專利名稱：用于最小化波長選擇濾波器的傳播損耗的方法和裝置的制作方法
技術領域：
本發(fā)明通常涉及光學，以及更具體而言，涉及光互連。
背景技術：
圖1A是示例了常規(guī)波長選擇濾波器100 (例如，用于波分復用的濾波 器)的一個實例的頂視圖。圖1B示例了圖1A的濾波器100的沿線A-A， 的截面圖。濾波器100包括環(huán)形諧振器102，其被側向耦合(side-coupled) 到接入直波導(或波導總線)104。環(huán)形諧振器102被調諧到感興趣的波長 通道，以便環(huán)形諧振器102從總線104過濾該通道。為了相比于平面光波 導和線路(circuit)而言的高折射率，耦合間隙106 (即，環(huán)形諧振器102 與總線104之間的距離)典型地為微米量級，并被控制在幾納米的精度內。 然而，通過典型的光刻方法纟艮難實現這樣的控制。
圖2A是示例了常規(guī)的波長選擇濾波器200的可選的實例的頂視圖。 圖2B示例了圖2A的濾波器200沿線A-A，的截面圖。與濾波器100相似， 濾波器200包括耦合到波導總線204的環(huán)形諧振器202。然而，如圖2B所 示例的，在高折射率波導層中形成環(huán)形諧振器202,該高折射率波導層與 其中形成了總線204的層是分開的。在該情況下，垂直設置耦合間隙206, 并可以通過例如分子束外延(MBE )生長一定量的間隙材料來精確控制耦 合間隙206。
對于基于絕緣體上硅(SOI)的平面光波導，其基于具有亞微米截面 的條形硅單模波導，圖1A和1B所示例的方法形成了約100納米的耦合間 隙，應該控制該耦合間隙具有納米的精度。這使得很難保持制造容差。應 用圖2A和2B所示例的可選的方法，將需要在SOI結構的頂部上生長氧 化物或者其它低折射率材料以形成耦合間隙，接著生長用于環(huán)形諧振器的
附加的頂硅層。這可以導致在硅層的頂部上的多晶或非晶硅結構，歸因于
晶粒間界上的散射，其可以導致顯著的傳播損耗(例如，約20dB/cm)。 如果環(huán)形諧振器或其它諧振器結構位于電路的頂層上，損耗與光子的壽命 成正比地增加(反比于環(huán)形諧振器品質因數)
因此，需要一種用于最小化波長選擇濾波器中的傳播損耗的方法和裝置。

發(fā)明內容
本發(fā)明是一種用于最小化波長選擇濾波器中的傳播損耗的方法和裝 置。在一個實施例中， 一種裝置包括波導總線，被限定在所述裝置的第 一晶體層中，用于接收入射光；諧振器，被限定在所述第一晶體層中；以 及耦合結構，被限定在所述裝置的第二多晶硅或非晶硅層中，用于將來自 所述波導總線的具有選擇的波長的所述入射光耦合到所述諧振器。


因此可以詳細地理解可獲得本發(fā)明的上述實施例的方法，并且參考附 圖中示例的實施例，可以得到上面所簡要總結的本發(fā)明的更具體的描述。 然而，應當注意的是，附圖所示例的僅僅是本發(fā)明典型的實施例，因此不 認為是對本發(fā)明范圍的限制，本發(fā)明可以包括其他等效的實施例。 圖1A示例了常規(guī)波長選擇濾波器的一個實例的頂視圖； 圖1B示例了圖1A中的濾波器沿線A-A，得到的截面視圖； 圖2A示例了常規(guī)波長選擇濾波器的可選的實例的頂浮見圖； 圖2B示例了圖2A中的濾波器沿線A-A，得到的截面視圖； 圖3A是示例了根據本發(fā)明的波長選擇濾波器的一個實施例的頂視圖； 圖3B是示例了圖3A中的濾波器沿線A-A，得到的截面視圖；以及 圖3C是示例了圖3A中的濾波器沿線B-B，得到的截面^f見圖。 為了便于理解，如可能，使用了相同的參考標號來指派各圖所共有的 相同組件。
具體實施例方式
在一個實施例中，本發(fā)明是一種用于最小化波長選擇濾波器中的傳播
損耗的方法和裝置。本發(fā)明的實施例采用具有橫向錐(taper)的直多晶硅 波導段將波導總線垂直地耦合到諧振器，其中波導總線和諧振器位于SOI 晶片的公共的晶體層上。
圖3A是根據本發(fā)明的波長選擇濾波器300的一個實施例的頂視圖。 圖3B是圖3A中的濾波器300沿線A-A，取得的截面視圖。圖3C是圖3A 中的濾波器300沿線B-B，取得的截面視圖。同時參考圖3A-3C，濾波器300 包括諧振器(例如，環(huán)形諧振器)302、波導總線304以及耦合結構308。
諧振器302和波導總線304被限定在濾波器300的SOI晶片的第一公 共晶體層312中。在一個實施例中，耦合結構308 4皮限定在濾波器300的 第二層314中，位于第一層312之上。在一個實施例中，第二層包括多晶 硅或非晶硅。耦合結構308包括基本上直的波導，在其每一端具有橫向絕 熱錐(Adiabatic taper ) 310，-3102 (此后一起稱為"錐310")。配置錐310 用于耦合在耦合結構308與波導總線304或諧振器302之間的入射光。
具體而言，通過波導總線304的第一段，在濾波器300的第一層M2 中接收入射光。隨著光傳播通過波導總線304，在濾波器300的第二層314 中，光通過第一錐310,被耦合到耦合結構308。然后，光傳播通it^合結 構308直至光到達諧振器302，其中選擇的波長被耦合到諧振器302。剩余 的光(即波長不是選擇的波長)繼續(xù)沿著耦合結構308傳播直至光到達第 二錐3102，由此，將剩余的光耦合回到波導總線304。
由此配置濾波器300以通過生長(例如生長氧化物或者其他低折射率 材料)來控制在諧振器302與波導總線304之間的耦合間隙306。然而， 在該情況下，最小化了傳播損耗，這是因為入射光的光模式在多晶硅或非 晶硅頂層(即笫二層314)中僅傳播非常短的相對距離，并且基本上沒有 由于諧振器302的出現而產生的進一步的損耗。
因此，本發(fā)明代表了光學領域的顯著進步。本發(fā)明的實施例提供了一
種耦合段(例如，具有橫向錐的直多晶硅波導段)，由此將波導總線垂直 耦合到諧振器?？梢試烂艿乜刂瓶偩€與諧振器之間的間隙，同時最小化傳 播損耗。
雖然前述內容涉及本發(fā)明的優(yōu)逸實施例，但是可以設計本發(fā)明的其他 的和進一步的實施例而不背離本發(fā)明的基本范圍，并且通過下列權利要求 限定本發(fā)明的范圍。
權利要求
1.一種裝置，包括波導總線，被限定在所述裝置的第一晶體層中，用于接收入射光；諧振器，被限定在所述第一晶體層中；以及耦合結構，被限定在所述裝置的第二層中，用于將來自所述波導總線的具有選擇的波長的所述入射光耦合到所述諧振器。
2. 根據權利要求l的裝置，其中所述耦合結構包括波導，具有至少一個橫向絕熱錐，所述錐用于耦合在所述耦合結構與 所述波導總線或所述諧振器之間的所述入射光。
3. 根據權利要求1的裝置，其中所述第二層位于所述第 一晶體層之上。
4. 根據權利要求l的裝置，其中所述第二層包括多晶硅或非晶硅。
5. 根據權利要求l的裝置，其中在所述第一晶體層與所述第二層之間 形成耦合間隙。
6. 根據權利要求5的裝置，其中通過氧化物生長控制所述耦合間隙。
7. 根據權利要求l的裝置，其中所述諧振器是被調諧至所述選擇的波 長的環(huán)形諧振器。
8. 根據權利要求l的裝置，其中所述裝置是波長選擇濾波器。
9. 一種用于從入射光過濾出具有選擇的波長的光的方法，包括以下步通過位于波長選擇濾波器的第 一 晶體層中的波導總線接收所述入射光；將來自所述波導總線的所述光耦合到位于所述波長選擇濾波器的第二 層中的耦合結構；以及將來自所述耦合結構的所述選擇的波長的光耦合到位于所述第一晶體 層中的所述諧振器。
10. 根據權利要求9的方法，其中所述耦合結構包括至少一個橫向絕熱錐，用于耦合在所述耦合結構與所述波導總線或所述諧振器之間的所述入射光。
11. 根據權利要求9的方法，其中所述第二層位于所述第一晶體層之上。
12. 根據權利要求9的方法，其中所述第二層包括多晶硅或非晶硅。
13. 根據權利要求9的方法，其中在所述第一晶體層與所述第二層之 間形成耦合間隙。
14. 根據權利要求13的方法，還包括 通過氧化物生長控制所述耦合間隙。
15. 根據權利要求9的方法，其中所述諧振器是被調諧至所述選擇的 波長的環(huán)形諧振器。
全文摘要
本發(fā)明涉及用于最小化波長選擇濾波器的傳播損耗的方法和裝置。本發(fā)明是一種用于最小化波長選擇濾波器中的傳播損耗的方法和裝置。在一個實施例中，一種裝置包括波導總線，被限定在所述裝置的第一晶體層中，用于接收入射光；諧振器，被限定在所述第一晶體層中；以及耦合結構，被限定在所述裝置的第二多晶硅或非晶硅層中，用于將來自所述波導總線的具有選擇的波長的所述入射光耦合到所述諧振器。
文檔編號G02B6/293GK101344615SQ200810130278
公開日2009年1月14日 申請日期2008年6月23日 優(yōu)先權日2007年7月12日
發(fā)明者Y·A·弗拉索夫 申請人:國際商業(yè)機器公司