单块物理可移位光波导制造技术

在光子集成电路(PIC)芯片内侧向延伸的光波导的一部分至少部分地摆脱基板而允许释放的波导端相对于基板以及相对于也制作在基板中的相邻的光子器件的物理移位。释放的波导端可以移位以调制光子器件与波导所传播的光模态之间的相互作用。在光子器件是光耦合器的实施例中，采用例如中阶梯光栅或阵列化波导光栅(AWG)，通过耦合器的模态传播可以经由释放的波导端的物理移位来调制。在一个这样的实施例中，通过以抵消光耦合器的温度相关性的方式使释放的波导端相对于耦合器移位，来降低集成光波分复用器(WDM)的热敏感度。

【技术实现步骤摘要】
【国外来华专利技术】
技术介绍
光子集成电路(PIC)包括单块集成光子器件或元件并且在诸如光通信和/或高性能计算的应用中可用作光数据链路。同样对于移动计算平台，PIC提供了用于快速更新或者使移动设备与主机设备和/或云服务同步的有前途的I/O。这种光链路使用光学I/O接口，其包括光发射器和/或光接收器，光发射器和/或光接收器包括一个或多个传播光通过一个或多个被动或主动光子器件的光波导。由于它们紧凑的尺寸、较低的成本和提高的功能和/或性能，PIC具有优于置有离散光学组件的光学系统的优点。然而，许多集成光子器件是温度敏感的，并且较高实现单块集成的材料经常遭遇更大的温度敏感性。例如，硅光子(SiPh)技术在制造性和扩展性方面具有明显的优点，但是面临高的温度敏感性的挑战(例如，相比于硅土，硅具有温度敏感性大了约10倍的折射率(RI))。光复用器(mux)和解复用器(de-mux)是用于光通信和互连的波分复用(WDM)网络中的重要组件。为了顺着单根光纤向下发送多个波长(通道)，则波长必须通过位于纤维一端的mux进行复用(组合)且通过接收纤维端的de-mux进行解复用(分离)。光学mux和de-mux元件，诸如中阶梯光栅或阵列波导(AWG)，可以与其它光学组件如激光器和检测器良好地集成而形成高度集成的单块PIC。然而，这两个WDM元件是温度敏感光子器件的良好示例。设计成减小PIC温度敏感度的许多技术，诸如提供热源来稳定温度的主动温度稳定，不利地耗费了额外的电力且增加系统复杂度。因此，替选方案可能是有利的。附图说明本文所描述的材料仅通过示例的方式而不是通过限制的方式图示在附图中。为说明的简化和清晰起见，图中所示的要素不一定是按比例绘制。例如，为清晰起见，一些要素的尺寸可相对于其它要素扩大。此外，在认为适当的情况下，附图标记在图中重复以指示对应或类似的要素。在图中：图1A是根据实施例的将邻近光子器件的物理可移位光波导集成到单个基板上的PIC的平面图；图1B是根据实施例的沿着图1A所示的b-b’线的图1A所描绘的PIC的横断面视图；图1C是根据实施例的沿着图1A所示的c-c’线的图1A所描绘的PIC的横断面视图；图2是示出根据实施例的自由空间间隙尺寸对光模式传输的影响的图；图3A,3B是示出根据实施例的用于可移位光波导的释放的端的背反射减少的平面图；图4A是根据实施例的具有单个可移位端口的中阶梯光栅mux/de-mux的平面图；图4B是根据实施例的具有多个可移位端口的中阶梯光栅mux/de-mux的平面图；图5是根据实施例的具有单个可移位端口的AWGmux/de-mux的平面图；图6A是根据实施例的具有被动可移位端口的中阶梯光栅mux/de-mux的平面图；图6B和6C是根据实施例的沿着图6A所示的c-c’线的图6A所示的被动可移位波导的横断面视图；图7A是根据实施例的具有主动可移位端口的中阶梯光栅mux/de-mux的平面图；图7B是根据实施例的基于MEMS的光波导致动系统的功能框图；图8A是示出根据实施例的操作PIC的方法的流程图，PIC包括单块物理可移位光波导和邻近的光子器件；图8B是根据实施例的制作PIC的方法的流程图，PIC包括单块物理可移位光波导和邻近的光子器件；图9示出了根据实施例的移动计算平台和采用了包括PIC的光接收机模块的数据服务器机器，其中PIC具有非热WDM接收机；以及图10是根据实施例的电子计算设备的功能框图。具体实施方式参考附图来描述实施例。虽然详细描绘和论述了具体的配置和布置，但是应当理解这仅为了示例的目的而进行。相关领域的技术人员将认识到其它配置和布置是可能的，而不偏离说明书的精神和范围。相关领域技术人员易于理解的是，除了在本文详述的之外，本文所描述的技术和/或布置可用于各种其它系统和应用中。下面的具体实施方式参考附图，附图构成具体实施方式的部分且图示说明了示范性的实施例。此外，应当理解的是，可使用其它实施例，并且可以进行结构和/或逻辑变化，而不偏离权利要求主题的范围。还应当注意，例如上、下、顶、底等的方向和指代可仅用来方便附图中的特征的描述，不意图限制权利要求主题的应用。因此，下面的具体实施方式不应在限制的含义上被考虑，权利要求主题的范围仅由随附权利要求及其等同内容来限定。在下面的说明中，阐述了数个细节，然而，本领域技术人员显而易见的是，实施例可以在没有这些具体细节的情况来实施。在一些实例中，以框图形式来显示公知的方法和设备，并没有详细示出，以免使得示例性实施例的专利技术的方面不清晰。在整篇说明书中提到“实施例”或“一个实施例”意指结合实施例所描述的特定的特征、结构、功能或特性包含在至少一个实施例中。因此，在本说明书各处出现短语“在实施例中”或“在一个实施例中”不一定是指相同的实施例。此外，特定的特征、结构、功能或特性可以用任何适合的方式组合在一个或多个实施例中。例如，在与第一实施例和第二实施例相关联的特定特征、结构、功能或特性不相互排斥的任何情况下，第一实施例可以与第二实施例组合。如在示例性实施例和随附的权利要求的说明中所使用的，除非上下文明确表明其他，否则单数形式“一(a)”、“一个(an)”和“该(the)”意在同样包含复数形式。还将理解的是，本文所使用的术语“和/或”是指并且涵盖一个或多个相关联的罗列项的任何以及所有可能的组合。如在该说明书中和权利要求中通篇使用的，通过术语“至少一个”或“一个或多个”接合的项的列表可以表示所列项的任意组合。例如，短语“A，B或C中的至少一个”可以是指A；B；C；A和B；A和C；B和C；或者A，B和C。术语“耦合”和“连接”及其衍生词，可以在本文中用来描述组件之间的功能或结构关系。应当理解的是，这些术语不打算作为彼此的同义词。相反，在特定实施例中，“连接”可用来表示两个以上的要素彼此直接物理、光或电接触。“耦合”可用于指示两个以上要素彼此直接或间接(在它们之间有其它中间要素)物理、光或电接触，和/或两个以上要素彼此协作或交互(例如，如因果关系中)。本文所使用的术语“上方”、“下方”、“之间”和“在…上”是指一个组件或材料层相对于其他组件或层的相对位置，其中这样的物理关系是值得注意的。例如，在材料层的上下文中，布置在另一层上方或下方的一层可以直接接触另一层或者可以具有一个或多个中间层。而且，布置在两层之间的一层可以直接接触两层或者可以具有一个或多个中间层。相反，第一层在第二层“上”是与该第二层直接接触。在组件组装件的上本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种单块光子集成电路(PIC)，包括：基板；布置在所述基板的第一区域上的光子器件；以及布置在所述基板的第二区域上的光波导，其中：所述波导的基板锚定部分远离所述光子器件，并且接近所述光子器件的所述波导的释放的部分在物理上摆脱所述基板以及在物理上摆脱所述光子器件。

【技术特征摘要】
【国外来华专利技术】1.一种单块光子集成电路(PIC)，包括：
基板；
布置在所述基板的第一区域上的光子器件；以及
布置在所述基板的第二区域上的光波导，其中：
所述波导的基板锚定部分远离所述光子器件，并且
接近所述光子器件的所述波导的释放的部分在物理上摆脱所述基板以及在物理上摆
脱所述光子器件。
2.如权利要求1所述的单块PIC，其中，所述光子器件包括光耦合器，并且模态穿过所述
耦合器取决于释放的波导部分的端相对于所述耦合器的物理位置。
3.如权利要求1所述的单块PIC，其中：
所述光子器件包括光耦合器和多个第二波导；以及
释放的波导部分要经历相对于所述基板和耦合器的足以改变所述第二波导之间的所
述模态的耦合的物理移位。
4.如权利要求1所述的单块PIC，其中：
所述光子器件具有温度相关性；以及
释放的波导部分要经历相对于所述基板和光子器件的一定程度的挠曲以便至少部分
地补偿所述温度相关性。
5.如权利要求1所述的单块PIC，其中：
所述光子器件包括光耦合器和多个第二波导，所述光耦合器具有与所述第二波导和所
述耦合器的发射点相关联的温度相关的中心频率；以及
释放的波导部分要经历相对于所述基板的足以通过根据温度将所述发射点重定位来
补偿给定温度范围上的所述温度相关性的一定程度的移位。
6.如权利要求1所述的单块PIC，其中，释放的波导部分包括第一材料；并且其中：
所述释放的波导部分的长度由一个或多个第二材料不对称地包覆，以在所述释放的波
导部分中根据第一材料温度和第二材料温度诱发相对于所述基板和所述光子器件的挠曲；
或者
所述释放的波导部分进一步与布置在所述基板的第三区域上的微机电致动器耦合。
7.如权利要求1所述的PIC，其中，所述释放的波导部分包括第一材料；并且其中所述释
放的波导部分的侧向侧壁由一个或多个第二材料包覆。
8.如权利要求1所述的PIC，进一步包括布置在所述基板的第三区域上的微机电致动
器，其中，所述致动器进一步包括：
释放的电容部件，其附着到所述释放的波导部分；以及
锚定电容部件，其附着到所述基板且与所述释放的电容部件间隔开足够小的距离从而
响应于驱动电压而与所述释放的电容部件静电耦合。
9.如权利要求1所述的PIC，其中，释放的波导部分的端与所述光子器件分开自由空间
间隙，所述自由空间间隙具有待由所述输入光波导传播的中心频率的一半的整数倍。
10.如权利要求1所述的PIC，其中，如下至少之一：
释放的波导部分或所述光子器件中的至少一个的端面是非正交地成角度的；或者
防反射涂层(ARC)布置在所述释放的波导部分的端；或者
所述释放的波导部分的端上的点与所述光耦合器的邻近侧壁上的点相隔小于1.0μm。
11.一种单块光波分复用器/解复用器(WDM)，包括：
基板；
布置在所述基板的第一区域上的光耦合器；
布置在所述基板的第二区域上的第一光波导，其中，所述第一波导的第一端与所述光
耦合器的第一端光耦合，
布置在所述基板的第三区域上的多个第二光波导...

【专利技术属性】
技术研发人员：D·N·哈奇森，H·荣，J·赫克，
申请(专利权)人：英特尔公司，
类型：发明
国别省市：美国;US