光耦合器及光子集成电路的制作方法

本技术实施例涉及多层波导光耦合器、其形成方法及使用方法。

背景技术：

1、下文涉及半导体技术且特定来说，涉及一种用于有效光学耦合来自光源(举例来说，例如激光器二极管)的光的方法及/或设备。

技术实现思路

1、本实用新型的实施例涉及一种光耦合器，其包含：多个波导核心层，其由具有第一折射率的波导核心材料形成，所述波导核心层：(i)彼此垂直叠置；(ii)彼此垂直间隔开；及(iii)从所述光耦合器的光接收端纵向延伸穿过所述光耦合器到所述光耦合器的光输出端，其中所述多个波导核心层中的每一者包含从所述光耦合器的所述光接收端沿着所述光耦合器的长度延伸的多个相异波导路径；及包层，其由具有第二折射率的包层材料形成，所述第二折射率小于所述第一折射率，所述包层材料围绕所述多个波导核心层中的每一者；其中在所述多个波导核心层的外部波导核心层内传播的光是经由所述多个波导核心层中的相邻者之间的渐逝耦合引导朝向所述多个波导核心层的内部波导核心层。

2、本实用新型的实施例涉及一种光子集成电路，其包含：光源，其具有光发射端，从所述光发射端发射光；及光耦合器，其具有面向所述光源的所述光发射端以接收从所述光发射端发射的光的光接收端，所述光耦合器具有与所述光接收端相对的光输出端且包含：多个波导核心层，其由具有第一折射率的波导核心材料形成，所述波导核心层：(i)彼此叠置；(ii)彼此间隔开；及(iii)从所述光耦合器的所述光接收端纵向延伸穿过所述光耦合器到所述光耦合器的所述光输出端，其中所述多个波导核心层中的每一者包含从所述光耦合器的所述光接收端沿着所述光耦合器的长度延伸的多个相异波导路径；及包层，其由具有第二折射率的包层材料形成，所述第二折射率小于所述第一折射率，所述包层材料围绕所述多个波导核心层中的每一者；其中从所述光源发射的进入所述多个波导核心层的外部波导核心层的光是经由所述多个波导核心层中的相邻者之间的渐逝耦合传输朝向所述多个波导核心层的内部波导核心层。

3、本实用新型的实施例涉及一种制造光耦合器的方法，所述光耦合器具有第一光接收端及与所述第一光接收端相对的第二光输出端，所述方法包括：由具有第一折射率的包层材料形成包层；及由具有大于所述第一折射率的第二折射率的核心材料形成所述包层内所含有的多个波导核心层，所述波导核心层：(i)彼此叠置；(ii)彼此间隔开；及(iii)从所述光耦合器的所述第一光接收端纵向延伸穿过所述包层到所述光耦合器的所述第二光输出端，其中所述多个波导核心层中的每一者包含从所述光耦合器的所述第一光接收端沿着所述光耦合器的长度延伸的多个相异波导路径；其中所述多个波导核心层经配置使得与在所述光耦合器的所述第一光接收端处进入所述多个波导核心层的外部波导核心层的光相关联的光能量经由所述多个波导核心层中的相邻者之间的渐逝耦合输送朝向所述多个波导核心层的内部波导核心层。

技术特征：

1.一种光耦合器，其特征在于其包含：

2.根据权利要求1所述的光耦合器，其特征在于所述多个波导核心层包括：

3.根据权利要求2所述的光耦合器，其特征在于所述一对最外波导核心层及所述中心波导核心层各自具有奇数个相异波导路径，而所述一对中间波导核心层各自具有偶数个相异波导路径。

4.根据权利要求2所述的光耦合器，其特征在于所述多个波导核心层中的每一者具有接近所述光耦合器的所述光输出端的锥形区，所述锥形区在水平方向上从接近所述相异波导路径的第一宽度变窄到所述光耦合器的所述光输出端处的第二宽度。

5.根据权利要求4所述的光耦合器，其特征在于：

6.一种光子集成电路，其特征在于其包含：

7.根据权利要求6所述的光子集成电路，其特征在于所述多个波导核心层包括：

8.根据权利要求6所述的光子集成电路，其特征在于：

9.根据权利要求6所述的光子集成电路，其特征在于所述光源的所述光发射端与所述光耦合器的所述光接收端通过间隙分离，所述间隙填充有具有在1.1到3.9之间的范围内的折射率的填充物材料，所述填充物材料是高介电常数材料及溶胶-凝胶中的一者。

10.根据权利要求6所述的光子集成电路，其特征在于所述波导核心材料是氮化硅且所述包层材料是二氧化硅。

技术总结
本技术的实施例提供一种光耦合器及光子集成电路，光耦合器包含：多个波导核心层，其：彼此垂直叠置；彼此垂直间隔开；及从所述光耦合器的光接收端纵向延伸穿过所述光耦合器到所述光耦合器的光输出端，其中所述多个波导核心层中的每一者包含从所述光耦合器的所述光接收端沿着所述光耦合器的长度延伸的多个相异波导路径；及包层，其由围绕所述多个波导核心层中的每一者的包层材料形成。在所述多个波导核心层的外部波导核心层内传播的光是经由所述多个波导核心层中的相邻者之间的渐逝耦合引导朝向所述多个波导核心层的内部波导核心层。

技术研发人员：黄泰钧,斯帝芬·鲁苏
受保护的技术使用者：台湾积体电路制造股份有限公司
技术研发日：20230525
技术公布日：2024/3/4