CN102414592B - 对光学器件的热调谐 - Google Patents

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Abstract

描述了光学器件、光学器件阵列，以及用于制造光学器件或阵列的实施例。此光学器件在衬底(诸如硅)上实现，并包括带有对于周围外部环境的高热阻以及对于局部加热器的低热阻的热可调谐的光波导。具体而言，通过电极以及通过衬底与从光学器件中的加热器到外部环境的热损耗路径相关联的热阻增大，而光波导和加热器之间的热阻减小。

Description

对光学器件的热调谐
技术领域
本发明涉及传送光信号的技术。更具体地说，本发明涉及具有可热调谐的光波导的光学器件。
背景技术
波分复用(WDM)广泛用于在公共的光波导上，以不同的载波波长传送调制数据。WDM能够克服光纤拥塞，光纤拥塞是包括每根光纤一个通道的并行光收发器的光模块中的潜在问题。特别地，通过显著减少每个光模块的光纤数，WDM复用能够简化光模块，从而降低其成本和尺寸。
在密集WDM(DWDM)中，使用相邻波长的窄间距。这一般是通过把数据直接调制到高度稳定的光载波上，随后把多个载波结合到光纤中实现的。DWDM允许在给定波段内容纳大量的通道，从而提供较高的性能。
在DWDM中，各种光学器件被用作：调制器、多路复用器(比如插入滤波器)，多路分解器(比如分出滤波器)，滤波器和交换机。为了补偿制造变化，温度变化和/或激光波长漂移，一般相对于给定通道的特定波长，对这些光学器件调相。取决于系统要求，需要至少180°的调谐范围。
热调谐是一种流行的调谐技术，因为它提供产生较大相移的能力。现有的热调谐技术包括直接加热(由光波导中的掺杂实现)和间接加热(其中加热器邻近光波导)。通常，与间接加热相比，直接加热技术能量效率更高，不过会阻碍光波导执行另外的功能(由于关于掺杂密度的约束)，并且归因于自由载流子吸收(它会降低光谐振器的品质因数)，直接加热会引入额外的光损失。
原则上，可在硅衬底上制造光学器件，因为硅为光通信带来许多益处。例如，硅和二氧化硅之间的高折射率对比度可用于产生亚微米波导，以封闭与单模光纤相比，空间密度高多达100倍的光。此外，通过利用绝缘体上硅(SOI)技术，硅波导可在四面都被二氧化硅环绕，这使低损耗的片上波导和有源器件(比如探测器和调制器)更容易。硅基光学器件可用于实现供WDM通信之用的各种光学组件。这些硅基光学器件提供各种优点，包括：小型化，低能量调制，在硅中与其它器件一体化的能力，和/或利用大型的现有硅生产基础设施的能力。
不幸的是，存在与硅基光学器件相关的许多问题。一个值得注意的问题是硅的热导率高。尽管这有助于消除电路散发出的热能，不过会使热调谐硅基光学器件更加困难。特别地，由于硅基光学器件的工作波长(比如光谐振器的谐振波长)极大地取决于温度，因此，一般利用直接加热或间接加热改变硅基光学器件的工作温度，调谐工作波长。不过，硅的高热导率导致与周围环境的过度热耦合。从而，硅基光学器件的热调谐常常消耗不成比例的大量能量(通常，对180°的相移来说，50-100mW)。这种高功耗会抵消硅带来的优点，使得更难以使用硅基光学器件在计算系统中(尤其是在具有光学器件的多个实例的系统中)实现光通信(例如，WDM)。
从而，需要一种没有上述问题的能够热调谐的光学器件。
发明内容
本发明的一个实施例提供光学器件，所述光学器件包括：衬底、沉积在衬底上的中间层、沉积在中间层上的半导体层(包括热可调谐的光波导)，以及沉积在半导体层上的顶层。此顶层包括从顶层的上表面到与半导体层邻近的顶层的下表面的一个或多个通孔。此外，光学器件包括电耦合到半导体层的沉积在顶层和一个或多个通孔中的电极。
注意，中间层和顶层可以是电绝缘体(例如，具有比硅低的导电率)和具有低光学折射率和低热导率的介电材料(例如，具有比硅低的热导率和光学折射率)。此外，衬底、中间层和半导体层可以构成绝缘体上硅(SOI)技术。
另外，中间层可在光波导下相对于中间层的其他部分更厚。
对光波导中的半导体层的掺杂可以定义便于对光波导的热调谐的加热器。此外，对于光波导中的180°相移，加热器功率消耗可以小于10-20mW。在某些实施例中，对光波导中的半导体层的掺杂沿着光波导的轴(如对称轴或主轴)，在第一种类型的区域和第二种类型的区域之间交替，其中，第一种类型的区域具有比第二种类型的区域低的对半导体层的掺杂，从而降低光波导中的光损耗。
注意，对光波导的中央区域中的半导体层的掺杂可以小于对围绕光波导的横向区域中的半导体层的掺杂，从而，降低光波导中的光损耗。此外，光波导还可包括顶部部分和底部部分，可以只在光波导的底部部分对半导体层进行掺杂，从而降低光波导中的光损耗。
在某些实施例中，电极的某些部分可以具有比电极的剩余部分低的热导率，从而，通过降低从外部环境到光波导的热耦合，来降低与对光波导的热调谐相关联的功率消耗。这些电极部分可包括氧化铟锡(或带有高导电率和低热导率的另一种材料)。
在某些实施例中，电极被配置成降低沿着大致垂直于光波导的轴的方向的光波导的平面中的热流。例如，电极可以通过半导体层中的多个区域热耦合到光波导，所述多个区域具有比与所述区域一体化的其他区域更低的热导率。此外，给定区域可以具有轴(诸如对称轴或主轴)，该轴大致垂直于半导体层的平面中的光波导的轴(例如，在垂直线的15°内)。注意，对给定区域中的半导体层的掺杂可以超出对光波导中的半导体的掺杂，从而，通过降低从外部环境到光波导的热耦合，来降低与对光波导的热调谐相关联的功率消耗。例如，对区域中的半导体层的掺杂可以是对光波导中的半导体层的掺杂的至少10倍。另外，给定区域的宽度可以至少五倍小于沿着光波导的轴的区域的周期性。
附图说明
图1是图解说明按照本发明的一个实施例的可调谐光学器件的方框图。
图2是图解说明按照本发明的一个实施例的可调谐光学器件的方框图。
图3A是图解说明按照本发明的一个实施例的可调谐光学器件的方框图。
图3B是图解说明按照本发明的一个实施例的可调谐光学器件的方框图。
图4是图解说明按照本发明的一个实施例的可调谐光学器件的方框图。
图5是图解说明按照本发明的一个实施例的可调谐光学器件的方框图。
图6A是图解说明按照本发明的一个实施例的可调谐光学器件的方框图。
图6B是图解说明按照本发明的一个实施例的可调谐光学器件的方框图。
图7A是图解说明按照本发明的一个实施例的可调谐光学器件的方框图。
图7B是图解说明按照本发明的一个实施例的可调谐光学器件的方框图。
图8是图解说明按照本发明的一个实施例的可调谐光学器件的方框图。
图9是图解说明按照本发明的一个实施例的制造光学器件的处理的流程图。
注意在附图中，相同的附图标记表示对应的部分。
具体实施方式
提供下述说明是为了使本领域的技术人员能够实现和使用本发明，下述说明是在特定的应用及其要求的上下文下进行的。对本领域的技术人员来说，对所公开实施例的各种修改是显而易见的，这里定义的一般原理可适用于其它实施例和应用，而不脱离本发明的精神和范围。从而，本发明并不局限于所示的实施例，相反应被赋予与这里公开的原理和特征一致的最宽广的范围。
下面说明光学器件，光学器件的阵列，和制造所述光学器件或阵列的技术的实施例。光学器件是在衬底(比如硅)上实现的，并包括带有对于周围外部环境的高热阻以及对于局部加热器的低热阻的热可调谐的光波导。具体而言，通过电极以通过衬底与从光学器件中的加热器到外部环境的热消散路径相关联的热阻增大，而光波导和加热器之间的热阻减小。
通过降低光波导和外部环境之间的热耦合，可用与现有硅基光学器件相比，明显小得多的功耗(例如，低10-100倍的功耗)，热调谐光学器件。功耗的降低可便于实现使用通道间隔约50GHz的DWDM的系统，以及包括光互连的高性能计算系统。此外，在这些系统中，光学器件可以：减少组件的数目，降低成本，和/或增大可靠性。
现在说明包括光波导的光学器件的实施例。在硅上实现的光波导的热调谐通常以硅的折射率随着温度而升高为基础。通过改变光波导中的温度，能够调整所述折射率，以及光波导中的传播激光的光相位(与折射率成比例)。为了实现高效的热调谐，需要对于可获得的加热器功率，使光波导中的温度变化达到最大。
图1是图解说明可调谐光学器件100的横截面视图的方框图。该光学器件包括：衬底110，沉积在衬底110上的中间层112，和沉积在中间层112上的半导体层114。所述半导体层包括可热调谐的谐振光波导，如p/n结116所示(如图2中所示，可用环形调制器结构实现光波导，以致图1中所示的p/n结116的两部分实际上是一个连续结构的一部分)。该光波导的谐振波长是p/n结116的温度的函数。该光波导可包含在各种光学组件中，比如：光滤波器，光多路复用器，光多路分解器和光分插器。
在光学器件100中，中间层112被部分蚀刻，从而在半导体层114和衬底110之间产生一个或多个间隙118。例如，可通过去除中间层112的牺牲部分，制造所述一个或多个间隙118。可利用化学蚀刻工艺去除所述牺牲部分，化学蚀刻工艺通过从半导体层114的顶部延伸到与中间层112相邻的半导体层114的底部的一个或多个通孔122，接触中间层112。
从而，一部分的半导体层114被底切，自支撑地位于一个或多个间隙118之上，半导体层114的中央部分由中间层112的剩余的中央部分支撑。注意，所述一个或多个间隙118减小半导体层114和衬底110之间的热耦合。如果在光波导中或者邻近光波导，在半导体层114的自支撑(free-standing)部分上实现加热器124，那么与光波导的热调谐相关的功耗被降低，因为所述一个或多个间隙118的热阻大于中间层112的热阻(10倍以上)(从而允许在该界面两侧施加和保持更大的温差)。例如，在该光波导中，对180°相移来说，加热器的功耗可以小于10-20mW(至少比现有的光学器件低2.5-5倍)。
在一个例证实施例中，衬底110包括硅，中间层112包括氧化物(比如二氧化硅)，和/或半导体层114包括硅。于是，衬底110，中间层112和半导体层114可构成绝缘体上硅(SOI)技术。此外，硅半导体层114的厚度可为0.5微米，二氧化硅中间层的厚度为0.001-10微米。另外，所述一个或多个间隙118的侧壁可被热氧化，以避免散射损失。
注意，一个或多个间隙118中的空气具有与二氧化硅(1.4W/m-K)相比，低得多的热导率(约0.02W/m-K)，这能够以10x的因子(factor)降低相对于衬底110的热发散。在一些实施例中，从所述一个或多个间隙118中至少部分除去空气，以进一步增大热阻。例如，利用吸气剂，并且随后密封所述一个或多个通孔122，可实现软真空。
与加热器124和/或光波导的电连接可以利用半导体层114的中央部分和一个或多个电源触点(示于图2和3中)之间的一个或多个可选的空气桥电耦合120实现。不过，在其它实施例中，半导体层114的中央部分和所述一个或多个电源触点之间的一个或多个电连接可出现在中间层112的剩余的中央部分中。例如，加热器124(比如无源电阻或有源器件)可以位于中间层112的剩余的中央部分中。这样的非底切区域具有相对于光波导的低热阻，和相对于光学器件100的外部环境的高阻抗。
在一些实施例中，在光波导内实现电阻加热(代替利用非常接近于光波导的加热器，比如加热器124)。例如，在光波导中可以集成一个或多个加热元件，可使量受控的电流从调谐电路流到这些加热元件。不过，归因于自由载流子吸收，通过掺杂光波导来实现所述一个或多个加热元件会增大光损失，这些降低谐振器器件的品质因数。
注意，光学器件100可包括图1中所示结构的多个实例。例如，可以有在半导体层114中实现的光波导阵列，借助间隙(比如所述一个或多个间隙118)，使每个光波导至少部分与衬底110热隔离。在这种情况下，这些间隙还减小阵列中的光波导之间的热耦合，从而减小或消除热串扰。
此外，可以单独编程阵列中的光波导的温度，以致一个或多个光波导可具有与阵列中的其它光波导不同的温度。于是，在光波导(或者更一般地，光学组件)的阵列中，可以使用加热器和/或加热元件在整个阵列内产生任意的可编程的热分布曲线，或者产生必要的调谐、调制和/或其它功能。一旦加热器或加热元件被接通，就可选择每个加热器或加热元件的功率，以使每个谐振器件的温度升高适当的量，从而达到在期望范围中的工作温度。此外，温度控制机构可包括偏置温度控制。
在一些工作条件下，阵列的绝对波长范围可能漂移。如果环境温度变化，或者如果存在衬底110的温度的一定整体变化，那么会发生所述漂移。不过，即使在这种情况下，光波导的谐振波长的主动热管理仍将产生和保持正确的波长，只要芯片不会经历热耗散。如果还使用主动冷却控制和使衬底110的整体温度保持在预定水平，那么可显著降低这种可能性。
图2是图解说明包括光波导210的可调谐光学器件200的顶视图的方框图。光波导210-1位于间隙(用阴影线区域表示)之上，由中间层112(图1)的剩余部分214支撑。注意，在所述剩余部分214的四边中的三边，蚀刻本实施例中的中间层112(图1)。
光波导210-1的工作偏置可以经空气桥电耦合，比如可选的电耦合120(图1)，由高掺杂、低电阻的电调制器触点212提供。注意，这些调制器触点也可用于把热和/或电流从包括一个或多个波导的芯片传导到相关的激光元件。
对于使中间层112(图1)的部分蚀刻更容易的一个或多个通孔122(图1)，可以使用各种结构。在一些实施例中，在衬底110(图1)中实现通孔(或开孔)。图3A是图解说明具有内孔310的可调谐光学器件300的底视图的方框图，图3B是图解说明具有外孔360的可调谐光学器件350的底视图的方框图。可通过把硅衬底干法蚀刻到0.1-0.5微米的厚度，构成这些开孔。随后，通过除去硅，以暴露一部分的中间层112(图1)，可形成所述开孔。
内孔310(图3A)可提供更对称的底切，可避免光波导中的不连续性(包层/无包层)，这可降低光损失。不过，外孔360可提供衬底110(图1)和半导体层114(图1)之间的更大热阻。这两个开孔结构都允许在没有空气桥的情况下确定电连接的路线。
在诸如光学器件100(图1)之类的光学器件中，一般存在三种散热途径：第一种途径通过有源半导体层114(图1)，把热量散逸到电连接；第二种途径通过中间层112(图1)，把热量散逸到衬底110(图1)；和第三种途径通过在半导体层114(图1)之上的顶层，把热量散逸到空气中(这一般可以忽略)。注意，光波导中的温度变化与所有散热途径中的热阻成比例。由于第三种途径一般可以忽略，因此为了使温度变化达到最大，需要增大第一种和第二种途径的热阻。
光学器件100(图1)提供一种增大第二种途径的热阻的技术。现在说明增大第一种和第二种途径的热阻的其它技术，这些技术可以单独使用和/或相互结合使用，以及结合图1中所示的技术使用。通过结合所有这些技术，光学器件中的光波导和外部环境之间的热阻可被增大一个量级以上。这能够使在光波导的调谐期间消耗的功率降低一个量级。另外，也能够使由自由载流子吸收引起的光波导中的光损失降低不止4倍。从而，这些技术能够显著降低包括光互连的WDM系统和计算系统中的硅基光学器件的功率预算。
图4是图解说明可调谐光学器件400的横截面视图的方框图。该光学器件包括：衬底410，沉积在衬底410上的中间层412，沉积在中间层412上的半导体层(它包括可热调谐的光波导414)，和沉积在半导体层上的顶层416。所述顶层包括从顶层416的上表面到顶层416的下表面的一个或多个通孔，顶层416的下表面邻近半导体层。此外，光学器件400包括沉积在顶层416上和在所述一个或多个通孔中的电极418，所述电极418通过触点420，与半导体层中的光波导414电耦合。
通过在电极418-2和418-4的各个部分中使用与其余的电极418-1和418-3相比，热导率较低(即，热阻较高)的材料，可增大第一种途径的热阻，从而通过减小从外部环境到光波导414的热耦合，降低与光波导414的热调谐相关的功耗。例如，电极418-2和418-4的各个部分可包括氧化铟锡(ITO)，或者具有高电导率和低热导率的另一种材料。ITO导电性高，光学透明，并且具有很低的热导率(小于10W/m-K，与硅的163W/m-K和铜的401W/m-K相比)。这能够使第一途径中的热阻增大不止10倍。
注意，中间层412和顶层416可以是具有低折射率和低热导率的电绝缘体和介电材料。此外，衬底410，中间层412和半导体层可构成SOI技术。
另外，在光波导414的中央区域中的半导体层可被掺杂(例如，利用注入)，以限定使光波导414的热调谐更容易的加热器(另一方面，可以使用独立的加热器，比如图1中的加热器124)。对光波导中的180°相移来说，加热器的功耗可以小于10-20mW。
在一些实施例中，光波导414中的半导体层的中央区域(比如由隐失波的近似横向范围限定的区域)的掺杂可以小于环绕光波导414的横向区域中的半导体层中的掺杂，从而减小光波导414中的光损失，和降低沿着第二种途径的热耗散。例如，底部中央区域422和顶部中央区域424中的掺杂可以为1017/cm3，横向区域426中的掺杂可以为1018/cm3。不过，在一些实施例中，光波导414的底部中央区域422(而不是顶部中央区域424)被掺杂，从而进一步减小光波导414中的光损失。注意，光波导414的中央区域可以为0.5微米宽，横向区域426可以为2微米宽。
如图5中所示，图5是图解说明可调谐光学器件500的横截面视图的方框图，在一些实施例中，在光波导414之下的中间层412的厚度510-2大于中间层412的横向区域的厚度510-1。通过增大该厚度，可增大第二种途径的热阻。注意，通过把氧原子注入在光波导414之下的硅衬底410中，可增大所述厚度。随后，可以热氧化一层衬底410，以增大厚度510-2。
图6A是图解说明可调谐光学器件600的顶视图的方框图。在光学器件600中，借助半导体层中的多个区域614，使光波导414(它包括具有宽度626的中央肋条610，和总宽度624)与电极612热耦合，区域614具有比和区域614一体化的其它区域616更高的电导率。在除氧化铟锡之外的材料中，这种更高的电导率常常伴随更高的热导率。为了解决这个问题，在一些实施例中，选择电极材料和/或形状，以在不显著增大电极电阻的情况下，降低热导率。
在半导体层的平面中，区域614可具有与光波导414的对称轴或主轴(穿过质心)近似垂直(例如，在垂直线的15°范围内)的对称轴或主轴(穿过质心)。虽然用矩形区域图解说明区域614，不过，在其它实施例中，可以使用各种形状，比如之字形线和/或非对称形状。
半导体层中的区域614可具有比区域616和光波导414高的掺杂。在一个例证实施例中，区域614具有大10倍的掺杂，比如1020/cm3。此外，区域614的宽度618可以至少比区域614的周期(period)622小5倍。在一个例证实施例中，区域614具有0.1微米的厚度，1微米的宽度618，和2-3微米的长度620。此外，在相邻区域614之间，存在9微米的间距。这种结构可以使第一种途径中的热阻增大一个量级，也可增大第二种途径中的热阻(归因于向下热传导的面积的减小)。
如为图解说明可调谐光学器件650的顶视图的方框图的图6B中所示，在一些实施例中，光波导414中的半导体层的掺杂在第一种掺杂区660-1和第二种掺杂区660-2之间交替，第一种掺杂区660-1中的掺杂高于第二种掺杂区660-2中的掺杂。例如，第一种掺杂区660-1可被掺杂，而第二种掺杂区660-2可不被掺杂。这种交替掺杂分布减小光波导中的光损失，可降低沿着第二种途径的热耗散。另外，中央肋条610可不被掺杂或者轻微掺杂。
在关于前述实施例的变形中，可利用双SOI技术，在与光波导414分离的层中实现加热器。这示于图7A中，图7A是图解说明可调谐光学器件700的横截面视图的方框图。在光学器件700中，在借助中间层712与光波导414分离的半导体层710(比如硅)中实现加热器(比如图1中的加热器124)(另一方面，半导体层710可以是导电聚合物或者电介质，比如氮化硅)。例如，可通过把在光波导414之下的半导体层710掺杂到1018/cm3，实现加热器。注意，中间层712可以是0.5微米厚的电绝缘体，所述电绝缘体是具有低热导率的电介质材料(比如二氧化硅)。
功能性的这种空间分离可结合直接加热和间接加热的优点。特别地，光学器件700中的光波导414和中间层712可提供自由载流子光损失减小的有效光约束。另外，在光波导414中可以实现另外的功能。注意，半导体层710中的加热器和光波导414之间的热传递可通过电极414发生，这种热传递非常高效。例如，热传递可用中间层712中的通孔中的电极418的一部分传递。此外，中间层412可减小半导体层710中的加热器和衬底410之间的热传递。
此外，半导体层710中的加热器的宽度714可大于光波导414的宽度716。这种几何结构可使加热器和光波导414之间的热传递更容易。从而，对光波导414中的180°相移来说，光学器件700中的加热器的功耗可以小于10-20mW。
通过底切中间层412(利用图1中所示的技术)，可以进一步降低对衬底410的热传递。这示于图7B中，图7B是图解说明可调谐光学器件750的横截面视图的方框图。特别地，在位于半导体层710中的加热器的至少一部分之下的中间层412中，存在间隙760。注意，可在形成欧姆触点，并通过环绕金属壁保护中间层712之后，进行底切蚀刻。
在一些实施例中，半导体层710和光波导414的纵向顺序被反转。这示于图8中，图8是图解说明可调谐光学器件800的横截面视图的方框图。在这些实施例中，半导体层710可包括多晶硅或非晶硅。
光学器件100(图1)，200(图2)，300(图3A)，350(图3B)，400(图4)，500(图5)，600(图6)，700(图7A)，750(图7B)和/或800可包括更少的组合或者另外的组件。此外，尽管这些光学器件被图解表示成具有许多不连续的部件，不过图1-8是可能存在的各种特征的功能描述，而不是这里描述的实施例的结构示意图。从而，在这些实施例中，两个以上的组件可被组合成单个组件，和/或可以改变一个或多个组件的位置。
本领域的技术人员知道，可以使用各种制造技术制造图1-8中的光学器件。另外，虽然前述实施例图解说明光学器件的单个实例，不过可在包括多个实例的阵列中实现任意前述实施例。
注意，当电调谐光波导时，也可使用光学器件的实施例。在这些实施例中，仍然重要的是使光波导与其外部环境热隔离。
一个或多个这些光学器件可包括在多芯片模块(MCM)(比如交换机或处理器)中，和/或包括MCM的系统中。MCM可包括芯片模块(CM)的阵列，或者单芯片模块(SCM)，给定的SCM可包括至少一个半导体裸片。注意，MCM有时称为“宏芯片”。此外，半导体裸片可利用电磁耦合信号的邻近通信(称为“电磁邻近通信”)，比如电容耦合信号，和/或光信号的邻近通信(分别称为“电邻近通信”和“光邻近通信”)，与其它半导体裸片，CM，SCM和/或MCM中的器件通信。在一些实施例中，电磁邻近通信包括感应耦合信号和/或传导耦合信号。
MCM的实施例可以用在各种应用中，包括：VLSI电路，通话系统，存储区域网，数据中心，网络(比如局域网)，和/或计算机系统(比如多核芯处理器计算机系统)。例如，MCM可包含在与多处理器刀片耦接的底板中，或者MCM可耦接不同种类的组件(比如处理器，存储器，I/O装置，和/或外围设备)。在一些实施例中，MCM实现下述功能：交换机，集线器，桥接器和/或路由器。
注意，计算机系统可包括(但不限于)：服务器，膝上型计算机，个人计算机，工作站，大型计算机，刀片，企业计算机，数据中心，便携式计算设备，巨型计算机，网络附加存储器(NAS)系统，存储区域网(SAN)系统，和/或另外的电子计算设备。此外注意，特定的计算机系统可以在一个位置，或者可以分布在多个地理上分散的位置。
现在说明制造光学器件，比如光学器件100(图1)的处理的实施例。图9是图解说明制造光学器件的处理900的流程图。在该处理期间，包括衬底、沉积在衬底上的中间层和沉积在中间层上的半导体层的三层结构中的半导体层的厚度被减小(910)。随后，打开从半导体层的顶部延伸到半导体层的底部的一个或多个通孔(912)，所述半导体层的底部邻近中间层。之后，除去中间层的牺牲部分，以致一部分的半导体层自支撑地位于半导体层和衬底之间的间隙之上(914)。注意半导体层的另一部分由中间层的剩余部分支撑。此外，限定大体上置于所述间隙之上的半导体层中的可热调谐光波导(916)，从而降低与光波导的热调谐相关的功耗。
在处理900的一些实施例中，可存在另外的或者较少的操作。此外，操作的顺序可被改变，和/或两个以上的操作可被结合成单一操作。
上面只是出于举例说明的目的，描述了本发明的实施例。上述说明不是详尽的，也不意图把本发明局限于公开的形式。因而，对本领域的技术人员来说，许多修改和变化是显而易见的。另外，上面的公开内容并不意图限制本发明。本发明的范围由附加的权利要求限定。

Claims (13)

1.一种光学器件，包括：
衬底；
沉积在所述衬底上的中间层；
沉积在所述中间层上的、包括热可调谐的光波导的半导体层；
沉积在所述半导体层上的顶层，所述顶层包括从所述顶层的上表面到与所述半导体层邻近的所述顶层的下表面的通孔；以及
沉积在所述顶层上的电极(418-1，418-3)和沉积在所述通孔中的电极(418-2，418-4)，所述沉积在所述顶层上的电极和所述沉积在所述通孔中的电极(418-1，418-3，418-2，418-4)电耦合到所述半导体层，其中，沉积在所述通孔中的电极(418-2，418-4)具有比沉积在所述顶层上的电极(418-1，418-3)低的热导率，由此通过降低从外部环境到所述光波导的热耦合，来降低与对所述光波导的热调谐相关联的功率消耗；
其中，沉积在所述通孔中的电极(418-2，418-4)包括氧化铟锡。
2.如权利要求1所述的光学器件，其中，对所述光波导中的所述半导体层的掺杂定义便于对所述光波导的热调谐的加热器。
3.如权利要求2所述的光学器件，其中，对于所述光波导中的180°相移，所述加热器的功率消耗小于20mW。
4.如权利要求1所述的光学器件，其中，所述中间层在所述光波导下比所述中间层的其他部分厚。
5.如权利要求1所述的光学器件，其中，所述衬底、所述中间层和所述半导体层包括绝缘体上硅技术。
6.一种光学器件，包括：
衬底；
沉积在所述衬底上的中间层；
沉积在所述中间层上的、包括热可调谐的光波导的半导体层；
沉积在所述半导体层上的顶层，所述顶层包括从所述顶层的上表面到与所述半导体层邻近的所述顶层的下表面的通孔；以及
沉积在所述顶层上的电极和沉积在所述通孔中的电极，所述沉积在所述顶层上的电极和所述沉积在所述通孔中的电极电耦合到所述半导体层，其中，所述沉积在所述通孔中的电极被配置成降低沿着近似垂直于所述光波导的轴的方向的光波导的平面中的热流；
其中，所述沉积在所述通孔中的电极通过所述半导体层中的多个区域(614-1，614-2)热耦合到所述光波导，所述多个区域(614-1，614-2)具有比与所述多个区域(614-1，614-2)一体化的其他区域(616-1，616-2)低的热导率；
其中，所述多个区域(614-1，614-2)各自的轴近似垂直于所述半导体层的平面中的所述光波导的轴；以及
其中，对所述多个区域(614-1，614-2)中的所述半导体层的掺杂超出对所述光波导(414)中的所述半导体层的掺杂，由此通过降低从外部环境到所述光波导的热耦合，来降低与对所述光波导的热调谐相关联的功率消耗。
7.如权利要求6所述的光学器件，其中，对所述光波导中的所述半导体层的掺杂定义便于对所述光波导的热调谐的加热器。
8.如权利要求7所述的光学器件，其中，对所述光波导中的所述半导体层的所述掺杂沿着所述光波导的轴，在第一种类型的区域和第二种类型的区域之间交替；以及
其中，所述第一种类型的区域具有比所述第二种类型的区域低的对所述半导体的掺杂，由此降低所述光波导中的光损耗。
9.如权利要求7所述的光学器件，其中，对于所述光波导中的180°相移，所述加热器的功率消耗小于20mW。
10.如权利要求6所述的光学器件，其中，对所述区域中的所述半导体层的掺杂至少是对所述光波导中的所述半导体层的掺杂10倍大。
11.如权利要求6所述的光学器件，其中，所述中间层在所述光波导下更厚。
12.如权利要求6所述的光学器件，其中，所述衬底、所述中间层和所述半导体层包括绝缘体上硅技术。
13.光学器件的阵列，包括如权利要求1-12中任一项所述的光学器件。
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