个实施例中，该光栅是中阶梯光栅。中阶梯光栅的反射表面包括一系列阶梯式反射表面。所述阶梯中的每一个包括主反射表面和遮蔽表面。主反射表面是被设计为反射光信号以使得光信号分离开的表面，而遮蔽表面在物理上连接主反射表面。所述金属位于主反射表面上，但是也可以布置在遮蔽表面上。位于遮蔽表面上的金属能够吸收入射光信号，并且因此成为该光学器件的光学损耗源。此外，该损耗也是偏振依赖损耗(PDL)源。为了减小该光学损耗，可以将缓冲层的一部分定位在自由传播区和遮蔽表面上的金属部分之间。这部分缓冲层可以充当波导包覆层，并且因此能够减小光信号与遮蔽表面上的金属部分的相互作用。结果，这部分缓冲层减小了对来自自由传播区的光的吸收，并且进一步减小了与该光学器件相关联的偏振依赖光学损耗。该光学器件可以包括在透光介质上的包覆层，以便保护波导。在一些实例中，此包覆层还可以用作缓冲层。结果，不需要附加的制造步骤来形成缓冲层。此外，缓冲层不必只定位在自由传播区之上，而是还可以布置在自由传播区的小面之上，以使得缓冲层处于自由传播区的该小面和把光信号反射回到自由传播区中的金属部分之间。结果，当包覆层用作缓冲层时，不存在从自由传播区的该小面移除包覆层的需要。因此，把包覆层用作缓冲层实际上可以减小与制造该光学器件相关联的制造步骤的数目。图IA至图ID图示了光学器件。图IA是该器件的顶视图。图IB是图IA中示出的器件沿着标为B的线截取的截面。图IC是图IB中示出的器件沿着标为C的线截取的截面。图ID图示了被包括在该光学器件上的光栅中的反射表面的结构。该器件处于被称为平面光学器件的光学器件类别内。这些器件典型地包括相对于衬底或基部固定不动的一个或多个波导。光信号沿着波导传播的方向通常平行于该器件的平面。该器件的平面的示例包括基部的顶侧面、基部的底侧面、衬底的顶侧面和/或衬底的底侧面。所图示的器件包括从顶侧面14延伸向底侧面16的横侧面12 (或边缘)。光信号沿着平面光学器件上的波导的长度的传播方向通常延伸通过该器件的横侧面12。该器件的顶侧面14和底侧面16是非横向侧面。该器件包括布置在基部20上的透光介质18。基部20的与透光介质18相邻的部分被配置为把来自透光介质18的光信号反射回到透光介质中，以便把光信号束缚在透光介质18中。例如，基部20的与透光介质18相邻的部分可以是光学隔离体22，其具有比透光介质18低的折射率。折射率的此下降可以导致来自透光介质18的光信号被反射回到透光介质18中。适合的透光介质包括但不限于娃、聚合物、二氧化娃、SiN、GaAs、InP和LiNb03。基部20可以包括布置在衬底24上的光学隔离体22。如下面将变得显然的是，衬底24可以被配置为透射光信号。例如，可以用与透光介质18不同或者与透光介质18相同的第二透光介质来构造衬底24。所图示的器件被构造在隔离体上硅晶圆(silicon-on-insulator wafter)之上。隔离体上娃晶圆包括用作透光介质18的娃层。该隔离体上硅晶圆还包括布置在硅衬底24上的二氧化硅层。该二氧化硅层可以用作光学隔离体22，并且该硅衬底24可以用作衬底24。该器件包括波导26。部分路线延伸到透光介质18中的沟槽28每个均包括一个或多个波导表面30。每个波导表面30限定一脊32，该脊32限定了波导26的一部分。例如，所述脊32和基部20限定光信号载送区的一部分,在该部分处,光信号被束缚在波导26 中的每一个波导内。当该器件被构造在隔离体上硅晶圆之上时，用作隔离体22的二氧化硅具有小于硅透光介质18的折射率的折射率。减小的折射率防止了光信号从硅进入衬底24。在该器件上的不同的波导26可以具有不同的尺寸或者相同的尺寸。第一包覆层33被布置在波导上。第一包覆层33可以具有比透光介质18低的折射率。折射率的此下降可以导致来自透光介质18的光信号被反射回到透光介质18中。如果诸如灰尘或来自该器件的制造的材料的外来物质能够直接接触透光介质18，则这些外来物质可能成为该波导中的光学损耗源。结果，第一包覆层33能够保护该波导，并且能够减小与这些外来物质相关联的光学损耗。合适的包覆层33包括但不限于硅、聚合物、二氧化硅、SiN, GaAs, InP和LiNb03。在一些实例中，第一包覆层33的材料是与光学隔离体22相同的材料。例如，光学隔离体22和第一包覆层33可以都是二氧化硅。该器件包括光栅34,诸如反射光栅。第一部分波导26充当输入波导,所述输入波导被配置为把包括多个光信号的光束载送到光栅34。第二部分波导26充当输出波导,所述输出波导被配置为把光信号载送离开光栅34。该第一部分波导26可以包括波导中的一个或多个，并且该第二部分波导26可以包括所述波导中的一个或多个。光栅34被配置为接收包括来自所述输入波导中的一个或多个输入波导的复用(multiplexed)的光信号的光束。光栅34对该光信号进行信号分离,使得不同的光信号在不同的输出波导处被接收。可以把该器件构造为使得在每个输出波导处接收经信号分离的光信号中的仅一个，或者使得在所述输出波导中的一个或多个处接收经信号分离的光信号中的一个以上。合适的光栅34包括但不限于反射光栅。反射光栅的一个特定示例是中阶梯光栅。所图示的光栅34是中阶梯光栅。该光栅包括自由传播区40和光栅凹口 42。光栅凹口 42部分地由包括被限定在透光介质18中的入射表面44的表面来限定。例如，该光学器件可以包括延伸到透光介质18中的光栅凹口 42。在对该器件的操作期间，来自输入波导的射束进入自由传播区40。该射束包括多个光信号。在图IA中把光通过自由传播区40的路径图示为短划线，以便把光与该器件的其它特征区分开。光信号行进通过自由传播区40并且入射到入射表面44上。由于光信号能够透射通过入射表面44，因此入射表面44用作自由传播区的小面。
光栅凹口包括入射表面44和反射层46之间的缓冲层45。缓冲层45、入射表面44和反射层46之间的关系的细节从图IA来看不明显，但是从图IB和图ID能够容易地辨别。入射到入射表面44上的光信号透射通过入射表面44，然后行进通过缓冲层45，并且被在反射层46的表面处反射，如图IB中的箭头所示出的。中阶梯光栅反射光信号的表面包括一系列阶梯式反射表面47。反射表面47是反射层46的表面，并且处于反射层46和缓冲层45的分界面处。用于反射层46的合适的材料包括但不限于电介质和诸如Al和Au的金属。反射表面47被配置为使得具有不同波长的光在行进离开反射层46时分离开。因此，中阶梯光栅把射束信号分离成各个光信号或通道，其行进离开反射层46。各通道在输出波导处被接收。图IA图示了输出波导，所述输出波导被配置为使得所述通道中的每一个在输出波导中的不同输出波导上被接收。图ID图示了被包括在光栅中的反射表面47的结构。反射表面47每个均包括主反射表面48和遮蔽表面49。尽管主反射表面48被图示为基本上是平坦的，但是主反射表面48可以为曲线，诸如椭圆曲线。 如从图IA和ID显而易见的，主反射表面是被设计为反射光信号以使得光信号分离开的表面。遮蔽表面49在物理上连接主反射表面48。反射层46位于主反射表面48上，但是也可以布置在遮蔽表面49上。一部分缓冲层45处于入射表面44和反射层46在遮蔽表面49上的部分之间。由于光信号入射在这部分缓冲层45上的角度的原因，这部分缓冲层45充当波导包覆层，并且因此减小光信号与遮蔽表面49上的金属的相互作用。结果，这部分缓冲层45减小了对来自自由传播区的光的吸收，并且进一步减小了与该光学器件相关联的光学损耗。如从图IB显而易见的，反射层46的上部分布置在透光介质18之上。例如，反射层46的一部分被布置成使得透光介质18处于基部20和反射层46之间。此外，自由传播区的一部分处于基部20和反射层46之间。然而，缓冲层45被布置在反射层的该上部分和透光介质18之间。结果，自由传播区中的光信号不直接暴露给反射层46的该上部分。因此，与这些光信号直接暴露给反射层46的该上部分相关联的光吸收得以减小。缓冲层45可以是与第一包覆层33不同的材料，或者可以是与第一包覆层33相同的材料。反射层46和入射表面44之间的缓冲层45的厚度可以影响反射表面处的反射率。在一些实例中，与在不存在缓冲层并且反射层46和/或反射表面47直接与透光介质18相接触的情况下会存在的反射率相比，缓冲层的存在导致反射表面处的更高水平的反射率。例如，在一些实例中，把缓冲层的厚度选择为使得在反射表面处反射的入射光信号的百分比大于在不存在缓冲层的情况下会是的百分比。反射层46和入射表面44之间的缓冲层45的合适的厚度包括但不限于大于5nm或IOnm或15nm和/或小于50nm、100nm或IOOOnm的厚度。缓冲层45的上部分(缓冲层在透光介质18的顶部和反射层46的上部分之间的部分)的厚度可以影响反射层46的上部分的光信号吸收量。例如，减小缓冲层45的上部分的厚度可以增加光信号吸收。缓冲层45的上部分的合适厚度包括但不限于大于5nm或IOnm或15nm和/或小于50nm、IOOnm或IOOOnm的厚度。缓冲层45可以具有小于透光介质18的折射率的折射率。结果，缓冲层45的上部分可以充当减小光学损耗的自由传播区的包覆层或波导包覆层。因此，在一些实例中，第一包覆层33用作缓冲层45并且与该缓冲层是接续的。例如，缓冲层33可以从自由传播区之上延伸并且延伸到光栅凹口 42中，使得缓冲层33被布置在反射层46与入射表面44之间。把第一包覆层33用作缓冲层通过允许在单个步骤中形成缓冲层45和第一包覆层33这二者而减小了制造该光学器件所需的步骤数目。在一个示例中，缓冲层45、隔离体22和第一包覆层33均由相同材料制作而成。例如，缓冲层45、隔离体22和第一包覆层33均可以是二氧化硅。可选地可以在图IA至图ID中所图示的光学器件的部分之上形成一个或多个次级包覆层。例如，图IE图示了在图IA至IC的光学器件之上形成的次级包覆层。特别地，图IE图示了在图IB和图IC中所图示的光学器件的部分之上形成的次级包覆层。次级包覆层的示例包括二氧化硅和氮化硅。在一个示例中，所述一个或多个次级包覆层包括二氧化硅层和氮化硅层。该二氧化硅层可以处于该光学器件和该氮化硅石层之间。在一个实例中，该二氧化硅层和氮化硅层均为大约I微米厚。图2A至4C图示了形成根据图IA至1C、但是把第一包覆层33用作缓冲层45并且第一包覆层33与缓冲层45接续的光学器件的方法。在隔离体上硅芯片的一部分上图示了 该方法；然而，该方法还可以使用其它平台、芯片和/或晶圆来执行。因此，该芯片和/或晶圆可以用作器件前身。该方法在波导26和光栅34之间采用自对准，其在于2009年I月16日提交的题为“Optical Component Having Features Extending Different Depths intoa Light Transmitting Medium”的美国专利申请序列号12/321，368中予以了描述，并且该专利申请的全部内容被合并于此。图2A至图2C图示了在其上形成了波导26和光栅34的器件前身的一部分。图2A是该器件前身的顶视图。图2B是图2A中所示的器件前身的沿着图2A中的标为B的线截取的截面。图2C是图2A中所示的器件前身的沿着图2C中的标为C的线截取的截面。第一掩模60形成在该器件前身上。第一掩模60使该器件前身的光栅凹口区和该器件前身的沟槽区64处于暴露状态。光栅凹口区62是该器件前身的要形成光栅凹口 42的区域。沟槽区64是透光介质18的要形成沟槽28的区域。第一掩模60还保护该器件前身的自由传播区40。自由传播区40跨越沟槽区64和光栅凹口区62之间的间隙。如下面将变得明显的，波导表面30和入射表面44是循序地被蚀刻的。然而，第一掩模60将限定波导表面30和入射表面44的位置。由于单个掩模限定了波导26和光栅34的位置，因此，存在于第一掩模60上的波导26和光栅的对准被传递到最终器件。合适的第一掩模60包括但不限于硬掩模，诸如二氧化硅掩模。可以通过在器件前身的顶侧上热生长二氧化硅、继之以在该二氧化硅上形成光致抗蚀剂来在该器件前身上形成二氧化硅掩模。可以把光致抗蚀剂形成为具有对于该二氧化硅而言期望的图案。然后可以对该器件前身进行蚀刻，并且移除光致抗蚀剂以提供用作第一掩模60的图案化的二氧化硅。合适的蚀刻包括但不限于干法蚀刻或湿法蚀刻以及各向同性蚀刻或各向异性蚀刻。第二掩模68形成在图2A至图2C的器件前身上，如图3A至图3C中所示。图3A是该器件前身的顶视图。图3B是图3A中所示的器件前身的沿着图3A中的标为B的线截取的截面。图3C是图3A中所示的器件前身的沿着图3C中的标为C的线截取的截面。如从图3A至图3C显而易见的，第二掩模68保护器件前身的光栅凹口区62，同时使沟槽区64处于暴露状态。在第二掩模68的形成期间,第一掩模60在器件前身上被保持完好。结果，器件前身的初始由第一掩模60保护的区域仍由第一掩模60保护。此外，把第二掩模68形成为使得第一掩模60继续限定沟槽区64的位置。如从图3B显而易见的，第二掩模68的至少一部分布置在第一掩模60之上。在形成第二掩模68之后，通过把器件前身蚀刻为对于沟槽28而言期望的深度来形成波导表面30。例如，可以对器件前身进行蚀刻以便提供图3A至图3C中所图示的器件前身。如从图3C最显而易见的，该蚀刻形成沟槽28，并且因此限定波导26在器件前身上的位置。由于第一掩模60限定了这些沟槽28的位置，所以第一掩模60限定了波导26的位置。合适的蚀刻包括但不限于干法蚀刻或湿法蚀刻以及各向同性蚀刻或各向异性蚀 刻。移除第二掩模68。在移除第二掩模68之后，在该器件前身上形成第三掩模70，如在图4A至图4C中所示。图4A是该器件前身的顶视图。图4B是图4A中所示的器件前身的沿着图4A中的标为B的线截取的截面。图4C是图4A中所示的器件前身的沿着图4C中的标为C的线截取的截面。如从图4A至图4C显而易见的，第三掩模70保护波导26，同时使光栅凹口区62处于暴露状态。在第三掩模70的形成期间,第一掩模60在器件前身上被保持完好。结果,器件前身的初始由第一掩模60保护的区域仍由第一掩模60保护。此外，第三掩模70被配置为使得第一掩模60继续限定光栅凹口 42的位置。如从图4B显而易见的，第三掩模70的至少一部分布置在第一掩模60之上。在形成第三掩模70之后，把器件前身蚀刻为光栅凹口 42的期望深度。例如，可以对器件前身进行蚀刻以便提供图4A至图4C中所图示的器件前身。如从图4C最显而易见的，该蚀刻形成光栅凹口 42，并且因此限定该光栅在器件前身上的位置。由于在蚀刻期间第一掩模60限定了光栅凹口 42的位置，因此第一掩模60限定光栅凹口 42和波导26这二者在该光学器件上的位置。合适的蚀刻包括但不限于干法蚀刻或湿法蚀刻以及各向同性蚀刻或各向异性蚀刻。用于第二掩模68和/或第三掩模70的合适的掩模包括但不限于光致抗蚀剂。对于第二和/或第三掩模70而言可以米用其它掩模。在一些实例中，第三掩模是硬掩模。例如，第三掩模70可以由多个层生成，如在于2009年I月16日提交的题为“OpticalComponent Having Features Extending Different Depths into a Light TransmittingMedium”的美国专利申请序列号12/321，368所公开的那样，并且该美国专利申请的全部内容被合并于此。对于第二掩模68和/或第三掩模70而言可以米用的其它掩模的不例包括金属和/或聚酰亚胺，或者由其组成。合适的金属的示例包括铝。选择的掩模的类型可能受处理参数的影响，其取决于正在使用的或用以使能用于如上所述把附加部件集成到相同衬底上的可行过程流的蚀刻的类型。能够影响掩模选择的参数的示例包括蚀刻角度、经蚀刻的材料的期望的光滑度水平、蚀刻选择性和特征分辨率。尽管图2A至图4C图示了波导26在光栅凹口 42之前被形成，但是波导26和光栅凹口 42可以以相反的次序形成。例如，可以与上面所公开的次序相反地来形成第二掩模68和第三掩模70。作为示例，上面公开的第三掩模70可以在第二掩模68之前形成。此外，可以在形成第二掩模68之前形成和移除第三掩模70。可以把第三掩模70和第一掩模60从图4A至图4C的器件前身移除，并且可以在透光介质18上形成第一包覆层33以提供图5A至图5C的器件前身。图5A是该器件前身的顶视图。图5B是图5A中所示的器件前身的沿着图5A中的标为B的线截取的截面。图5C是图5A中所示的器件前身的沿着图5C中的标为C的线截取的截面。用于在透光介质18上形成第一包覆层33的合适的方法包括但不限于在透光介质18上沉积第一包覆层33，在透光介质18上生长第一包覆层33。当透光介质18为硅并且第一包覆层33为二氧化硅时，可以通过在存在氧的情况下对器件前身进行加热以便把一部分硅转变为二氧化硅来在硅上热生长二氧化硅。在透光介质上热生长第一包覆层33可以是在透光介质18上形成第一包覆层33的优选方法，这是由于它产生遵循入射表面44的形状并且因此遵循阶梯式反射表面47的形状的第一包覆层33。与此相对照，沉积方法可以导致第一包覆层33被形成为在入射表面44上有不均匀的厚度。反射层46形成在图5A至图5C的器件前身上以便提供图6A至图6C的器件前身。图6A是该器件前身的顶视图。图6B是图6A中所示的器件前身的沿着图6A中的标为B的线截取的截面。图6C是图6A中所示的器件前身的沿着图6C中的标为C的线截取的截面。图6A至6C图示了图IA至IC的光学器件，但是其中第一包覆层33用作缓冲层45并且第一包覆层33与缓冲层45是接续的。 可以通过蒸发和溅射来在第一包覆层33上形成反射层46。然后可以使用传统的集成电路制造技术来将反射层46进行图案化。例如，可以把器件前身蚀刻成在适当的位置具有图案化的第四掩模。合适的第四掩模包括但不限于光致抗蚀剂和氧化物。用于第四掩模的合适的蚀刻包括但不限于湿法蚀刻和干法蚀刻。可选地可以在图6A至图6C中所图示的光学器件的部分之上形成一个或多个次级包覆层。次级包覆层的示例包括二氧化娃和氮化娃。在一个示例中，所述一个或多个次级包覆层包括二氧化硅层和氮化硅层。二氧化硅层可以处于该光学器件和氮化硅石层之间。用于在光学器件上沉积二氧化硅层的合适的方法包括但不限于等离子增强化学沉积(plasmaenhanced chemical deposition, PECVD)。用于在光学器件上沉积氮化娃层的合适的方法包括但不限于等离子增强化学沉积(PECVD)。在一个示例中，二氧化硅层和氮化硅层被循序地沉积在图6A至图6C中所图示的光学器件的整个部分的上表面之上。该二氧化硅层和氮化硅层均可以为大约I微米厚。尽管把上面的光学器件图示为仅具有波导、自由空间区和光栅34，但是仅仅图示了光学器件的一部分。结果，该光学器件可以包括多种其它部件。在一些实例中，波导26中的一个或多个波导载送光信号到这些其它部件和/或载送来自这些其它部件的光信号。这些部件的示例包括但不限于信号分离器、复用器、滤波器、开关、放大器、衰减器、激光器和其它光源、星形耦合器以及其它波导。另外地或可替换地，该器件可以包括电子部件。例如，该器件可以包括用于向波导施加电势或电流和/或用于控制该光学器件上的其它特征的电连接。尽管把光栅34描述为像信号分离器那样工作，但是可以反过来如复用器那样来操作光栅。例如，输出波导可以被操作作为输入波导，而输入波导可以被操作作为输出波导。鉴于这些教导，对于本领域普通技术人员而言本发明的其它实施例、组合和修改将是容易想到的。因此，本发明应当仅由所附的权利要求书来限制，其包括结合上面的说明书和附图查看时的所有这样的实施例和修改。
权利要求
1.一种光学器件，包括 布置在基部上的透光介质，所述透光介质至少部分地限定光信号行进通过的自由传播区；和 反射光栅，其被布置成使得行进通过所述自由传播区的光信号能够被所述光栅接收，所述光栅被配置为把所述光信号反射回到所述自由传播区中，所述光栅反射所述光信号以使得在所述光信号行进通过所述自由传播区时与不同波长相关联的所述光信号分离开，所述透光介质的限定所述自由传播区的部分具有小面，所述光信号透射通过所述小面， 所述光栅包括反射层，所述反射层被配置为反射由所述光栅接收的所述光信号， 所述光栅包括处于所述小面和所述反射层之间的缓冲层。
2.如权利要求I所述的器件，其中所述缓冲层接触所述透光介质的所述小面和所述反射层。
3.如权利要求I所述的器件，其中所述自由传播区上的包覆层用作所述缓冲层。
4.如权利要求I所述的器件，其中，所述透光介质至少部分地限定光信号行进通过的波导， 所述波导包括输入波导和输出波导， 所述光栅被配置为将所述光信号反射回到所述自由传播区中，以使得所述光信号在所述输出波导处被接收，以及所述光栅反射所述光信号以使得与不同的波长相关联的光信号在不同的输出波导处被接收，以及 用于波导的包覆层用作所述缓冲层，所述包覆层接触所述透光介质。
5.如权利要求4所述的器件，其中所述包覆层和所述缓冲层为二氧化硅并且所述透光介质为娃。
6.如权利要求I所述的器件，其中所述反射层的上部分布置在所述透光介质的顶部上，并且所述小面从所述透光介质的顶部朝向所述基部延伸。
7.如权利要求6所述的器件，其中所述缓冲层处于所述反射层的所述上部分和所述透光介质的所述自由传播区之间。
8.如权利要求I所述的器件，其中所述光栅为中阶梯光栅。
9.如权利要求I所述的器件，其中所述缓冲层与热生长在所述透光介质上的层一致。
10.如权利要求I所述的器件，其中所述反射层包括一系列阶梯式反射表面，每个反射表面包括主反射表面和遮蔽表面， 所述主反射表面反射所述光信号并且被布置为使得在所述光信号行进通过所述自由传播区时与不同的波长相关联的所述光信号分离开， 所述遮蔽表面在物理上连接所述主反射表面，和 所述缓冲层和所述反射层被布置在所述主反射表面和所述遮蔽表面这二者上。
11.如权利要求I所述的器件，其中所述缓冲层被配置为使得由所述反射层反射的所述光信号的百分比大于在所述小面和所述反射层之间不存在所述缓冲层的情况下会发生的百分比。
12.—种光学器件,包括 布置在基部上的透光介质，所述透光介质至少部分地限定光信号行进通过的自由传播区和波导，所述波导包括输入波导和输出波导；和 反射光栅，其被布置成使得由所述输入波导导向的光信号能够行进通过所述自由传播区并且被所述光栅接收，所述光栅被配置为把所述光信号反射回到所述自由传播区中以使得所述光信号在所述输出波导处被接收，所述光栅反射所述光信号以使得与不同的波长相关联的所述光信号在不同的输出波导处被接收， 所述透光介质的限定所述自由传播区的部分具有小面，所述光信号透射通过所述小面， 所述光栅包括反射层，所述反射层被配置为反射由所述光栅接收的光信号，所述反射层的上部分处于所述透光介质的顶部上，并且所述小面从所述透光介质的所述顶部朝向所述基部延伸，和 缓冲层，其处于所述反射层的所述上部分和所述透光介质的所述自由传播区之间。
13.如权利要求12所述的器件，其中所述缓冲层接触所述透光介质和所述反射层的所述上部分。
14.如权利要求12所述的器件，其中用于所述波导的包覆层用作所述缓冲层，所述包覆层接触所述透光介质。
15.如权利要求14所述的器件，其中所述包覆层和所述缓冲层为二氧化硅，并且所述透光介质为娃。
全文摘要
一种光学器件包括基部上的透光介质。透光介质至少部分地限定光信号行进通过的自由传播区。反射光栅被布置成使得光信号能够行进通过自由传播区并且被该光栅接收。该光栅被配置为把所接收的光信号反射回到自由传播区中。该光栅反射光信号以使得在光信号行进通过所述自由传播区时与不同的波长相关联的光信号分离开。所述透光介质的限定所述自由传播区的部分具有所述光信号透射通过的小面。该光栅包括在所述小面和反射层之间的缓冲层，所述反射层被配置为反射由该光栅接收的光信号。
文档编号G02B6/34GK102804008SQ201080059145
公开日2012年11月28日 申请日期2010年11月17日 优先权日2009年12月23日
发明者冯大增, M.亚斯格利, 钱伟, 龚正致, J.方 申请人:科途嘉光电公司