專利名稱：波導(dǎo)端面的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及一種集成光波導(dǎo)的端面，并尤其涉及一形成在硅-絕緣體(SOI)芯片上的肋狀波導(dǎo)的端面。
可以通過鋸截法或通過機(jī)械拋光形成例如由硅形成的集成波導(dǎo)的端面，從而在用于將從另一個(gè)組件如激光二極管發(fā)來的光耦合到一光纖的波導(dǎo)端部上實(shí)現(xiàn)一個(gè)光學(xué)切面。在其它情況下，例如裝置由諸如InP或GaAs的ⅢⅤ材料制成時(shí)，可以沿著結(jié)晶學(xué)平面切割基底以產(chǎn)生一個(gè)光學(xué)切面。
對于硅波導(dǎo)，如形成在硅-絕緣體芯片上的波導(dǎo)，可以通過利用已知的平版印刷技術(shù)的干蝕刻法制作切面，這使得波導(dǎo)切面能夠形成在芯片上的任意位置。但是，對于寬度在4-10μm范圍內(nèi)的典型的波導(dǎo)，所述對標(biāo)準(zhǔn)圖形清晰度技術(shù)的分辨率限制如平版印刷將傾向于造成切面的圓形畸變，這導(dǎo)致在光傳輸通道中不理想的象差和/或由切面發(fā)射或接收的光的聚焦效果。
根據(jù)本發(fā)明，提供了一種集成光波導(dǎo)，該光波導(dǎo)具有一個(gè)設(shè)置在波導(dǎo)一端部上的端面，該端面具有在制作端面時(shí)形成在其邊緣的倒圓的角部，這樣形成的端部使得該端部和置于其上的端面具有一個(gè)大于通向該端部的波導(dǎo)寬度的寬度，從而使得該倒圓的角部與形成于其間的端面之一基本上平坦的區(qū)域隔開，由此，在使用中基本上所有穿過該端面的光都通過該基本上平坦的區(qū)域，并且減少了由穿過該端面的光因圓角導(dǎo)致的聚焦效應(yīng)或象差。
通過下面的描述和所附的權(quán)利要求，本發(fā)明優(yōu)選和任選的特征將變得更加清晰。
下面參照附圖僅以舉例的形式對本發(fā)明做進(jìn)一步地描述，其中

圖1是常規(guī)的肋狀波導(dǎo)平面圖；圖2是根據(jù)本發(fā)明第一優(yōu)選實(shí)施例的集成波導(dǎo)的平面簡圖；和圖3、4、5和6是根據(jù)本發(fā)明集成波導(dǎo)的另一實(shí)施例平面簡圖。
圖1是常規(guī)的肋狀波導(dǎo)平面圖，該波導(dǎo)一般具有4-10μm的寬度，并且有一定程度放大地表示在波導(dǎo)的一個(gè)端部處形成的圓化形式的切面1A。切面邊緣處圓角的半徑依賴于用于形成該切面的平版印刷蝕刻技術(shù)而變化，并因此導(dǎo)致光在經(jīng)過切面的透射中可變的象差。該圓角一般具有量級約在1～2μm的之內(nèi)的半徑R。其它的波導(dǎo)制造工藝也會導(dǎo)致類似的圓化效果。
圖2是根據(jù)本發(fā)明第一優(yōu)選實(shí)施例的集成波導(dǎo)的平面圖，其中波導(dǎo)2的端面被設(shè)置在該波導(dǎo)2之端部處為“T形棒”2B的一端部上。此結(jié)果是形成在波導(dǎo)端部的端面2A比通向該端面的波導(dǎo)2要寬。對于寬度Ww在4-10μm之內(nèi)的波導(dǎo)，端部的寬度，即T形棒2B的長度L將主要處于6-30μm范圍之內(nèi)，并且在某些情況下高達(dá)60μm。T形棒2B角度的圓化程度與圖1所示的常規(guī)波導(dǎo)相同，但是此時(shí)圓角與端面2A的中心部分隔離開，光通過端面2A離開或進(jìn)入波導(dǎo)2。端面2A的中心部分可以大致形成為平面，上述圓化效應(yīng)導(dǎo)致的象差可以依據(jù)T形棒2B的長度L相對于波導(dǎo)2的寬度Ww之比值而減至最小或降低。
對于寬度Ww在4-10μm之內(nèi)的波導(dǎo)2,T形棒2B的臂寬Wt也主要處于4-10μm的范圍之內(nèi)。
端面2A的大致為平面的中心部分的寬度最好至少與波導(dǎo)1的寬度Ww一樣，使得T形棒2B的長度L最好大于波導(dǎo)的寬度為一個(gè)兩倍于圓角半徑R的長度的量，即L≥Ww+2R圖3-6表示引用相同原理的其它實(shí)施例，即采用一個(gè)寬度大于通向該端面之波導(dǎo)的切面，從而減小上述的圓化效應(yīng)導(dǎo)致的象差。
圖3表示一個(gè)從寬的部分3C逐漸變細(xì)到窄的部分3D的波導(dǎo)3，在波導(dǎo)3的窄部3D的端部上設(shè)置一個(gè)T形棒3B。端面3A的寬度大于波導(dǎo)通向此端的窄部3D的寬度。
圖4表示一個(gè)從窄的部分4C逐漸變寬到一寬的部分4D的波導(dǎo)4，在波導(dǎo)3的寬部4D的端部上設(shè)置一個(gè)T形棒4B。端面4A的寬度仍大于波導(dǎo)通向此端的寬部4D的寬度。
應(yīng)理解，所述的圓滑度，即半徑R的大小是通過用于制作波導(dǎo)的工藝限定的，因此與波導(dǎo)的寬度無關(guān)。為了確保被光穿過的端面之中心部分基本上為平面，T形棒的臂應(yīng)該每個(gè)都從該端面的側(cè)面伸出至少R的距離。
圖5表示一種在其端部設(shè)置有T形條5B的波導(dǎo)5,T形棒與波導(dǎo)軸的垂直線相傾斜。圖2中所示的T形棒2B的長度基本上垂直于波導(dǎo)2的光軸，而在圖5的設(shè)置中，T形棒5B的長度處于與垂直方向成θ角。角θ一般高達(dá)10度。端面5A類似地傾斜，因此其法向與波導(dǎo)5的光軸成θ角。這種傾斜有助于避免從面5A反射回路的光與沿波導(dǎo)5透射的光之干涉所導(dǎo)致的問題。
對于窄波導(dǎo)，如4μm寬度的波導(dǎo)，如果不采用T形棒將不能實(shí)現(xiàn)圖5中所示的配置，因?yàn)橛糜谥谱鞫嗣娴闹谱鞴に嚨膱A化效應(yīng)將會消除傾斜端面的任何試圖。甚至對于較寬的波導(dǎo)，如寬度有6～8μm的波導(dǎo)，圓化效應(yīng)將顯著地減小所述應(yīng)是平坦的并且應(yīng)形成其法向與波導(dǎo)的光軸傾斜的端面部分的寬度。
圖6表示一種多個(gè)波導(dǎo)6、7和8通向一個(gè)共用T形棒6B的配置。T形棒6B布置成端面6A在那些被從波導(dǎo)6、7或8之任何一個(gè)中傳輸?shù)墓馑高^的區(qū)域中基本上為平面。
所以上述的配置確保基本上所有透過端面4A的光都穿過基本上為平面的中心部分。這一點(diǎn)通過對波導(dǎo)的端面整形來實(shí)現(xiàn)，使得波導(dǎo)的物理尺寸比其中的光學(xué)模式更快地變寬，以致于基本上所有的光都從端面的平坦區(qū)域穿過而不是從其邊緣的圓化區(qū)域穿過。
權(quán)利要求
1．一種集成光波導(dǎo)，該光波導(dǎo)具有一個(gè)設(shè)置在波導(dǎo)一端部的端面，該端面有在制作端面時(shí)形成在其邊緣的倒圓的角部，該端部如此形成，以使得所述端部和置于其上的端面具有一個(gè)大于通向該端部之波導(dǎo)寬度的寬度，使得該倒圓的角部與形成于其間的端面之基本上平坦的區(qū)域相隔開，由此，在使用中基本上所有穿過端面的光都通過基本上平坦的區(qū)域，并且減少了由穿過端面的光因倒圓的角導(dǎo)致的聚焦效應(yīng)或象差。
2．如權(quán)利要求1所述的集成光波導(dǎo)，其特征在于，端部具有至少Ww+2R的寬度，Ww是通向端部的波導(dǎo)寬度，R是在制造端面的制造工藝中所致的端部圓角的曲率半徑。
3．如權(quán)利要求1或2所述的集成光波導(dǎo)，其特征在于，端面設(shè)置在置于波導(dǎo)端部的T形棒上。
4．如前述任一權(quán)利要求所述的集成光波導(dǎo)，其特征在于，端面被傾斜配置以使得其法線與波導(dǎo)光軸的夾角θ高達(dá)10°。
5．如前述任一權(quán)利要求所述的集成光波導(dǎo)，其特征在于，通向端面的波導(dǎo)包括一個(gè)較窄部分，其朝著端部傾斜成一較寬部分。
6．如權(quán)利要求1-4中任一所述的集成光波導(dǎo)，其特征在于，通向端面的波導(dǎo)包括一個(gè)較寬部分，其朝著端部傾斜成一較窄部分。
7．如前述任一權(quán)利要求所述的集成光波導(dǎo)，其特征在于，多條波導(dǎo)通向一個(gè)公共的端部。
8．如權(quán)利要求7所述的集成光波導(dǎo)，其特征在于，通過一個(gè)置于波導(dǎo)端部的公共T形棒提供所述公共端部。
9．如前述任一權(quán)利要求所述的集成光波導(dǎo)，其特征在于，其為一肋狀波導(dǎo)。
10．如權(quán)利要求9所述的集成光波導(dǎo)，其特征在于，肋狀波導(dǎo)由硅形成。
11．如權(quán)利要求10所述的集成光波導(dǎo)，其特征在于，肋狀波導(dǎo)形成在硅-絕緣體芯片上。
12．如權(quán)利要求2或任何其從屬權(quán)利要求所述的集成光波導(dǎo)，其特征在于，Ww處于4-10μm的范圍，R處于1-2μm的范圍。
13．一種集成光波導(dǎo)，實(shí)質(zhì)上與參照和/或與附圖2~6中任一所示的描述一樣。
全文摘要
一種具有端面(2A)的集成光波導(dǎo)(2),端面(2A)設(shè)置在寬度大于波導(dǎo)(2)的端部上,如以T形棒(28)的形式設(shè)置在波導(dǎo)(2)的端部,由此,在用于形成端面(2A)的制造過程如蝕刻產(chǎn)生的圓化效應(yīng)不會影響透過大部分光的端面(2A)的部分的平面度。T形棒(2B)最好傾斜,使得端面(2A)的法線與波導(dǎo)(2)的光軸傾斜,從而減少背反射。多條波導(dǎo)(6、7、8)可以終止在一個(gè)公共T形棒(6B)中。
文檔編號G02B6/12GK1305598SQ9980723
公開日2001年7月25日 申請日期1999年4月26日 優(yōu)先權(quán)日1998年6月12日
發(fā)明者A·G·里克曼, A·P·R·哈平 申請人:布克哈姆技術(shù)公共有限公司