光学装置的制造方法_4

文档序号:8256187阅读:来源:国知局
的对应结构实现,例如在图1Α-3Ε所对应的结构。
[0074]类似于图4Α,非同调光由光源区441产生,其中一部份光线会耦合到干涉区443。耦合进来的光会在干涉区443之中沿着X方向在第一反射区446及第二反射区448之间共振,以形成一驻波波形及产生同调光。在光栅区445的一光栅可设计以大致上匹配驻波波形,且依据光栅的设计,同调光可在+ζ或是-Z方向经由光栅而离开光集成电路403。
[0075]在一些实施方式中,经由施加电压或是电流跨过此P掺杂区442及η掺杂区444,即可提供一电场于此干涉区443中。在施加电压或是电流跨过此P掺杂区442及η掺杂区444后,由于自由载流子的产生,重结合、注入或是空乏,使得此干涉区443可有不同的干涉波型。若因为折射率的改变而使得干涉波型发生变化,则此干涉区443可能会停止发出激光或是发出不同波长的激光。因此在P掺杂区442及η掺杂区444之间施加电压或是电流,即可达成可调波长激光光源或是对同调光的调变。
[0076]图4D显不一光集成电路405不意图,其具有一光源区经由一波导区而親接至一干涉区,其中一以光栅为基础的光親合器可将光射出。此光集成电路405包含一光源区450、一波导区451、一第一反射区452、一第二反射区453、一干涉区454及一光栅区455。此光源区450、波导区451、第一反射区452、第二反射区453、干涉区454及光栅区455的结构可由任何在本发明说明书所描述的对应结构实现,例如在图1Α-3Ε所对应的结构。
[0077]在此实施例中光源区450产生一非同调光,且一部份光线会耦合至波导区451。例如光源区450可为结合到硅波导的磷化铟(InP)量子井结构,而量子井产生的光则耦合到硅波导。耦合到波导的光会在干涉区454内及在第一反射区452及第二反射区453之间共振以产生同调光及形成驻波波形。此波导中的第一反射区452及第二反射区453可设计成仅供单模光线行进,藉此滤除在干涉区454的较高模态光线。在光栅区455的光栅设计成大致上匹配驻波波形,且同调光在射离此光集成电路405时沿着与光在光源区450共振方向大致垂直的一方向。在一些实施方式中,干涉区可使用宽度渐变区(taper reg1n)以桥接较宽的光栅区及较窄的波导区。较窄的波导区可用以抑制较高模态光线,较宽的光栅区可用以匹配具有不同波束形状、区域及数值孔径的外部耦合装置。此处对于宽度渐变区的说明亦可应用于本发明其余部份说明的光耦合器。
[0078]图4E显示一光集成电路407示意图,其具有一光源区耦合至一以光栅为基础的光親合器。此光集成电路407包含一光源区462、一第一反射区478、一第二反射区476、一干涉区472、一边界474及一光栅区466。此光源区462、第一反射区478、第二反射区476、干涉区472、边界474及光栅区466的结构可由任何在本发明说明书所描述的对应结构实现,例如在图1A-3E所对应的结构。
[0079]此实例中,由光源区462产生的非同调光会经由自发辐射或是其他合宜的机制而耦合至干涉区472。耦合的非同调光会被反射区476及478反射且沿着X方向共振。依据光栅区466的设计,在到达激光临界条件的同调光会由+ζ或是-ζ方向射出。在一些实施方式中,可设计此光栅区466以使大部分光线会由-ζ方向射出而不会耦合回到光源区462。
[0080]在一些实施方式中,反射区478可为部份反射的反射器且反射率小于反射区476的反射率。在光源区462产生的非同调光可经由自发辐射而耦合至干涉区472,且沿着方向470共振。在到达激光临界条件后,同调光可经由边界474向-X方向行进到部份反射的反射区478,然后进入一波导;且同调光仍可沿着+ζ或是-ζ方向而进入一外界媒介以续做进一步处理。
[0081]图4F显示一光电路408示意图,此光电路408具有和图4B类似的叠层。干涉区491包含如三五族的主动材料以产生非同调光。此非同调光沿着X方向而在第一反射区486及第二反射区484之间共振以变成同调光。由于布拉格(Bragg)结构494可阻止光线向下行进,此同调光会经由光栅492而向上射出。
[0082]图5A显不一光集成电路500的不意图,其具有与一光侦测器整合的一光親合器。此光集成电路500包含一干涉区510、一第一反射区506、一第二反射区514及一光栅区520。此干涉区510包含一光吸收区以吸收此干涉区510至少一部份光线。此干涉区510、第一反射区506、第二反射区514及光栅区520的结构可由任何在本发明说明书所描述的对应结构实现,例如在图1A-3E所对应的结构。此光集成电路500可形成于一基板530之上。
[0083]此光栅区520包含一光栅518。在一些实施方式中,此光栅518可接收来自一外部媒介且沿着方向536入射的光线。入射光线可耦合到形成于第一反射区506及第二反射区514之间的干涉区510。光线会因在第一反射区506及第二反射区514之间的反射而形成干涉光(沿着箭头534),干涉区510可局限此干涉光。
[0084]干涉区510可由光吸收材料构成以吸收至少一部份干涉光。此干涉区510例如可由锗制成且可吸收电信通信用的波长。被吸收的光线会转换成自由载流子,经由施加电场即可收集这些自由载流子以决定吸收光线的强度。再者,光线会在由第一反射区506及第二反射区514所形成的腔体间反射以提供有效的光吸收。在一些实施方式中,干涉区510包含硅及/或锗以吸收光;而光栅区包含金属以产生传导表面电浆模态(guided surfaceplasma mode)。
[0085]图5B显不光集成电路501不意图,其具有与一光侦测器整合的以光栅为基础的光耦合器,此光侦测器的检光效率可由P-N结所调变。此光集成电路501包含一干涉区541、一 P掺杂区546、一 η掺杂区545、一光栅542、一第一反射区543及一第二反射区544。
[0086]类似于图5Α,光线自一外部媒介吸收,一部份的光线会经由光栅542而耦合至干涉区541。耦合进来的光线会在干涉区541中沿着X方向而在第一反射区543及第二反射区544之间共振。在干涉区541的光吸收材料可吸收干涉光且将吸收光线转换成自由载流子。
[0087]在一些实施方式中,在η掺杂区545及P掺杂区546之间施加电压或是电流时,在干涉区541内也会有电场。由于在η掺杂区545及P掺杂区546之间施加电压或是电流的缘故使其中的载流子浓度产生变化,从而在干涉区541内的光吸收材料的光吸收效率也会变化。因此在η掺杂区545及P掺杂区546之间施加电压或是电流的操作即可提供可调整的光侦测器(configurable or tunable photo-detector)。
[0088]图5C显不一光集成电路505的不意图,其具有一光吸收区親合至(经由一波导区)一干涉区,其中以光栅为基础的一光耦合器可自一外部媒介接收光线。此光集成电路505包含一光吸收区550、一波导区551、一第一反射区552、一第二反射区553,一干涉区554及一光栅区555。此光吸收区550、波导区551、第一反射区552、第二反射区553,干涉区554及光栅区555的结构可由任何在本发明说明书所描述的对应结构实现,例如在图1A-3E所对应的结构。
[0089]在此实例中,光线自一外部媒介而耦合到光栅区555ο此耦合光线会藉由光栅区耦合至其下的干涉区554,并且第一反射区552与第二反射区553之间共振,以形成一驻波图案。光吸收区550耦合至波导区551,光线由波导区551耦合到光吸收区550以做光侦测。此光吸收区550例如可为结合至一硅波导的锗光侦测器,在硅波导内行进的光线会被局限于干涉区554及波导区551,且经由衰减光场或其他机制耦合到锗光侦测器。
[0090]图6显不和P-N结整合的一光親合器600。此光親合器600包含一第一反射区606、一干涉区620及一第二反射区614。此干涉区620包含一光栅区630。此第一反射区606、干涉区620、第二反射区614及光栅区630的结构可由任何在本发明说明书所描述的对应结构实现。
[0091]光耦合器600也包含P-N结对,P-N结对包含P掺杂区621,623及625,及包含η掺杂区631,633及635。一般而言,藉由控制一或多个P-N结对,由施加电压或是注入载流子,即可主动控制操作参数(如输出功率或是输出波长)。在一些实施方式中,此些P-N结对621/631、623/633及/或625/635可延伸入第一反射区606、干涉区620及/或第二反射区614,以达成更佳的可控制性及调变能力。在一些实施方式中,此些P掺杂区及η掺杂区可互相交替以形成指状图案或是其他图案。此处有关于掺杂区的叙述也可用于本发明其他部份所述的光耦合器。
[0092]在一些实施方式中,可在η掺杂区631及P掺杂区621之间施加电压或是电流,以调变第一反射区606内或其邻近区域的载流子浓度。因此在η掺杂区631及P掺杂区621之间施加电压或是电流后,第一反射区606可因其载流子的浓度不同而产生不同的反射率。
[0093]在一些实施方式中,可在η掺杂区635及ρ掺杂区625之间施加电压或是电流,以调变在第二反射区614内或其邻近区域的载流子浓度。因此在η掺杂区635及ρ掺杂区625之间施加电压或是电流后,此第二反射区614可因其载流子的浓度不同而产生不同的反射率。
[0094]在一些实施方式中,可在η掺杂区633及ρ掺杂区623之间施加电压或是电流,以调变干涉区620内或其邻近区域的载流子浓度。因此在η掺杂区633及ρ掺杂区623之间施加电压或是电流后,此干涉区620可因其载流子的浓度不同而产生不同的干涉图案。
[0095]例如,藉由施加反向偏压,电场可将一区域的自由载流子抽离,因此可以变化该区域的折射率。依据另一实例,藉由施加正向偏压,可将自由载流子注入一区域,因此可以变化该区域的折射率。
[0096]图7A显示一光集成电路700的示意图,其具有多个输出埠。光集成电路700包含一第一波导区702以将光线由箭头722所示方向导引进来。此光集成电路700尚且包含在干涉区710 —侧形成的一第一光栅区720。此光集成电路700尚且包含在干涉区710另一侧形成的一第二光栅区721,此另一侧例如可为图7A所示的相反侧。此光集成电路700尚且包含一反射区714及可选择性地包含另一反射区706。此光集成电路700尚且包含一第二波导区728以耦接至另一被动及/或主动光学元件。
[0097]在一些实施方式中,由第一波导区702进来的光线会进入干涉区710,然后可被导引至一第一外部媒介730、一第二外部媒介732或是第二波导区728。例如,类似于图6的说明,一 η掺杂区及一 ρ掺杂区可在被施加电压或是电流之后调变位于干涉区710内或其邻近区域的载流子浓度;经由控制跨过η掺杂区及ρ掺杂区的电场,即可控制由+ζ或是-ζ方向所射出的光线量。依据另一实例,类似于图6,一 η掺杂区及一 ρ掺杂区可在
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