定向半导体波导耦合器制造技术

光学定向耦合器具有第一输入端、第二输入端、第一输出端以及第二输出端。耦合器由被布置在衬底上的肩部以及被布置在肩部上的第一脊部和第二脊部构成。第一脊部从第一输入端延伸至第一输出端。第二脊部从第二输入端延伸至第二输出端。肩部、第一脊部以及第二脊部锥化以提供耦合并且被修改以选择耦合比。此外，可调谐激光器具有第一镜、第二镜、增益介质以及定向耦合器。第一镜和第二镜形成光学谐振腔。增益介质和定向耦合器至少部分地处于光学谐振腔的光路中。定向耦合器提供用于可调谐激光器的输出耦合器。

【技术实现步骤摘要】
【国外来华专利技术】相关申请的交叉引用本申请要求于2014年3月7日提交的题目为“DIRECTIONAL SEMICONDUCTOR WAVEGUIDE COUPLER(定向半导体波导耦合器)”的第61/949,937号美国临时专利申请的优先权，出于各种目的，其全部公开内容通过引用合并至本文中。本申请还要求于2014年3月10日提交的题目为“TUNABLE LASER WITH DIRECTIONAL COUPLER(具有定向耦合器的可调谐激光器)”的第61/950,658号美国临时专利申请的优先权，出于各种目的，其全部公开内容通过引用合并至本文中。下面的两个美国专利申请同时被提交，并且出于各种目的，这两个其他申请的全部公开内容通过引用合并至本申请中：于2015年3月9日提交的题目为“DIRECTIONAL SEMICONDUCTOR WAVEGUIDE COUPLER(定向半导体波导耦合器)”的申请14/_________(代理人案卷号92970-002810US-937449)；和于2015年3月9日提交的题为“TUNABLE LASER WITH DIRECTIONAL COUPLER(具有定向耦合器的可调谐激光器)”的申请14/_________(代理人案卷号92970-003010US-937452)。
技术介绍
光导波元件通过模态传输、全内反射和/或全反射使光通过光学透明细长的结构从一点被传递至另一点。光波导通过全内反射来引导辐射光谱的可见部分、红外部分和/或紫外部分中的辐射。本申请还涉及可调谐激光器。更具体地但非限制地，本申请涉及使用二元超光栅的可调谐半导体激光器。专利
技术实现思路
在一些实施方式中，激光器具有第一二元超光栅(BSG)、第二BSG、增益介质以及定向耦合器。第一BSG和第二BSG形成光学谐振腔。增益介质和定向耦合器至少部分地处于光学谐振腔的光路中。定向耦合器将电磁辐射的一部分(例如，UV光谱、可见光谱和/或红外光谱中的光)从第一波导转移至第二波导。光在波导中从一个或更多个输入端行进至一个或更多个输出端。通常，第一波导和第二波导在给定长度内是并行的，并且特定百分比的光通过波导的侧面而非通过波导的端面从第一波导转移至第二波导。在一些实施方式中，一种用于对波导进行光学耦合的定向耦合器包括：第一输入端；第二输入端；第一输出端；第二输出端；被布置在衬底上的肩部；被布置在肩部上的第一脊部；以及被布置在肩部上的第二脊部。肩部从第一输入端延伸至第一输出端、从第二输入端延伸至第二输出端、从第一输入端延伸至第二输出端以及从第二输入端延伸至第一输出端。肩部包括材料。第一脊部从第一输入端延伸至第一输出端，其中，第一脊部包括所述材料。第二脊部从第二输入端延伸至第二输出端，其中：第二脊部包括所述材料；并且第二脊部与第一脊部分离开。在一些实施方式中，定向耦合器还包括：第一区域，在第一区域中，肩部锥化；第二区域，在第二区域中，第一脊部和第二脊部锥化；第三区域，在第三区域中，第一脊部和第二脊部沿与在第二区域中锥化的方向相反的方向锥化；以及第四区域，在第四区域中，肩部沿与在第一区域中锥化的方向相反的方向锥化。在一些实施方式中，肩部在第一区域中锥化以增大肩部的宽度，其中，肩部延伸超出第一脊部的外边缘并且超出第二脊部的外边缘。在一些实施方式中，公开了一种用于使用定向耦合器对厚硅波导进行耦合的方法。将光引导至定向耦合器的第一输入端中，其中：定向耦合器具有从第一输入端延伸至第一输出端的第一脊部；并且定向耦合器具有从第二输入端延伸至第二输出端的第二脊部。将光从第一输入端引导至第一脊部，并且然后，将光从第一脊部通过肩部引导至第二脊部。将光从第二脊部引导至第二输出端。在一些实施方式中，一种可调谐激光器包括：由第一反射光谱表征的第一波长选择元件；由第二反射光谱表征的第二波长选择元件，其中，第一波长选择元件和第二波长选择元件形成光学谐振腔；第一波长选择元件与第二波长选择元件之间的增益介质；以及第一波长选择元件与第二波长选择元件之间的定向耦合器，其中，定向耦合器提供用于激光器的输出耦合器。在一些实施方式中，公开了一种用于操作可调谐激光器的方法。对第一波长选择元件进行调谐。对第二波长选择元件进行调谐，其中，第一波长选择元件和第二波长选择元件形成光学谐振腔。从被布置在第一波长选择元件与第二波长选择元件之间的增益介质产生光发射。将光发射引导通过定向耦合器。使用定向耦合器将光发射的第一部分传输出光学谐振腔。以及使用定向耦合器将光发射的第二部分传输至第一波长选择元件。在一些实施方式中，第一波长选择元件包括具有第一超周期数的二元超光栅(BSG)；第二波长选择元件包括具有第二超周期数的BSG；以及第一超周期数等于第二超周期数。在一些实施方式中，第一超周期数多于第二超周期数不超过一个、两个和/或三个。根据在下文中提供的详细描述，本公开内容的适用性的其他方面将变得明显。应当理解，虽然指示各种实施方式，但是详细描述和具体示例仅意在说明目的并且不意在必须限制本公开内容的范围。附图说明图1描绘了实施方式的定向耦合器的顶视图。图2描绘了实施方式的定向耦合器的横截面图。图3描绘了实施方式的定向耦合器的示出定向耦合器的各区域的顶视图。图4描绘了实施方式的定向耦合器的顶视图和横截面图。图5描绘了实施方式的定向耦合器的耦合效率与耦合宽度对照的曲线图。图6描绘了实施方式的定向耦合器的顶视图，其中，定向耦合器不具有锥化的脊部。图7描绘了实施方式的定向耦合器的顶视图，其中，定向耦合器具有锥化的第一脊部和未锥化的第二椎体。图8描绘了实施方式的定向耦合器的耦合效率与耦合长度对照的曲线图。图9描绘了用于对厚硅波导进行耦合的过程的流程图。图10描绘了实施方式的具有定向耦合器的可调谐激光器的简图。图11描绘了另一实施方式的具有定向耦合器的可调谐激光器的简图。图12是对实施方式的具有定向耦合器的激光器归一化组合响应与Y分支激光器的归一化组合响应进行比较的图。图13是图12中的图的经放大的一部分。图14描绘了用于使用具有定向耦合器的激光器的过程的流程图。图15描绘了实施方式的其肩部锥化成宽于脊部的定向耦合器的顶视图。在附图中，相似的部件和/或特征可以具有相同的附图标记。此外，可以通过在附图标记之后添加短线和在相似部件之间进行区分的第二标记来区分相同类型的各部件。如果在说明书中仅使用第一附图标记，则无论第二附图标记如何，所述描述均适用于具有相同的第一附图标记的相似部件中的任一部件。具体实施方式随后的描述仅提供示例性实施方式，并且不意在限制本公开内容的范围、适用性或配置。而且，随后对示例性实施方式的描述将为本领域技术人员提供实现性描述。应当理解，可以在不脱离如在所附权利要求书中阐述的精神和范围的情况下在元件的功能和布置方面做出各种变化。一些实施方式总体上涉及对两个光波导进行定向耦合。更具体地但非限制地，涉及使用锥化对高对比度的厚硅波导进行定向耦合。在厚硅中，模式更严格地被限制(其中，厚硅为大于0.3μm、0.5μm或0.7μm厚并且/或者具有大于或等于2.9、3.0或3.2的有效折射率)。因此，由于在薄硅中，模式没有如在厚硅中那样严格地被限制，所以在厚硅中简单地使两个波导更靠近在一起本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种用于对波导进行光学耦合的定向耦合器，所述定向耦合器包括：第一输入端；第二输入端；第一输出端；第二输出端；被布置在衬底上的肩部，其中：所述肩部从所述第一输入端延伸至所述第一输出端、从所述第二输入端延伸至所述第二输出端、从所述第一输入端延伸至所述第二输出端以及从所述第二输入端延伸至所述第一输出端；并且所述肩部包括材料；第一脊部，所述第一脊部被布置在所述肩部上并且从所述第一输入端延伸至所述第一输出端，其中，所述第一脊部包括所述材料；以及第二脊部，所述第二脊部被布置在所述肩部上并且从所述第二输入端延伸至所述第二输出端，其中：所述第二脊部包括所述材料；并且所述第二脊部与所述第一脊部分离开。

【技术特征摘要】
【国外来华专利技术】2014.03.07 US 61/949,937;2014.03.10 US 61/950,6581.一种用于对波导进行光学耦合的定向耦合器，所述定向耦合器包括：第一输入端；第二输入端；第一输出端；第二输出端；被布置在衬底上的肩部，其中：所述肩部从所述第一输入端延伸至所述第一输出端、从所述第二输入端延伸至所述第二输出端、从所述第一输入端延伸至所述第二输出端以及从所述第二输入端延伸至所述第一输出端；并且所述肩部包括材料；第一脊部，所述第一脊部被布置在所述肩部上并且从所述第一输入端延伸至所述第一输出端，其中，所述第一脊部包括所述材料；以及第二脊部，所述第二脊部被布置在所述肩部上并且从所述第二输入端延伸至所述第二输出端，其中：所述第二脊部包括所述材料；并且所述第二脊部与所述第一脊部分离开。2.根据权利要求1所述的用于对波导进行光学耦合的定向耦合器，所述定向耦合器还包括：第一区域，在所述第一区域中，所述肩部锥化；第二区域，在所述第二区域中，所述第一脊部和所述第二脊部锥化；第三区域，在所述第三区域中，所述第一脊部和所述第二脊部沿与在所述第二区域中锥化的方向相反的方向锥化；以及第四区域，在所述第四区域中，所述肩部沿与在所述第一区域中锥化的方向相反的方向锥化。3.根据权利要求2所述的用于对波导进行光学耦合的定向耦合器，其中：所述肩部在所述第一区域中锥化以增大所述肩部的宽度；以及所述肩部延伸超出所述第一脊部的外边缘并且超出所述第二脊部的外边缘。4.根据权利要求2所述的用于对波导进行光学耦合的定向耦合器，其中：所述第一脊部的宽度沿从所述第一输入端至所述第一输出端的纵向方向在所述第二区域中减小；以及所述第一脊部的宽度沿从所述第一输入端至所述第一输出端的纵向方向在所述第三区域中增大。5.根据权利要求1所述的用于对波导进行光学耦合的定向耦合器，其中：所述衬底包括二氧化硅；以及所述材料是晶体硅。6.根据权利要求1所述的用于对波导进行光学耦合的定向耦合器，其中：所述肩部具有在0.5μm与1.2μm之间的厚度；以及所述第一脊部和所述第二脊部各自具有在0.2μm与0.65μm之间的高度。7.一种可调谐激光器，包括：由第一反射光谱表征的第一波长选择元件；由第二反射光谱表征的第二波长选择元件，其中，所述...

【专利技术属性】
技术研发人员：李国良，尼基希尔·库马尔，哈桑·沙乌什，
申请(专利权)人：斯考皮欧技术有限公司，
类型：发明
国别省市：美国;US