光学装置的制造方法
【技术领域】
[0001]本发明是关于一种光学装置，特别是关于一种用以转向输入电磁波的光学装置。
【背景技术】
[0002]光栅親合器(grating coupler, GC)的最新设计及制作工艺已可有效率地将单模光纤親合至次微米的绝缘体上娃基板(silicon-on-1nsulator, SOI)波导，这使得光学端面不再需要被切割和抛光，以达到低成本及芯片级封装测试的可能性。
【发明内容】
[0003]本发明的目的，在于提供一种用以将入射电磁波转向至预定角度(例如垂直于原入射方向)的光学装置。在本文中，“光”被用来取代“电磁波”，以简化叙述。
[0004]为达上述目的，本发明提供一种光学装置，用以转向一电磁波，该光学装置包含:一干涉区域，具有第一侧及一第二侧；一反射镜，设置于该第一侧；一光栅结构，设置于该干涉区域的第二侧；其中，该电磁波以一入射方向由该第一侧的相反侧、第二侧或第二侧的相反侧进入该干涉区域，进入该干涉区域的大部分电磁波沿着与该入射方向夹一预定角度的方向离开该干涉区域。
[0005]上述的光学装置，其中该预定角度介于45度至135之间。
[0006]上述的光学装置，其中该干涉区域可被一低折射率层或一高反射率层所部份覆至
ΠΠ O
[0007]上述的光学装置，，其中该光栅结构具有均匀结构周期。
[0008]上述的光学装置，其中该光栅结构的结构周期大致相同于形成在该干涉区域内的波形的信号周期。
[0009]上述的光学装置，其中该干涉区域的材质为硅、锗、氮化物、氧化物、高分子聚合物或玻璃。
[0010]上述的光学装置，其中该反射镜包含一全反射角镜或一分布布拉格反射镜或一金属层。
[0011]上述的光学装置，其中该反射镜的反射率高于50%。
[0012]上述的光学装置，其中该反射镜与该干涉区域为一体成型或为同一材料结构。
[0013]为达上述目的，本发明还提供一种光学装置，用以转向一入射电磁波，该光学装置包含:一干涉区域，具有第一侧、一相对于第一侧的第二侧，以及一第三侧；一反射镜，设置于该干涉区域的该第一侧；以及一光栅结构，设置于该干涉区域的该第三侧；其中，该光栅结构的结构周期与形成于该干涉区域的波形周期具有相同数量级。
[0014]上述的光学装置，其中该入射电磁波由该第二侧进入该干涉区域，进入该干涉区域的大部份电磁波经由该光栅结构或与该光栅结构相反的一侧离开该干涉区域。
[0015]上述的光学装置，其中该入射电磁波通过该光栅结构或与该光栅结构相反的一侧进入该干涉区域，进入该干涉区域的大部分电磁波由该第二侧离开该干涉区域。
[0016]上述的光学装置，更包含一反射器设置于该第二侧。
[0017]上述的光学装置，其中设置于该第二侧的该反射器的反射率小于设置于该第一侧的该反射镜的反射率。
[0018]上述的光学装置，其中该反射器包含至少一狭缝，该狭缝的宽度小于光波于该干涉区内的等效光学波长的三倍。
[0019]上述的光学装置，其中位于该干涉区域两侧的该光栅结构的结构周期相异于位于该干涉区域中央处的光栅结构的结构周期。
[0020]上述的光学装置，其中该反射镜与该干涉区域为一体成型或为同一材料结构。
[0021]上述的光学装置，其中该反射镜包含全反射角镜或分布式布拉格反射镜或金属层O
[0022]为达到上述目的，本发明还提供一种光学装置，包含:一第一波导区域，形成在一基板上，该基板具有沿着一平面的表面，该第一波导区域用以引导具有一特定波长且传递方向大致平行于该平面的光；一第二波导区域，耦合于该第一波导区域，该第二波导区域具有一第一反射率，并用以反射并透射具有该特定波长的光；一第三波导区域，具有一第二反射率，并用以反射并透射具有特定长的光；以及一干涉区域，耦接于第二波导区域及第三波导区域，该干涉区域包含:一光栅结构，用以将该特定波长的光耦合至相对于该基板具有一预定角度的方向。
[0023]上述的光学装置，其中该预定角度为90度。
[0024]上述的光学装置，其中该第一波导区域的折射率相当于该第二光波导区域的折射率。
[0025]上述的光学装置，其中该光栅结构的结构周期与形成于该干涉区域的波形的周期具有相同数量级。
[0026]上述的光学装置，其中该第二波导区域的一第一反射率小于该第三光波导区域的一第二反射率。
[0027]上述的光学装置，其中位于该干涉区域两侧的该光栅结构的结构周期相异于位于该干涉区域中央处的光栅结构的结构周期。
【附图说明】
[0028]图1A为本发明第一实施方式的光学装置的示意图；
[0029]图1B为本发明第二实施方式的光学装置的示意图；
[0030]图2绘示出驻波的两个相邻反节点与光栅结构空间结构周期的关系图；
[0031]图3A绘示图1A所示的光学装置的工作例；
[0032]图3B绘示图1B所示的光学装置的工作例；
[0033]图3C绘示图1C所示的光学装置的工作例；
[0034]图4A至4H绘示本发明光学装置的示意图；
[0035]图5A至5E绘示光栅结构的上视图；
[0036]图5F至5J绘示对应图5A至5E所示的光栅结构的剖面图；
[0037]图6A至6C绘示该光学装置的立体图及其内的光路径图；
[0038]图7A至7B绘示满足限制条件下的光路径图。
【具体实施方式】
[0039]本发明的其他目的、特征及优点将自以下详细揭示内容。此外，如第一、第二、上方、左方、以及类似用语是描述相对位置用，且在相对于图示中以图绘说明的范例实施方式中使用该等术语，并且该等术语可在特定情况下交互使用。
[0040]应注意，为了此申请案的目的，且特定言之，关于随附权利要求书，术语“包括”并不排除其他元件或步骤。
[0041]如本文中出于本发明的目的所使用，术语“光”及“电磁波”在本文中可互换地使用，术语“腔体”及“干涉区域”在本文中可互换地使用。
[0042]在一侧具有单一反射镜的结构:
[0043]配合参阅图1，为本发明第一实施方式的光学装置的示意图。光学装置100包含腔体10、光栅结构20，以及反射镜16，腔体10具有第一侧12，光栅结构20设置于腔体10的上表面或嵌入腔体10，反射镜16设置在第一侧12。腔体10、光栅结构20及反射镜16可以分别设置在承载层32，承载层32的折射率小于腔体10的折射率，借此满足全内反射条件。举例来说，承载层32可以是贴设于腔体10并包含硅、氮化硅或氮氧化硅的二氧化硅层，或者承载层32可以是贴设于腔体10且参杂有二氧化硅的二氧化硅层。光学装置10也可以包含硅、锗、氮化物、氧化物、玻璃或其等的组合，且设置在具有高反射的承载层32上，其中，具有高反射的承载层32可例如为金属氧化物镀膜或布拉格反射镜。
[0044]光40(如箭头所示)由腔体10的左侧(即相反于第一侧12)入射，若光由入射面进入腔体10内，并于腔体10内部传递至第一侧12后，再回到入射面的一个循环中被衰减，则可视为光被限制在腔体10内。
[0045]更具体来说，入射面的反射率为r，腔体10 (介于入射面及第一侧12之间)具有一次循环衰减系数α。当满足条件a =r，irS零时，α也为零；这表示所有的光在经过一个循环后会衰减。在此，光限制条件是指光从腔体10内部反射回原入射方向的背向反射(back-reflect1n)大致为零；一个循环是指光由入射面进入腔体10后传递至第一侧12，并由反射镜16反射后再回到入射面的过程。
[0046]实际实施时，当a = r产生些微偏差(即a # r)，本实施方式仍然有效，但具有不同的耦合效率。由于在实际实施时，许多的非理想因素，例如制作工艺变化和材料的非均匀性等，会产生偏离预期精确条件的情况。然而，只要此偏离精确条件介于设计公差范围内，将不改变本实施方