在变化参数下具有稳定的性能的阵列波导光栅的制作方法

本公开涉及半导体光子器件，并且更具体地涉及硅基光子器件，诸如波导和解复用器器件。

背景技术：

1、例如，阵列波导光栅(arrayed waveguide grating，awg)是被配置为将不同的波长的光信号分离到多个路径中、或者组合不同的波长的光信号以经由相同的通信信道传输的器件。参考图1，被配置为分离不同的波长的光信号的常规的阵列波导光栅器件100包括输入耦合器102(例如，星形耦合器)、输出耦合器104和波导阵列106，波导阵列106被设置在输入耦合器102与输出耦合器104(例如，星形耦合器)之间。输入耦合器102将输入光信号分割或漫射成多个输出光信号，多个输出光信号由波导阵列106的多个波导108捕获。由多个波导108捕获的多个信号通过多个波导108传播到输出耦合器104。当信号通过波导108传播时，各个波导108对信号施加不同的相移，在波导108中的每一个中的施加的相移通常由波导108的长度确定。由于被施加到信号的不同的相移，信号被映射到沿着在输出耦合器104的输出处的焦线的不同点，从而允许信号在输出耦合器104的输出处相干地干涉。

2、阵列波导光栅解复用器器件经常被用作在光纤通信系统，诸如波分复用(wavelength division multiplexing，wdm)通信系统，中的硅基解复用器器件。这种硅基解复用器器件通常表现出随着与器件的操作关联的参数的变化，诸如器件的操作的环境温度的变化，的性能变化。这种性能变化导致随着解复用器器件经历的参数(例如，环境温度、波导有源层厚度、波导应力等)的改变或变化，硅基解复用器器件的光谱响应向较长或较短的波长偏移。参考图1，参数改变(例如，环境温度、波导有源层厚度、波导应力等的改变)致使在波导108中的不同波导中的相移的不同变化。例如，与在较短的一个或多个波导108中发生的相移改变相比，在波导108中的较长的波导中可能发生更大的相移改变，从而导致阵列波导光栅器件100的整体改变光谱响应。例如，在5-85℃的典型的操作温度范围内，在光谱响应中可能发生20纳米(nm)偏移。在至少一些系统中，在光谱响应中的这种偏移显著地影响在通信系统中的阵列波导光栅器件100的性能。在一些情况下，例如，在阵列波导光栅器件100的光谱响应中的20纳米(nm)偏移可以等于通信系统的信道间距。

3、为了补偿温度影响，典型的解复用器器件利用有源温度调谐器或稳定器来测量和校正解复用器器件的操作的环境温度的改变，有源温度调谐器或稳定器包括反馈控制回路。反馈控制回路包括各种组件，诸如温度监测器抽头、数模转换器(digital to analogconverter，dac)、模数转换器(analog to digital converter，adc)、微控制器等，各种组件被布置为监测和补偿变化的温度对器件的影响。这种典型的温度调谐器或稳定器增加了典型的硅解复用器器件的功耗、尺寸、复杂性、成本等。因此，需要在变化参数(例如，环境温度)下表现出稳定的操作、而不显著增加器件的功耗、尺寸、成本、复杂性等的硅基解复用器器件。

技术实现思路

1、在本公开的示例性实施例中，提供了阵列波导光栅器件。阵列波导光栅器件包括输入耦合器，输入耦合器被配置为接收光信号并将光信号分割成多个输出光信号。阵列波导光栅器件还包括多个波导，多个波导被光学地连接到输入耦合器，每个波导具有多个波导部分，多个波导部分至少包括第一波导部分和第二波导部分，第一波导部分具有对与光学阵列光栅器件的操作关联的参数的变化的第一群折射率灵敏度，第二波导部分具有对与光学阵列波导光栅器件的操作关联的参数的变化的第二群折射率灵敏度。多个波导的各个第一波导部分和各个第二波导部分具有确定的各自的长度，使得：i)在多个波导之中的每个波导将相应的相移施加到通过波导传播的光信号，以及ii)随着与光学阵列波导光栅器件的操作关联的参数的改变，多个波导具有至少基本相同的相移的改变。阵列波导光栅器件附加地包括输出耦合器，输出耦合器被光学地连接到多个波导，输出耦合器被配置为将从多个波导输出的各个光信号映射到相应的焦点位置。

2、在其的示例中，与光学阵列波导光栅的操作关联的参数是i)环境温度、ii)波导有源层厚度、iii)波导色散、iv)波导应力、v)相移线性和vi)侧壁刻蚀断面中的一个。

3、在其的另一个示例中，在多个波导之中的特定的波导的第一波导部分具有第一宽度，以及在多个波导之中的特定的相应的波导的第二波导部分具有与第一宽度不同的第二宽度。

4、在其的又一个示例中，在多个波导之中的特定的波导的第一波导部分包括第一类型的波导，以及在多个波导之中的特定的波导的第二波导部分包括与第一类型不同的第二类型的波导。

5、在其的进一步示例中，第一波导类型是i)肋状波导、ii)条状波导和iii)负载波导中的一种，以及第二波导类型是i)肋状波导、ii)条状波导和iii)负载波导中的另一种。

6、在其的又一个示例中，在多个波导之中的每个波导还包括一个或多个互连的波导部分，其中，在多个波导之中的各个波导中的一个或多个互连的波导部分的组合长度至少基本彼此相等。

7、在其的又一个示例中，与阵列波导光栅的操作关联的参数包括环境温度，以及阵列波导光栅器件还包括加热元件，加热元件被配置为补偿多个波导对波导有源层的变化的厚度的温度依赖性的变化。

8、在其的又进一步示例中，在多个波导之中的各个波导包括各自的有源层和各自的包覆层，以及阵列波导光栅器件还包括一个或多个金属层，一个或多个金属层被定位为横跨各个包覆层，以至少基本去除横跨多个波导的温度梯度。

9、在本公开的另一个示例性实施例中，提供了阵列波导光栅器件。阵列波导光栅器件包括输入耦合器，输入耦合器被配置为接收光信号并将光信号分割成多个输出光信号。阵列波导光栅器件还包括多个波导，多个波导被光学地连接到输入耦合器，每个波导具有多个波导部分。多个波导的各个部分具有i)对与光学阵列光栅器件的操作关联的一个或多个参数的变化的各自的灵敏度，以及ii)确定的各自的长度，使得：a)在多个波导之中的每个波导将相应的相移施加到通过波导传播的输出光信号，以及b)随着与阵列波导光栅器件的操作关联的一个或多个参数的各自的改变，多个波导具有至少基本相同的相移的改变。阵列波导光栅器件附加地包括输出耦合器，输出耦合器被光学地连接到多个波导，输出耦合器被配置为将从多个波导输出的各个光信号映射到相应的焦点位置。

10、在其的示例中，与光学阵列波导光栅器件的操作关联的一个或多个参数包括i)环境温度、ii)波导有源层厚度、iii)波导色散、iv)波导应力、v)相移线性和vi)侧壁刻蚀断面中的一个或者多个。

11、在其的进一步示例中，在多个波导之中的特定的波导的多个波导部分具有各自的不同的宽度。

12、在其的另一个示例中，在多个波导之中的特定的波导的多个波导部分具有各自的不同的波导类型。

13、在其的进一步示例中，从在i)肋状波导、ii)条状波导和iii)负载波导之中选择各自的不同的波导类型。

14、在其的另一个示例中，在多个波导之中的每个波导还包括一个或多个互连的波导部分，其中，在多个波导之中的各个波导中的一个或多个互连的波导部分的组合长度至少基本彼此相等。

15、在其的又一个示例中，与阵列波导光栅的操作关联的参数包括环境温度，以及阵列波导光栅器件还包括加热元件，加热元件被配置为补偿多个波导对波导有源层的变化的厚度的温度依赖性的变化。

16、在本公开的又进一步的示例性实施例中，提供了解复用光学信号的方法。方法包括接收光信号并将光信号分割成多个输出光信号。方法还包括经由多个波导传播多个输出信号，每个波导具有多个波导部分，其中，多个波导的各个部分具有确定的各自的长度，使得：i)在多个波导之中的每个波导将相应的相移施加到通过波导传播的光信号，以及ii)随着与阵列波导光栅器件的操作关联的一个或多个参数的各自的改变，多个波导具有至少基本相同的相移的改变。方法还包括将从多个波导输出的各个光信号映射到相应的焦点位置。

17、在其的示例中，与光学阵列波导光栅的操作关联的参数包括i)环境温度、ii)波导有源层厚度、iii)波导色散、iv)波导应力、v)相移线性和vi)侧壁刻蚀断面中的一个。

18、在其的另一个示例中，在多个波导之中的特定的波导的多个波导部分具有各自的不同的宽度。

19、在其的又一个示例中，在多个波导之中的特定的波导的多个波导部分具有各自的不同的波导类型。

20、在其的进一步示例中，从在i)肋状波导、ii)条状波导和iii)负载波导之中选择各自的不同的波导类型。