專利名稱：抑制相鄰信道熱干擾的多信道馬赫－策德爾干涉儀型光電路的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及多信道馬赫-策德爾(Mach-Zehnder)干涉儀型光電路，更為確切地說，涉及與用于抑制熱干擾影響的現(xiàn)有技術(shù)相比呈微型化和高度集成的多信道馬赫-策德爾干涉儀型光電路。
背景技術(shù)：
波分復(fù)用(WDM)通信系統(tǒng)是一般用于多路復(fù)用具有不同波長的光信號(hào)并且使用陣列波導(dǎo)光柵(AWG)來用于傳輸?shù)南到y(tǒng)。在這種情況下，上述多個(gè)光信號(hào)中的每一個(gè)所走的不同傳輸路徑被稱為信道。
在現(xiàn)有波分復(fù)用通信系統(tǒng)中，隨著對(duì)傳輸容量需求的增加，需要通過比現(xiàn)有的WDM通信系統(tǒng)要多得多的信道來傳輸光信號(hào)。由于制造誤差，光信號(hào)傳輸所通過的各個(gè)傳輸路徑的長度是不相同的。因此對(duì)于每個(gè)光信號(hào)來說，由傳輸路徑長度所決定的光傳輸損耗或信號(hào)的放大因子，以及對(duì)光信號(hào)的影響都是不同的，并且因此，結(jié)果是對(duì)于具有不同波長的每一個(gè)光信號(hào)來說，到達(dá)光接收設(shè)備的光量是不同的。當(dāng)信號(hào)光的量對(duì)于每個(gè)波長都不同時(shí)，就無法正常接收信號(hào)光，并且因此，有必要對(duì)具有不同波長的多個(gè)光信號(hào)的光量進(jìn)行逐個(gè)調(diào)整，以使信號(hào)強(qiáng)度均勻。
因此，為了進(jìn)行調(diào)整以使傳輸后的所有光信號(hào)的接收靈敏度均勻，對(duì)于每個(gè)信道的不同級(jí)別光信號(hào)而言，要用到可變光學(xué)衰減器(VOA)。這些VOA之一是使用平面光波電路(PLC)技術(shù)的多信道馬赫-策德爾干涉儀型光電路。
一般的馬赫-策德爾干涉儀具有兩個(gè)Y形分支波導(dǎo)路徑和兩個(gè)波導(dǎo)臂。在馬赫-策德爾干涉儀中，分支波導(dǎo)路徑的兩個(gè)分支終端和兩個(gè)波導(dǎo)臂的一個(gè)終端連接在一起，并且兩個(gè)波導(dǎo)臂中的另一個(gè)終端和另一個(gè)分支波導(dǎo)路徑的兩個(gè)分支終端連接在一起。另外，在這兩個(gè)波導(dǎo)臂中，至少有一個(gè)具有溫度控制器。由于光在波導(dǎo)路徑中傳輸時(shí)的相位通過由溫度控制器來控制波導(dǎo)臂的溫度而得到改變，因此把相位經(jīng)過改變的光和相位沒有經(jīng)過改變的光放在一起會(huì)使光強(qiáng)彼此相互抵消，從而使信號(hào)光得到衰減。
進(jìn)而，來講述波導(dǎo)臂在馬赫-策德爾干涉儀中的相位改變。當(dāng)外部電源為溫度控制器提供電能時(shí)，溫度控制器產(chǎn)生熱量，使波導(dǎo)臂的溫度升高。然后，隨著波導(dǎo)臂的溫度升高，波導(dǎo)臂的折射率改變，并且由波導(dǎo)路徑實(shí)際長度與折射率相乘得到的有效長度值也改變了。當(dāng)有效長度改變時(shí)，通過波導(dǎo)臂傳輸?shù)男盘?hào)光的相位也發(fā)生改變。由于穿過兩個(gè)波導(dǎo)臂后匯聚在一起的光的相位差在0和對(duì)應(yīng)于所傳播的光的半個(gè)波長(π)的一個(gè)數(shù)值之間任意改變，因此通過馬赫-策德爾干涉儀中的波導(dǎo)臂傳輸?shù)男盘?hào)光的強(qiáng)度可以控制在0到兩個(gè)光強(qiáng)之和的最大值之間任意改變。
通過采用多信道馬赫-策德爾干涉儀型光電路，這種電路中用于傳輸信號(hào)光的多個(gè)信道的每一個(gè)都具有如上所述的馬赫-策德爾干涉儀，則對(duì)于每一個(gè)信道，所輸入光信號(hào)都被適當(dāng)衰減。
不過，在馬赫-策德爾干涉儀型光電路的馬赫-策德爾干涉儀中，通過由鄰近的溫度控制器所產(chǎn)生的熱量，使波導(dǎo)臂溫度升高得到不需要的升高。為了使馬赫-策德爾干涉儀適當(dāng)?shù)厮p光信號(hào)，需要防止由這種鄰近的馬赫-策德爾干涉儀的溫度控制器產(chǎn)生的熱量所造成的影響。另外，需要使多信道馬赫-策德爾干涉儀型光電路能夠抑制能量消耗，以獲得盡可能低的預(yù)期衰減。
圖1是示出了馬赫-策德爾干涉儀的現(xiàn)有多信道馬赫-策德爾干涉儀型光電路的平面圖，該光電路具有多個(gè)馬赫-策德爾干涉儀，每個(gè)干涉儀在至少一個(gè)波導(dǎo)臂2中具有溫度控制器1。不過，如圖1所示，使用PLC技術(shù)的多信道馬赫-策德爾干涉儀型光電路具有很多部分區(qū)域3，其中不存在波導(dǎo)路徑。因此存在一個(gè)問題，即在一個(gè)芯片上只有極少量的馬赫-策德爾干涉儀，并且使得多信道馬赫-策德爾干涉儀型光電路價(jià)格非常貴。進(jìn)而，由于由溫度控制器3所生成的熱量4使這種馬赫-策德爾干涉儀型光電路與相鄰信道發(fā)生很大的熱干擾，因此還存在另一個(gè)問題，即很難把信號(hào)光的光量控制在所需的值上。
另外，在圖1所示的現(xiàn)有多信道馬赫-策德爾干涉儀型光電路中，由溫度控制器1所生成的熱量造成熱干擾(或叫熱串?dāng)_)，它影響鄰近的馬赫-策德爾干涉儀，導(dǎo)致對(duì)每個(gè)信道的馬赫-策德爾干涉儀或輸出光強(qiáng)波動(dòng)的可控制性變差。例如，在正常型光衰減器中，衰減器所造成的損耗在電壓為0[V]時(shí)最小，當(dāng)從鄰近的信道，例如，在10[dB]的衰減操作期間從鄰近信道的溫度控制器流入波導(dǎo)路徑的熱量接收到的熱干擾相當(dāng)于由溫度控制器所產(chǎn)生的熱量的5％時(shí)，在計(jì)算中的損耗大約在±2[dB]上波動(dòng)。這個(gè)值相對(duì)于通常情況下為0.5[dB]或更少的偏振光的波動(dòng)來說是很大的值。為了適當(dāng)控制每一個(gè)信道的多信道馬赫-策德爾干涉儀型光電路，必須防止這種熱干擾。
另一個(gè)必須防止熱干擾的原因是能量消耗的增加。當(dāng)沒有溫度控制器的波導(dǎo)臂的溫度因熱干擾而升高時(shí)，為了使馬赫-策德爾干涉儀執(zhí)行對(duì)信號(hào)光的所需衰減，換句話說，為了在馬赫-策德爾干涉儀中造成所需的相位差，必須進(jìn)一步升高溫度。
防止熱干擾的第一個(gè)方法是增加相鄰馬赫-策德爾干涉儀之間的距離。其原因是熱干擾量和馬赫-策德爾干涉儀之間的距離成反比。不過，信道間發(fā)生5％的熱干擾的距離是大約500[μm]，這個(gè)值大于或等于馬赫-策德爾干涉儀波導(dǎo)臂之間的一般距離。因此，使用第一個(gè)方法，整個(gè)電路就不能微型化，也不能進(jìn)行高密度集成。
圖2示出了日本未決公開專利申請(qǐng)2002-169130中所述的馬赫-策德爾干涉儀型光電路。在這種馬赫-策德爾干涉儀型光電路中，光衰減器單元5a、5b和5c在與信號(hào)光的傳播方向相平行的方向上錯(cuò)開分布。這種分布減少了上述相鄰信道間的熱干擾，從而解決了每個(gè)信道可控制性的惡化。不過，由于這種馬赫-策德爾干涉儀型光電路也有大的部分區(qū)域不具有波導(dǎo)路徑圖形，因此隨著信道數(shù)量的增加，元件尺寸將顯著增大，從而無法高密度集成馬赫-策德爾干涉儀型光電路。
防止熱干擾的第二個(gè)方法是在相鄰馬赫-策德爾干涉儀之間分布具有低熱導(dǎo)率的材料。例如，在日本未決公開專利申請(qǐng)平1-158413中，在兩個(gè)馬赫-策德爾干涉儀a和b之間形成有凹槽11(a-b)，如圖3a和3b所示，它提供了一個(gè)空氣層來抑制熱干擾，而不需要改變相鄰信道之間的距離。
第二個(gè)方法能夠抑制熱干擾的原因是，由于熱在具有比覆層低的熱導(dǎo)率的空氣部分中的傳輸很困難，因此波導(dǎo)路徑的溫度升高，而熱擴(kuò)散受到抑制。通過第二個(gè)方法，如果馬赫-策德爾干涉儀間的距離為大約500[μm]，則熱干擾大約為1％，并且在10[dB]的衰減操作期間的損耗波動(dòng)提高到約±0.4[dB]，這幾乎與偏振光的波動(dòng)程度相當(dāng)。不過，由于因偏振光而引起的波動(dòng)的原因與由熱干擾而引起的波動(dòng)原因不同，因此通過對(duì)這兩個(gè)進(jìn)行求和，可以得到最大值為大約±1[dB]的損耗波動(dòng)。另外，當(dāng)凹槽11(a-b)的寬度很窄時(shí)，熱量12會(huì)通過輻射傳遞到相鄰的馬赫-策德爾干涉儀中，如圖4所示，從而產(chǎn)生熱干擾，因此對(duì)于每一個(gè)信道，難以單獨(dú)控制馬赫-策德爾干涉儀。
如上所述，現(xiàn)有設(shè)計(jì)很難同時(shí)解決兩個(gè)問題光學(xué)元件的高密度集成以及熱干擾影響的消除。

發(fā)明內(nèi)容
因此，在本發(fā)明中，為了解決上述兩個(gè)問題，在包括多個(gè)馬赫-策德爾干涉儀型光電路的光學(xué)元件中使用了下述裝置。第一實(shí)施例的特征是在相鄰馬赫-策德爾干涉儀間形成隔熱凹槽，并且在隔熱凹槽之間分布吸熱墻。
另外，本發(fā)明的第二實(shí)施例的特征是在第一個(gè)裝置中的吸熱墻中包括波導(dǎo)路徑。
進(jìn)而，本發(fā)明的第三實(shí)施例的特征是在馬赫-策德爾干涉儀型光電路中分布馬赫-策德爾干涉儀，以便使馬赫-策德爾干涉儀在光波導(dǎo)的方向上以一個(gè)信道的間隔交替錯(cuò)開，以及使一個(gè)信道的間隔窄到小于或等于馬赫-策德爾干涉儀的普通間隔。
本發(fā)明的第四實(shí)施例的特征是馬赫-策德爾干涉儀型光電路具有多個(gè)孔洞。
在第一實(shí)施例中，與相鄰馬赫-策德爾干涉儀間發(fā)生的熱干擾與偏振光的波動(dòng)相比能夠被抑制到很小的程度。因此，即使芯片尺寸沒有改變，則由熱干擾引起的損耗波動(dòng)可以提高到與由偏振光引起的波動(dòng)相比的一個(gè)可以忽略的程度。
另外，在第二實(shí)施例中，除了第一實(shí)施例中的干擾以外，光電路中的信道數(shù)量可以在基本不改變芯片尺寸的情況下成倍增加，并且每個(gè)信道的光電路的制造成本也會(huì)成倍減少。另一方面，由于多信道馬赫-策德爾干涉儀型光電路可以高密度集成而使芯片會(huì)變得更小，因此，由于結(jié)構(gòu)性參數(shù)(諸如波導(dǎo)路徑的尺寸和折射率)的不同，每個(gè)信道的改變可以被限制得與具有相同信道數(shù)的現(xiàn)有光電路相比很小。
在第三實(shí)施例中，當(dāng)制造的芯片尺寸與現(xiàn)有技術(shù)制造的芯片具有同樣大小時(shí)，信道數(shù)量會(huì)成倍增加，并且能夠?qū)崿F(xiàn)進(jìn)一步集成的馬赫-策德爾干涉儀型光電路。
在第四實(shí)施例中，很容易實(shí)現(xiàn)對(duì)發(fā)生在馬赫-策德爾干涉儀中的熱干擾進(jìn)行抑制，以降低能量消耗。
通過使用上述方法，可以使熱干擾達(dá)到最小，同時(shí)防止元件尺寸變大而產(chǎn)生上述問題。


下面通過結(jié)合附圖進(jìn)行詳細(xì)講述，可以更加清楚地理解本發(fā)明的這些和其他方面、特征和優(yōu)勢。在附圖中圖1示出了根據(jù)現(xiàn)有技術(shù)的多信道馬赫-策德爾干涉儀型光電路；圖2示出了現(xiàn)有多信道馬赫-策德爾干涉儀型光電路，其中根據(jù)現(xiàn)有技術(shù)，光衰減器單元的位置在平行于襯底的傳播方向的方向上相錯(cuò)開；圖3a示出了多信道馬赫-策德爾干涉儀型光電路的平面圖，其中分布有根據(jù)現(xiàn)有技術(shù)的隔熱凹槽；圖3b示出了多信道馬赫-策德爾干涉儀型光電路的截面圖，其中分布有根據(jù)現(xiàn)有技術(shù)的隔熱凹槽；圖4示出了多信道馬赫-策德爾干涉儀型光電路的截面圖，其中分布有根據(jù)現(xiàn)有技術(shù)的隔熱凹槽；圖5a為平面圖，示出了根據(jù)第一實(shí)施例的多信道馬赫-策德爾干涉儀型光電路的結(jié)構(gòu)；圖5b為截面圖，示出了根據(jù)第一實(shí)施例的多信道馬赫-策德爾干涉儀型光電路的結(jié)構(gòu)；圖6為截面圖，示出了根據(jù)第一實(shí)施例的多信道馬赫-策德爾干涉儀型光電路的結(jié)構(gòu)；圖7a為平面圖，示出了根據(jù)第一實(shí)施例的溫度控制器的分布；圖7b為截面圖，示出了根據(jù)第一實(shí)施例的溫度控制器的分布；
圖8a～8e示出了多信道馬赫-策德爾干涉儀型光電路的制造過程；圖9a為平面圖，示出了多信道馬赫-策德爾干涉儀型光電路的結(jié)構(gòu)，其中在溫度控制器附近提供有吸熱墻；圖9b為截面圖，示出了多信道馬赫-策德爾干涉儀型光電路的結(jié)構(gòu)，其中在溫度控制器附近提供有吸熱墻；圖10示出了經(jīng)過嚴(yán)密密封的多信道馬赫-策德爾干涉儀型光電路的結(jié)構(gòu)；圖11示出了多信道馬赫-策德爾干涉儀型光電路的結(jié)構(gòu)，其中提供的吸熱墻高于波導(dǎo)路徑；圖12a為平面圖，示出了根據(jù)第二實(shí)施例的多信道馬赫-策德爾干涉儀型光電路的結(jié)構(gòu)；圖12b為截面圖，示出了根據(jù)第二實(shí)施例的多信道馬赫-策德爾干涉儀型光電路的結(jié)構(gòu)；圖13示出了根據(jù)第三實(shí)施例的多信道馬赫-策德爾干涉儀型光電路的結(jié)構(gòu)；圖14示出了根據(jù)第三實(shí)施例的多信道馬赫-策德爾干涉儀型光電路的結(jié)構(gòu)；圖15a為平面圖，示出了根據(jù)第四實(shí)施例的多信道馬赫-策德爾干涉儀型光電路的結(jié)構(gòu)；圖15b為截面圖，示出了根據(jù)第四實(shí)施例的多信道馬赫-策德爾干涉儀型光電路的結(jié)構(gòu)。
具體實(shí)施例方式
下面來講述根據(jù)本發(fā)明的馬赫-策德爾干涉儀的優(yōu)選實(shí)例。
下面，講述如圖5a和5b所示的馬赫-策德爾干涉儀型光電路。圖5a為平面圖，示出了根據(jù)本實(shí)例的馬赫-策德爾干涉儀型光電路，示出了兩個(gè)馬赫-策德爾干涉儀a、b。圖5b是沿著圖5a的線A-A’的截面圖。標(biāo)號(hào)21a、23a表示馬赫-策德爾干涉儀a的波導(dǎo)臂的覆層；22a、24a表示馬赫-策德爾干涉儀a的波導(dǎo)臂的核心；25a表示溫度控制器；并且26a表示兩個(gè)波導(dǎo)臂之間的凹槽。標(biāo)號(hào)21b、23b表示馬赫-策德爾干涉儀b的波導(dǎo)臂的覆層；22b、24b表示馬赫-策德爾干涉儀b的波導(dǎo)臂的核心；25b表示溫度控制器；并且26b表示兩個(gè)波導(dǎo)臂之間的凹槽。標(biāo)號(hào)27(a-b)1、27(a-b)2表示相鄰馬赫-策德爾干涉儀間的凹槽；并且28(a-b)表示位于凹槽間的吸熱墻。從這方面講，可以有3個(gè)或者更多的馬赫-策德爾干涉儀，并且在這種情況下，為了方便只示出了兩個(gè)馬赫-策德爾干涉儀。波導(dǎo)臂由分別用21a和22a，23a和24a，21b和22b，23b和24b來表示的覆層和核心組成，并且可以是直線形狀，或者是曲線形狀。每個(gè)馬赫-策德爾干涉儀的這些波導(dǎo)臂基本上是相互平行分布的。另外，連接到這兩個(gè)呈Y形的波導(dǎo)臂的一個(gè)終端的波導(dǎo)路徑，連接到這兩個(gè)呈Y形的波導(dǎo)臂的另一個(gè)終端的波導(dǎo)路徑，以及這兩個(gè)波導(dǎo)臂也基本上是平行分布的。進(jìn)而，多個(gè)馬赫-策德爾干涉儀在與波導(dǎo)路徑的縱向方向垂直的方向上平行分布。另外，凹槽27(a-b)1、27(a-b)2和吸熱墻28(a-b)是窄長形，并且基本上與波導(dǎo)臂平行。
圖6示出了根據(jù)本發(fā)明的馬赫-策德爾干涉儀型光電路中的熱量流動(dòng)。根據(jù)本發(fā)明的馬赫-策德爾干涉儀型光電路能夠抑制由其他馬赫-策德爾干涉儀的溫度控制器25a所產(chǎn)生的熱量30的影響。
圖7a為平面圖，示出了溫度控制器25a的兩個(gè)終端具有電極部分25α，并且在電極部分25α之間具有溫度控制器25β，并且圖7b是沿著圖7a的線A-A’的截面圖。
至于溫度控制器25a，舉個(gè)有關(guān)材料和大小的具體例子，溫度控制器25a可以由鉻組成的，并且覆蓋厚度為0.2[μm]；電極部分25α的形狀是方形的；并且溫度控制器部分25β形狀像細(xì)線，寬10[μm]，長4[mm]。
圖8a～8e解釋了根據(jù)本發(fā)明的馬赫-策德爾干涉儀型光電路的制造方法。首先，圖8a示出了在襯底29上，由主要由石英組成的BPSG(二氧化硅載硼/磷玻璃)制成的玻璃膜，也就是，下覆層31通過AP-CVD(正常壓力化學(xué)氣相膜淀積方法)形成為薄膜，并且進(jìn)而在下覆層31上，通過使用諸如GPSG(二氧化硅載鍺/磷玻璃)的比下覆層31具有更高折射率的材料，形成核心制造膜(core producingfilm)32。
舉個(gè)例子來說明襯底29的尺寸，厚度是0.8[mm]，并且玻璃膜的厚度大約是14[μm]。通過AP-CVD形成的這個(gè)核心制造膜32的厚度為，例如5.5[μm]。此時(shí)，核心制造膜32與下覆層31之間的具體折射率之差Δ是0.65％。因此考慮將下覆層31的膜厚度設(shè)置為大約15[μm]。
接下來，圖8b示出了通過光刻和RIE(反應(yīng)離子蝕刻)來構(gòu)圖核心制造膜32，形成了在襯底29的縱向方向上延伸的核心22a、24a，通過BPSG等形成的、以便埋置核心22a、24a的上覆層33通過AP-CVD形成，并且形成嵌入式波導(dǎo)路徑。
舉例說明核心22a、24a以及上覆層33的尺寸，核心22a、24b具有矩形的截面，并且與核心的縱向方向相垂直的截面形狀是一個(gè)矩形，高5.5[μm]，并且寬5.5[μm]。上覆層33的膜厚度被分別設(shè)為大約14[μm]接下來，圖8c示出了在核心22a、24a的右上角區(qū)域中，諸如鉻膜(圖中未示出)的金屬膜34是通過電子束淀積方法形成的膜。
接著，圖8d示出了通過光刻和濕法蝕刻將金屬膜34構(gòu)圖成預(yù)定的形狀，以形成溫度控制器25a。舉一個(gè)具體的例子，金屬膜34的膜厚度為0.2[μm]。
接著，圖8e示出了將抗蝕層35形成膜，以覆蓋上覆層33和溫度控制器25a。在抗蝕層35上，通過光刻在溫度控制器25a的兩側(cè)形成孔。接著，以抗蝕層35為掩模，利用RIE進(jìn)行蝕刻，有選擇地除去孔，形成了凹槽27(a-b)1和27(a-b)2，其深度到達(dá)襯底29，并且還形成了吸熱墻28(a-b)。
在這種情況下，凹槽27(a-b)1、27(a-b)2在縱向方向上的長度是4[mm]；至于覆層23a、21b，其在垂直于波導(dǎo)路徑縱向方向的方向上的長度為250～600[μm]；凹槽27(a-b)1、27(a-b)2的深度是29[μm]；并且吸熱墻28(a-b)的寬度是25[μm]。
熱輻射通過吸熱墻28(a-b)被吸收到相鄰信道。在通過使用上述尺寸和材料來制造馬赫-策德爾干涉儀型光電路的情況下，如果沒有吸熱墻28(a-b)，則核心22b上受到的熱干擾大約是由溫度控制器25a所產(chǎn)生熱量的1％。相比之下，根據(jù)本發(fā)明的熱干擾能夠減少到0.2％。
如果考慮電路微型化和減少熱干擾，則相鄰兩個(gè)馬赫-策德爾干涉儀a和馬赫-策德爾干涉儀b之間的間隔通常是250～600[μm]。在這種情況下，吸熱墻28(a-b)的寬度大約是25[μm]，這與例如剩下的沒有被蝕刻的覆層23a等的寬度一樣。不過，吸熱墻28(a-b)越厚，則吸熱效果越明顯。另外，如果吸熱墻28(a-b)的厚度小于兩個(gè)相鄰馬赫-策德爾干涉儀之間的間隔，則吸熱墻28(a-b)的寬度不會(huì)影響集成。因此，吸熱墻28(a-b)的寬度大約為200[μm]，或者大于或等于200[μm]，只要小于相鄰兩個(gè)馬赫-策德爾干涉儀間的間距就可以。
圖9a是示出了位于溫度控制器25a附近的吸熱墻28(a-b)的平面圖，并且圖9b是圖9a沿著線A-A’的截面圖。吸熱墻28(a-b)可以位于馬赫-策德爾干涉儀a和馬赫-策德爾干涉儀b之間的任何部分，并且為了提高吸熱效果，最好是靠近熱源。因此，通過在溫度控制器25附近放置吸熱墻28(a-b)就可以有效抑制熱干擾。
當(dāng)根據(jù)本發(fā)明的馬赫-策德爾干涉儀a中的兩個(gè)波導(dǎo)臂間的寬度大于或等于200[μm]時(shí)，溫度控制器25a的能量消耗沒有顯著變化。但是當(dāng)兩個(gè)波導(dǎo)臂間的寬度是50[μm]時(shí)，則在熱干擾的影響下，能量消耗需要增加大約10％。因此，考慮到能量消耗和電路尺寸的影響，最好將凹槽26a的寬度設(shè)為60[μm]。
在這一方面，為了集成電路，最好是將各個(gè)波導(dǎo)路徑基本平行放置，并且能夠提高馬赫-策德爾干涉儀型光電路的集成密度，以便規(guī)則地分布馬赫-策德爾干涉儀。
圖10示出了通過使用除上述例子之外的保護(hù)層覆蓋馬赫-策德爾干涉儀型光電路的表面來執(zhí)行密封。通過使用保護(hù)層36來覆蓋馬赫-策德爾干涉儀型光電路的表面，使密封得以進(jìn)行，并且由凹槽27(a-b)1和27(a-b)2所限定的空間中的壓力減小了，從而使由凹槽27(a-b)1和27(a-b)2所限定的空間中的熱導(dǎo)率比正常壓力下的空氣要低，這樣能夠進(jìn)一步減少熱干擾。另外，即使凹槽的空間中填充了諸如稀有氣體的具有低熱導(dǎo)率的氣體以后，也能夠使熱導(dǎo)率低于填充空氣時(shí)的情況，并且減少了熱干擾。
圖11示出了吸熱墻28(a-b)的高度要比覆層23a和21b的高。如上所述，吸熱墻28(a-b)的高度比覆層23a和21b的高，從而使吸熱墻28(a-b)能夠增加吸熱，并且進(jìn)一步抑制熱干擾。
圖12a是根據(jù)本發(fā)明第二實(shí)施例的馬赫-策德爾干涉儀型光電路的平面圖，其中在吸熱墻中提供有波導(dǎo)路徑，并且圖12b是圖12a沿著線A-A’的截面圖。在本實(shí)施例中，在包括覆層的吸熱墻38(a-b)中，提供了核心39(a-b)，因此形成了波導(dǎo)路徑，并且馬赫-策德爾干涉儀型光電路比第一實(shí)施例能夠更加有效地集成。
當(dāng)光穿過在例如寬25[μm]的吸熱墻38(a-b)中所提供的核心39(a-b)時(shí)，光的相位會(huì)因來自相鄰的溫度控制器25a的熱輻射而出現(xiàn)輕微波動(dòng)。不過，由于波動(dòng)不會(huì)在波導(dǎo)臂中出現(xiàn)，因此穿過兩個(gè)波導(dǎo)臂的兩束光的相位差不受影響。因此，不存在因衰減而造成的損耗和與偏振波等有關(guān)的問題?？紤]到本實(shí)施例中用于提供核心39(a-b)的方法，當(dāng)在馬赫-策德爾干涉儀型光電路的制造期間使用用于形成波導(dǎo)路徑的光掩模來繪制核心的圖形時(shí)，核心圖形也繪制在了吸熱墻上，從而在吸熱墻上準(zhǔn)備了波導(dǎo)路徑。至于其他制造方法，可以使用與第一實(shí)施例同樣的方法。
由于根據(jù)本實(shí)施例的馬赫-策德爾干涉儀型光電路使用吸熱墻作為波導(dǎo)路徑，因此能夠有效利用在光電路的設(shè)計(jì)中受限制的區(qū)域，并且能夠高度集成光電路。
在這一方面，考慮到本實(shí)施例中的熱干擾量，上述第一實(shí)施例是可用的，并且當(dāng)使用第一實(shí)施例中所述的具體尺寸和材料來構(gòu)建時(shí)，相鄰馬赫-策德爾干涉儀所接收的熱干擾量是由溫度控制器25a所生成的熱量的0.2％，并且可以取得極低的值。
另外，正像第一實(shí)施例中的那樣，吸熱墻38(a-b)的寬度可以是大約200[μm]，或者可以大于或等于200[μm]，只要其值小于兩個(gè)相鄰馬赫-策德爾干涉儀之間的間隔。
圖13示出了根據(jù)第三實(shí)施例的馬赫-策德爾干涉儀型光電路，其中馬赫-策德爾干涉儀交替分布于光波導(dǎo)的方向上，并且在垂直于波導(dǎo)路徑的縱向方向的方向上使馬赫-策德爾干涉儀之間間隔很窄。根據(jù)本發(fā)明的馬赫-策德爾干涉儀型光電路的分布使得在光波導(dǎo)路徑的縱向方向上馬赫-策德爾干涉儀交替錯(cuò)開一個(gè)信道的間隔，并且使得以一個(gè)信道的間隔來分布的馬赫-策德爾干涉儀比馬赫-策德爾干涉儀的通常間距要窄，從而使電路得到集成，并且也使馬赫-策德爾干涉儀之間的熱干擾受到抑制。
至于在縱向方向上呈交替分布錯(cuò)開的馬赫-策德爾干涉儀，在基本上垂直于波導(dǎo)路徑的縱向方向的方向上平行分布的馬赫-策德爾干涉儀根據(jù)它們的錯(cuò)開分布被分成兩組，并且一組被稱為奇數(shù)信道，而另一組被稱為偶數(shù)信道。例如，圖13中的馬赫-策德爾干涉儀a、c是奇數(shù)信道，并且馬赫-策德爾干涉儀b、d是偶數(shù)信道。當(dāng)與另一個(gè)奇數(shù)信道馬赫-策德爾干涉儀靠得非常近的奇數(shù)信道馬赫-策德爾干涉儀被認(rèn)為是有關(guān)熱干擾的虛擬相鄰信道時(shí)，由溫度控制器25a所生成的熱量被分布于奇數(shù)信道馬赫-策德爾干涉儀之間的偶數(shù)信道的吸熱墻28(a-c)所吸收。反之，當(dāng)與另一個(gè)偶數(shù)信道馬赫-策德爾干涉儀靠得非常近的偶數(shù)信道馬赫-策德爾干涉儀被認(rèn)為是有關(guān)熱干擾的虛擬相鄰信道時(shí)，由溫度控制器25c所生成的熱量被分布于偶數(shù)信道馬赫-策德爾干涉儀之間的奇數(shù)信道的吸熱墻38(b-d)所吸收。
在圖13中，假設(shè)處于奇數(shù)或偶數(shù)信道的虛擬相鄰信道的核心24a和核心22c之間的距離為d1，并且處于同一馬赫-策德爾干涉儀中的核心22a和核心24a之間的距離為d2。則同一個(gè)馬赫-策德爾干涉儀的分布滿足d1＜d2的條件，從而可以進(jìn)一步微型化整個(gè)芯片。另外，d1可以在250～600[μm]的范圍內(nèi)，這與相鄰馬赫-策德爾干涉儀之間的距離相同。根據(jù)本實(shí)施例，與現(xiàn)有技術(shù)相比，集成密度可以翻倍或更多，并且可以有效抑制熱干擾。
圖14示出了根據(jù)第三實(shí)施例的實(shí)施例，其中馬赫-策德爾干涉儀型光電路被進(jìn)一步微型化。為了進(jìn)一步使該器件微型化，最好是對(duì)每一個(gè)信道，在光波導(dǎo)的縱向方向上使馬赫-策德爾干涉儀之間的距離變窄。因此，如圖14所示，在偶數(shù)信道馬赫-策德爾干涉儀之間的奇數(shù)信道馬赫-策德爾干涉儀的波導(dǎo)臂的分支點(diǎn)41a、41c分布得比偶數(shù)信道的分支點(diǎn)41b、41d更近。在這一方面，在本實(shí)施例中，奇數(shù)信道的每個(gè)馬赫-策德爾干涉儀被分布在基本上與波導(dǎo)路徑的縱向方向相垂直的方向上。另外，在優(yōu)選情況下，甚至偶數(shù)信道的每一個(gè)馬赫-策德爾干涉儀同樣分布在基本上與波導(dǎo)路徑縱的縱向方向相垂直的方向上。
根據(jù)本實(shí)施例的馬赫-策德爾干涉儀是有效的，其中電路被微型化，同時(shí)抑制了熱干擾。在這一方面，本領(lǐng)域的技術(shù)人員能夠容易地理解，除了將馬赫-策德爾干涉儀分成奇數(shù)信道和偶數(shù)信道并且以一個(gè)信道的間隔來分布這個(gè)例子以外，在相關(guān)發(fā)明的思想中還包括了在波導(dǎo)路徑的徑向方向上將根據(jù)本實(shí)施例的馬赫-策德爾干涉儀以諸如兩個(gè)信道的間隔或三個(gè)信道的間隔等來進(jìn)行規(guī)則的錯(cuò)開分布。
圖15a示出了根據(jù)第四實(shí)施例的馬赫-策德爾干涉儀型光電路，其中覆層具有多個(gè)孔洞。圖15b是圖15a中沿著線A-A’的截面圖。在本實(shí)施例中，形成的覆層具有多個(gè)孔洞46，并且覆層45吸收熱量，從而抑制了熱干擾，減少了能量消耗。另外，至于制造方法，它是通過在相鄰馬赫-策德爾干涉之間沒有凹槽的馬赫-策德爾干涉儀型光電路形成之后，增加了用于形成孔洞46的處理來制造的。另外，熱干擾受到抑制，即使孔洞尺寸不統(tǒng)一。因此，根據(jù)本方法，通過很簡單的方法就抑制了熱干擾，并且減少了能量消耗。而且，最好是在表面A-A’截面上的相鄰馬赫-策德爾干涉儀之間形成兩個(gè)或更多的空間。
很明顯，在上面所述的啟發(fā)下，可以對(duì)本發(fā)明進(jìn)行大量的補(bǔ)充修訂和變更。因此可以理解，在所附權(quán)利要求的范圍內(nèi)，可以以其它方式實(shí)際使用本發(fā)明，而不是如這里所作的具體描述。
權(quán)利要求
1.一種馬赫-策德爾干涉儀型光電路，包括第一馬赫-策德爾干涉儀和第二馬赫-策德爾干涉儀，位于襯底上，每一個(gè)所述馬赫-策德爾干涉儀都包括兩個(gè)波導(dǎo)臂和用于調(diào)整所述兩個(gè)波導(dǎo)臂之一的溫度的溫度控制電路；以及吸熱墻，位于所述第一馬赫-策德爾干涉儀和所述第二馬赫-策德爾干涉儀之間。
2.如權(quán)利要求1所述的馬赫-策德爾干涉儀型光電路，其中所述第一馬赫-策德爾干涉儀的所述波導(dǎo)臂和所述第二馬赫-策德爾干涉儀的所述波導(dǎo)臂在縱向方向上基本上相互平行分布，并且所述吸熱墻基本上與所述縱向方向平行延伸。
3.如權(quán)利要求1所述的馬赫-策德爾干涉儀型光電路，進(jìn)一步包括位于所述吸熱墻中的波導(dǎo)路徑。
4.如權(quán)利要求3所述的馬赫-策德爾干涉儀型光電路，進(jìn)一步包括第三馬赫-策德爾干涉儀，其與所述第一馬赫-策德爾干涉儀和所述第二馬赫-策德爾干涉儀不同；其中位于所述吸熱墻中的所述波導(dǎo)路徑是所述第三馬赫-策德爾干涉儀的波導(dǎo)路徑。
5.如權(quán)利要求1所述的馬赫-策德爾干涉儀型光電路，進(jìn)一步包括保護(hù)層，以覆蓋所述馬赫-策德爾干涉儀型光電路，其中在覆蓋有所述保護(hù)層的部分中存在具有低于空氣的熱導(dǎo)率的氣體。
6.如權(quán)利要求1所述的馬赫-策德爾干涉儀型光電路，進(jìn)一步包括保護(hù)層，以覆蓋所述馬赫-策德爾干涉儀型光電路，其中在覆蓋有所述保護(hù)層的部分中存在壓力低于正常壓力的空氣。
7.一種馬赫-策德爾干涉儀型光電路，包括第一馬赫-策德爾干涉儀、第二馬赫-策德爾干涉儀和第三馬赫-策德爾干涉儀，位于襯底上，每一個(gè)馬赫-策德爾干涉儀都包括兩個(gè)波導(dǎo)臂和用于調(diào)整所述兩個(gè)波導(dǎo)臂之一的溫度的溫度控制器；以及吸熱墻，位于所述第一馬赫-策德爾干涉儀和所述第三馬赫-策德爾干涉儀之間；其中所述第一馬赫-策德爾干涉儀和所述第三馬赫-策德爾干涉儀之間的距離比所述第二馬赫-策德爾干涉儀中的兩個(gè)波導(dǎo)臂間的距離要短。
8.如權(quán)利要求7所述的馬赫-策德爾干涉儀型光電路，其中每一個(gè)所述馬赫-策德爾干涉儀包括一個(gè)分支點(diǎn)，其中波導(dǎo)路徑和兩個(gè)波導(dǎo)臂連接成Y形；其中所述第一馬赫-策德爾干涉儀、所述第二馬赫-策德爾干涉儀和所述第三馬赫-策德爾干涉儀在與波導(dǎo)路徑的縱向方向基本垂直的方向上平行分布，并且如果通過連接所述第一馬赫-策德爾干涉儀的所述分支點(diǎn)和所述第三馬赫-策德爾干涉儀的所述分支點(diǎn)形成一條直線，并且由所述直線分成其中有所述第一馬赫-策德爾干涉儀和所述第三馬赫-策德爾干涉儀的波導(dǎo)臂的一側(cè)，以及其中沒有所述第一馬赫-策德爾干涉儀和所述第三馬赫-策德爾干涉儀的波導(dǎo)臂的一側(cè)，則所述第二馬赫-策德爾干涉儀的所述分支點(diǎn)存在于其中有所述第一馬赫-策德爾干涉儀和所述第三馬赫-策德爾干涉儀的波導(dǎo)臂的一側(cè)。
9.一種馬赫-策德爾干涉儀型光電路，包括第一馬赫-策德爾干涉儀和第二馬赫-策德爾干涉儀，每一個(gè)馬赫-策德爾干涉儀都包括兩個(gè)波導(dǎo)臂和用于調(diào)整所述兩個(gè)波導(dǎo)臂之一的溫度的溫度控制電路；以及覆層，包含待形成的多個(gè)孔洞；其中所述波導(dǎo)臂位于所述覆層中，并且所述多個(gè)孔洞位于所述第一馬赫-策德爾干涉儀和所述第二馬赫-策德爾干涉儀之間。
全文摘要
在具有多個(gè)馬赫－策德爾干涉儀的馬赫－策德爾干涉儀型光電路中，在馬赫－策德爾干涉儀a和b之間，提供了多個(gè)凹槽27(a－b)1、27(a－b)2和吸熱墻28(a－b)。由于由位于馬赫－策德爾干涉儀a的波導(dǎo)臂上的溫度控制設(shè)備25a所產(chǎn)生的熱量被吸熱墻28(a－b)所吸收，因此由施加在馬赫－策德爾干涉儀b上的熱干擾所造成的影響得到抑制。
文檔編號(hào)G02B6/122GK1621893SQ200410096240
公開日2005年6月1日 申請(qǐng)日期2004年11月25日 優(yōu)先權(quán)日2003年11月25日
發(fā)明者高橋森生 申請(qǐng)人:日本電氣株式會(huì)社