CN103384843A

CN103384843A - 用于偏振光源的光波导衰减器

Info

Publication number: CN103384843A
Application number: CN2012800032270A
Authority: CN
Inventors: R·A·怀斯; T·索那汉拉
Original assignee: Hoya Corp USA
Current assignee: Hoya Corp USA
Priority date: 2012-02-14
Filing date: 2012-11-17
Publication date: 2013-11-06
Also published as: WO2013122638A1; US20130315525A1; US8995813B2; JP2015509614A

Abstract

一种光学设备，包括：波导衬底；形成在衬底上的光学包层；形成在包层中的波导芯区；形成在包层中的光吸收层；以及线偏振光源。波导芯区包括其衰减段，并且吸收层形成在芯区的衰减段附近。芯区和包层被布置为形成支持传播光模式的光波导。吸收层位于芯区的衰减段附近，以便在空间上与光模式的一部分重叠。重叠的程度使得对于线偏振光信号以该光模式沿光学芯区的衰减段的传播具有设计好的每单位距离光损耗水平，而基本上不改变光信号的偏振态。

Description

用于偏振光源的光波导衰减器

相关申请

本申请要求于2012年2月14日以Rolf A.Wyss与ToshiakiSonehara的名义提交的美国临时申请No.61/598,452的利益，所述临时申请全文通过引用结合于此。

技术领域

本公开的领域涉及包括光源的光学器件，其中光源发射沿光波导传播的光信号。特别地，在此描述了在波导衬底上的光波导附近采用光吸收器来衰减光源的线偏振输出的设备和方法。

背景技术

用于光电器件的一种常见配置包括在其上形成有一个或多个光波导的衬底及至少一个光源，其中光源被放置为（有可能是安装在衬底上）使其光输出信号的至少一部分沿衬底上的一个或多个光波导传播。这样发射的光信号以在两个横向维度上被充分限制的对应导波光模式沿光波导传播。

在许多情况下，标准光源（例如，激光二极管）被结合到组装的光电器件中；这种标准光源可以是由组装光电器件的同一制造商制造的，或者可以从不同的制造商或OEM光源厂商获得。在有些情况下，标准激光二极管的最佳工作输出功率大于光电器件中所允许的或者期望的最大光信号功率（例如，为了获得期望的产品规格或者为了遵循既定的工业标准）。通过把驱动电流减小到不充分高于其激射阈值电流的水平而以减小的输出功率运行激光二极管，可能会降低激光输出可被调制的最大速度或频率，或者可能会减小上升时间或者在经调制波形的上升沿引入定时抖动。以减小的电流工作还可能引入光谱变化、功率波动或者其它不期望的波动或不稳定，或者可能为了维持固定的消光比而需要对DC激光器偏置电流或调制电流幅度的更精确控制。

重新设计激光二极管以便在较低的输出功率最佳地运行，或者重新采购商家的激光二极管以便用以较低输出功率工作的不同激光二极管来代替它，在技术和商业两方面都可能导致显著的成本、风险或代价。一种更直接的方法可以包括有意把光损耗元件引入到光波导中，以在光信号离开激光二极管之后减小传播的光信号的功率水平。以这种方式，标准激光二极管或者其它光源可以工作在其最佳功率水平，但是通过光损耗元件后，该输出功率仅有期望的一部分传播。

发明内容

当参考在附图中说明并且在以下说明书或所附权利要求中公开的示例性实施例时，关于利用光吸收器衰减在波导中传播的线偏振光信号的目的和优点会变得明显。

提供该概述是为了以简化的形式介绍在以下具体实施方式中进一步描述的概念的精选。该概述不是要确立所保护主题的关键特征或本质特征，也不是要用于帮助确定所保护主题的范围。

附图说明

图1至3是包括光源、光波导和光吸收层的光学器件的示意性顶视图。

图4和5分别是包括光吸收层的示例性光波导的示意性横向和纵向剖面图。

图6至10是波导芯区附近的光吸收层的各种示例性布置的示意性顶视图。

图11是对于波长与间隔区距离D（用“Spc”表示）的几种组合，作为变化的芯区宽度的函数所计算的10μm宽金属衰减器层的模式损耗系数α的曲线图。

图12是对于波长与间隔区距离D（用“Sp”表示）的几种组合，作为金属厚度的函数所计算的10μm宽金属衰减器层的模式损耗系数α的曲线图。

图13是对于波长与芯区宽度的几种组合，作为间隔区距离D的函数所计算的10μm宽金属衰减器层的模式损耗系数α的曲线图。

图14A和14B分别是对于如图7布置的金属波导衰减器，作为衰减器进入角

和衰减器长度的函数的透射和背向反射的曲线图。

图15A和15B分别是对于如图8布置的金属波导衰减器，作为衰减器进入角

和衰减器长度的函数的透射和背向反射的曲线图。

图16A和16B分别是对于如图7和8布置的金属波导衰减器，作为衰减器进入角

和衰减器长度的函数的背向反射的曲线图。

本公开中所述的实施例仅仅是示意性地示出的，而且不是所有特征都可能完全具体地或者以适当的比例示出。为了清晰，某些特征或结构可能相对于其它的夸大了。诸如垂直、水平、上方、下方、侧向等的描述词是相对于波导衬底的平面定义的，其中波导衬底的平面被认为是水平的而且位于芯区和包层下方。附图不应当被视为成比例的。所示出的实施例仅仅是示例性的，而且不应当被认为是限制说明书或所附权利要求的范围。

具体实施方式

如以上所指出的，可能期望在有些光电器件中（i）采用一种光源，当该光源工作在其最佳输出功率范围内时，发出比光电器件中或由光电器件所允许或期望的更多的光信号功率，及（ii）有意地把损耗引入到波导衬底上的光波导中，从而把光信号功率降低到期望或允许的水平，同时光源仍然工作在其最佳范围内。在本公开的示例性实施方式中，携带光信号的光波导中的光损耗元件包括光吸收金属膜，该金属膜被放置为衰减沿光波导传播的光信号。

光波导一般是在在衬底上生长、沉积或以别的方式形成的一层或多层合适的芯区或包层材料中形成的；这些层可以统称为光波导层。波导衬底充当对光波导层的结构支撑。严格地说，在光波导层中形成波导的时候，它们在这里也可以（等效地（即使稍微不那么精确））称为在波导衬底上形成。光源可以直接安装在波导衬底上，或者经由一个或多个光波导层安装在波导衬底之上，而且可以任何合适的方式配置和放置，以用于把其光输出信号的至少一部分发射到在光波导层中形成的波导之一中。另选地，光源可以位于其它地方（即，不安装到衬底上），而且其光输出信号的至少一部分可以被任何合适的光学布置（例如，使用透镜）输送以被发射为沿光源波导40传播。对光波导层中的一个或多个的空间选择性处理（通过材料的沉积、去除或者变更）定义了光波导；这些处理后的层（或者这些层的处理后的区域）在有些情况下可以充当其折射系数稍高于周围层的波导芯区，而那些周围层充当波导包层。一种典型的波导衬底可以包括只具有包层层的区域和除包层层之外还具有一个或多个芯区层的其它区域。在衬底上形成的波导的一些例子（例如，共同拥有的专利号：6,975,798；7,136,564；7,164,838；7,184,643；7,373,067；7,394,954；7,397,995或者7,646,957，或者共同拥有的公开号2010/0092144，这些专利中每个都全文引入作为参考）当中，不同的区域可以存在不同数量的芯区或包层层，而波导一般是由存在特定芯区层集合的那些区域定义的。

图1至3示意性地说明了包括光源99和位于衬底102上的光波导的光学器件的几个例子。光波导是由包层104中的波导芯区106定义的。在所说明的例子中，在单一的包层材料或层104中示出了单个芯区106，但是，在本公开的范围内，任何合适的芯区或包层配置，包括在前面段落中结合进来的引用中所公开的那些配置中的任何一种，都可以采用。光吸收层110示出为位于波导芯区106的一部分的附近，充当光吸收波导衰减器。来自光源99（例如，任何合适类型的激光二极管）的线偏振输出的至少一部分作为光信号10沿波导106朝着衰减器110传播。沿与光信号10相同的方向并且以基本上相同的线偏振态，衰减后的光信号20沿波导106传播通过衰减器110。图2和3中所示出的变型包括布置成从衰减器110之前的光信号10（如图2）或者从衰减器110之后的衰减光信号20（如图3）分离出沿波导107传播的光信号30的耦合器或分光器40。光信号30可以用于任何合适的目的，例如，作为用于光源99的反馈控制的监控信号。所述光学器件可以包括附加波导、分光器或耦合器等的其它合适布置，而仍然位于本公开或所附权利要求范围内。

光波导与光吸收波导衰减器的横向与纵向剖面在图4和5中示意性地说明。光波导包括在波导包层104中形成的波导芯区106，所有这些都位于波导衬底102上。芯区106可以包括单一的材料、单个层、多种材料、或者多个层（连续的或者以别的方式）；同样，包层104可以包括单一的材料、单个层、多种材料、或者多个层（连续的或者以别的方式）。进入的和离开的光信号10和20分别以波导芯区106支持的光模式沿波导传播。这种支持的光模式横向延伸超出了波导芯区106的横向维度。芯区106上方和下方的包层104一般足够厚，从而基本上阻止光信号10和20的一部分损耗到衬底102中或者包层104的顶表面之外。换句话说，包层104足够厚，从而基本上阻止所支持光模式与包层104下方的衬底102或者与和包层104顶表面接触的周围介质90的显著空间重叠。

在一个具体的例子中，芯区106包括位于二氧化硅或掺杂的二氧化硅的包层（n_clad≈1.44–1.48）中的大约2.5μm宽且大约85nm厚的氮化硅（n_core≈1.9–2.1）；衬底102包括硅。在芯区106的上方和下方，包层104的厚度大于例如约6至8μm；假定其足够大的话（如以上所讨论的），则包层厚度不是关键的。为了形成光波导，在任何合适的衬底材料（例如，硅或者其它半导体，熔融的二氧化硅或者结晶石英，各种玻璃质、晶体或陶瓷材料）上，以任何各种合适的空间维度，任何各种合适的芯区和包层材料都可以采用（例如，氮化硅或者氮氧化硅，二氧化硅或者掺杂的二氧化硅，各种光学玻璃）。光吸收波导衰减器可以有利地与根据前面的例子布置的波导一起使用，或者可以根据本公开与其它合适的波导一起实现，而不考虑波导芯区和包层所采用的具体材料、结构或维度。

光吸收波导衰减器包括在包层104中在波导芯区106的一个段（称为芯区106的衰减段）附近形成的光吸收层110。吸收层110可以相对于波导芯区106垂直位移。吸收层110可以在芯区106的上方或下方形成，或者吸收层110可以在芯区106的上方和下方都形成。在不损失一般性的情况下，在这里公开了在波导芯区106的衰减段上方形成单个吸收层110的例子。吸收层110优选地在双侧延伸大大超出波导芯区106所支持的传播光模式的侧向范围；芯区106基本上在双侧限定了所支持的光模式。由于吸收层110的宽度大大超出了所支持光模式的宽度，因此由吸收层110提供的光损耗对于在制造过程中可能出现的器件宽度或侧向位置的器件与器件间差异相对不敏感。

吸收层110一般包括金属层，例如难熔金属、近难熔金属或者其合金；难熔和近难熔金属通常被认为包括铬、钛、钨、钼、铌、钽、铼、钒、锆、铪、钌、锇和铱。任何合适的光吸收金属或合金都可以采用；任何合适的非金属吸收材料也可以采用。在用于光吸收材料的标准当中，选择与用于在衬底102上形成包层104和芯区106所采用的材料与处理条件兼容（例如，对二氧化硅或者掺杂的二氧化硅的良好的附着力，或者在高温（例如，高于900°C）退火的情况下稳定）。

吸收层110被放置成与波导芯区106相距期望的垂直位移距离D。在以上所给出的例子中，二氧化硅包层104中85nm厚且2.5μm宽的氮化硅芯区支持大约2.4μm宽且大约1.2μm高的FWHM（半高全宽）的传播光模式（λ在大约1.3μm与大约1.6μm之间）。可以采用从芯区106位移了位移D的、大约10μm宽且大约0.5μm厚的金属层（例如，铬、钛、钨，或者其它合适的金属或合金），该位移D一般可以在从小于大约0.5μm到大约2μm或更多的范围内变化（对于所示出的示例性波导几何形状是这个范围；位移D的其它范围可以适合其它的波导几何形状）。假定吸收层110的宽度大大超出所支持的光模式的侧向范围，则吸收层110和芯区106的相对宽度不是关键的。这种观察是通过图11中所示出的例示计算来说明的，其中对于波长（1.31μm和1.55μm）和间隔区距离D（1.0μm、1.5μm和2.0μm）的几种组合，为10μm宽的铬金属衰减器层（利用以上给出的垂直维度和芯区及包层材料）计算作为变化的芯区宽度的函数的TE偏振光模式的模式损耗系数α；在那个例子中，α随芯区宽度的变化相对很小。假定吸收层110的侧向位置（相对于芯区106）及宽度在制造过程中可以得到足够好的控制以便提供充分可重现的光衰减水平，则可以采用侧向范围不超过光模式的吸收层110。对于可以用来形成光波导和吸收层110的许多沉积与空间选择性处理技术，通常的情况是给定的垂直位移D可以比吸收层110的给定宽度或侧向位置更精确或者更可重现地获得。

金属衰减器层110的厚度也不是关键的，如图12中所示例示计算的结果所说明的，其中对于波长（1.31μm、1.49μm和1.55μm）和间隔区距离D（0.5μm和1.0μm）的几种组合，为10μm宽的铬金属衰减器层（同样，利用以上给出的垂直维度和芯区及包层材料）计算作为金属厚度的函数的TE偏振光模式的模式损耗系数α。一旦吸收金属层110达到足够的厚度（例如，大约50nm或者大约100nm），铬金属层厚度的进一步增加就基本上不会影响光信号的衰减了；满足或超过该足够厚度的吸收金属层110的任何方便的厚度都可以采用。包括各种材料成分中的一种或多种的一个或多个金属层常常在波导衬底上被采用以用于各种各样的目的，例如，作为导电迹线或者作为结合或焊接垫。可能期望利用相同的材料成分以及沉积和空间选择处理步骤顺序，同时形成这种金属结构和吸收金属层110。吸收金属层110也可以采用那些其它金属结构所需要的无论什么金属层厚度，只要满足或超过那个层的足够厚度就可以。

对于沿光波导传播（由芯区106的衰减段引导）的光信号，每单位距离的光损耗可以通过使用更小的（或更大的）距离D来增加（减小），如由图13中所示例示计算的结果所说明的，其中对于波长（1.31μm和1.55μm）和芯区宽度（1.5μm、2.5μm和3.5μm）的几种组合，为10μm宽的铬金属衰减器层（同样，利用以上给出的垂直维度和芯区及包层材料）计算作为间隔区距离D的函数的TE偏振光模式的模式损耗系数α。可以采用实验观察或者数值模拟来估计或确定合适的垂直位移以得到沿芯区106的衰减段的期望的每单位距离光衰减水平。较大的每单位距离衰减使得可以在波导衬底102上较小的空间内实现波导衰减器的给定总衰减水平，但可能导致沿吸收层110太多的每单位面积能量耗散（有可能造成热不稳定性或损伤）。较小的每单位距离衰减使得吸收层110可以有较大的总光能量耗散，但是实现给定的总衰减水平所需的长度可能占用波导衬底102上太多的空间。

对于波导材料与几何形状的任何给定的组合，可以采用多种合适的吸收层长度与垂直位移来得到期望的每单位距离光损耗，而且这些合适的长度或位移将落入本公开或者所附权利要求的范围。对于以上讨论的例示波导（二氧化硅包层中的氮化硅芯区），可以采用大于大约0.3μm、大于大约0.5μm、小于大约1μm、或者小于大约2μm的间距D，从而得到从大约10cm^-1至几百cm^-1的光损耗系数α（其中透射通过波导衰减器长度L的那部分光信号功率是由exp(-αL)给出的）。这些光损耗水平使得在沿波导从大约10μm长到几百μm长的长度上有例如大约50%到大约95%之间的光信号总衰减。

常规上把金属层放在介电波导的包层上或者包层中在芯区层附近，以提供具有不同线偏振态的光信号的差异性透射。见例如Yamamoto等人的IEEE Journal of Quantum Electronics,Vol.QE-11,page729（1975）或者美国专利号4,359,260（贝尔电话实验室公司）。在这些和其它例子中，相对于以TE模式传播的线偏振光信号，观察到从介电波导芯区层垂直位移的金属层优先衰减以波导所支持的TM模式传播的线偏振光信号。最大化该差异性衰减的芯区与金属层之间的最佳间距可以依赖所使用的金属、芯区的维度及芯区和包层材料的折射率。可以采用这种常规布置来例如阻挡随机或未知偏振态的光信号的一种线偏振态，同时只允许具有正交的线偏振态的光信号透射。在这种光波导偏振器中，常常期望最大化所透射的偏振态的透射，即，该透射的偏振态的衰减是不期望的而且要设法减小、最小化或者完全避免。

在这里公开或保护的光学器件中，光信号10以已知的线偏振态从光源99发出，一般是以波导芯区106支持的一种或多种TE光模式传播，其中该TE光模式以电场基本上平行于衬底102的方式线偏振。光信号10沿波导芯区106朝着金属吸收层110以TE光模式传播，而且衰减后的光信号20沿波导芯区106离开金属吸收层110以TE光模式传播。金属吸收层110的一种新颖用途包括已知线偏振态的光信号的衰减，从而得到该相同线偏振态的衰减后的光信号。与采用其中衰减水平根据输入光信号的随机或未知偏振态而变化的金属层的常规偏振选择性波导相反，金属吸收层110提供沿波导传播的线偏振光信号的基本恒定衰减水平的新且有用的结果。

图6至10是示意性说明用于吸收层110端部的几种布置的顶视图。一旦到达吸收层的第一端部（更准确地说，一旦进入芯区106的衰减段），一般就会有一小部分光信号沿波导反射回来。类似地，一旦到达吸收层110的第二端部（更准确地说，一旦离开芯区106的衰减段），另一小部分光信号可能沿波导106背向反射。沿波导背向反射的光可能是不期望的，例如，导致不期望的到进入的光信号10的源中的光反馈。对于以上讨论的示例性波导和吸收层，对于在吸收层110的端部处基本上与波导轴垂直的吸收层边缘112（如图6），计算出的光信号的总背向反射（从吸收层110的两端）在大约-44dB到大约-49dB之间；干扰效应可以由变化的波长或吸收层长度而观察到。

背向反射光的量可以通过相对于光波导的光轴倾斜吸收层的端部来减少。在一种布置中（图7），吸收层110的每个端部114都包括以角度

远离与光轴垂直的朝向旋转的单个基本上直的边缘；这两个边缘114基本上彼此平行。背向反射随着吸收层边缘114远离法线的旋转增加而减小（例如，在大约30°与大约60°之间小于大约-50dB或者小于大约10^-5，这是对以上讨论的示例性波导和铬吸收层计算出的；见图14A、14B、16A和16B）。干扰效应可以从背向反射相对于长度或进入角

的曲线图中所显示出的振荡行为推断出来。根据需要或者期望，可以采用最小化背向反射的进入角

或者是仅仅把背向反射减小到足够程度的进入角

更大的角度可能或者可能不进一步减小背向反射，而且可能过度地增加吸收层110的整体长度。对于不同的波导（例如，不同的材料或者几何形状）或者不同的吸收层（例如，不同的材料或者间距D），背向反射对角度

的依赖性可能不同；合适的角度

可以根据实验或者通过数值模拟来估计或确定。

在光吸收层110的另一种布置中（图8），吸收层110的每个端部116都包括远离与波导光轴垂直的朝向在相反方向上以角度

旋转的一对基本上直的边缘；每一对都在吸收层110的对应端部116处形成凹V形边缘。相对于图6和7的布置，吸收层边缘116远离法线的旋转减小了背向反射（例如，对于以上讨论的示例性波导和铬吸收层，在大约30°与大约60°之间小于大约-60dB或者小于大约10^- ⁶；见图15A、15B、16A和16B）。相对于图6和7的实施例，背向反射的绝对值和干扰相关行为都减小了（见图16A和16B），因此，在有些情况下，可以对金属衰减器层110有利地采用图8的布置。根据需要或者期望，可以采用最小化背向反射的角度

（对于这个例子，计算得出是大约48°），或者是仅仅把背向反射减小到足够程度（有可能在期望的波长范围上）的角度

如以上所指出的，更大的角度可能过度地增加吸收层110的整体长度。对于不同的波导（例如，不同的材料或者几何形状）或者其它吸收层（例如，不同的材料或者间距D），背向反射对角度

的依赖性可能不同；合适的角度

可以根据实验或者通过数值模拟来估计或确定。

用于光吸收层110的端部的其它布置在图9（每个端部处有单个旋转的边缘，这些边缘彼此不平行）和图10（每个端部处有一对旋转的边缘，构成凸V形边缘）中示意性地说明。用于这些布置的合适角度可以根据实验或者通过数值模拟来估计或确定。根据需要或期望，可以采用最小化背向反射或者仅仅把背向反射减小到足够程度的角度

除了以上所述，以下例子也属于本公开或者所附权利要求的范围。

例子1。一种光学设备，包括：波导衬底；形成在衬底上的光学包层；形成在包层中的波导芯区，该波导芯区包括其衰减段；形成在包层上或者包层中且位于芯区的衰减段附近的光吸收层；及光源，其中：芯区和包层被布置成形成支持一种或多种光模式的光传播的光波导；光源被布置成发射光信号，以使光信号以已知的线偏振态按所述光模式中的一种给定光模式传播；吸收层位于芯区的衰减段附近，从而在空间上与所述给定光模式的一部分在一定程度上重叠，以使得对于光信号以所述给定光模式并以所述已知的线偏振态沿光学芯区的衰减段的传播，光波导呈现出设计好的每单位距离光损耗水平；并且光波导和吸收层被布置成使得当光信号沿光学芯区的衰减段传播时基本上避免光信号的线偏振态的改变。

例子2。如例子1的设备，其中光源位于波导衬底上或者一个或多个波导层上。

例子3。如例子1或者2的设备，其中所述已知的线偏振态是TE偏振态。

例子4。如例子1-3中任何一个的设备，其中所述已知的线偏振态以电场基本上平行于波导衬底的方式偏振。

例子5。如例子1-4中任何一个的设备，其中芯区包括氮化硅或氮氧化硅，而包层包括二氧化硅或掺杂的二氧化硅。

例子6。如例子1-5中任何一个的设备，其中吸收层包括厚度大于大约50nm的金属层。

例子7。如例子1-6中任何一个的设备，其中吸收层包括难熔金属、近难熔金属、或者其合金。

例子8。如例子1-7中任何一个的设备，其中吸收层包括铬、钛、钨、钼、或者其合金。

例子9。如例子1-8中任何一个的设备，其中吸收层位于在芯区上方或下方垂直位移的包层上或者包层中。

例子10。如例子1-9中任何一个的设备，其中芯区与吸收层之间的间距大于光模式垂直尺寸（FWHM）的大约0.2倍、大于大约0.4倍、小于大约2倍、或者小于大约5倍。

例子11。如例子1-10中任何一个的设备，其中芯区与吸收层之间的间距大于大约0.3μm、大于大约0.5μm、小于大约1μm、或者小于大约2μm。

例子12。如例子1-11中任何一个的设备，其中芯区与吸收层之间的间距使得对于光信号以所述光模式沿衰减段的传播，光损耗系数α大于大约10cm^-1、大于大约50cm^-1、小于大约250cm^-1、或者小于大约300cm^-1。

例子13。如例子1-12中任何一个的设备，其中：芯区包括宽度在大约1μm和大约3μm之间而且厚度在大约50nm和大约200nm之间的氮化硅或氮氧化硅；包层包括二氧化硅或掺杂的二氧化硅；吸收层包括厚度大于大约50nm的金属层；金属层包括铬、钛、钨、或者其合金；吸收层位于在芯区上方或下方垂直位移的包层中；芯区与吸收层之间的间距在大约0.3μm和大约1μm之间；并且衰减段的长度在大约10μm和大约300μm之间。

例子14。如例子1-13中任何一个的设备，其中以所述光模式传播通过衰减段的光信号的总光损耗在大约50%和大约95%之间。

例子15。如例子1-14中任何一个的设备，其中吸收层的每个端部包括相对于光波导的光轴以非垂直角度定向的单个基本上直的边缘。

例子16。如例子15的设备，其中所述边缘基本上彼此平行。

例子17。如例子16的设备，其中所述边缘以从垂直入射移位大约30°到大约60°之间的角度定向。

例子18。如例子16的设备，其中沿波导从吸收层的背向反射小于大约10^-5。

例子19。如例子1-14中任何一个的设备，其中吸收层的每个端部包括相对于光波导的光轴以非垂直角度定向的一对基本上直的边缘。

例子20。如例子19的设备，其中每对边缘形成吸收层的凹V形端部。

例子21。如例子20的设备，其中所述边缘以从垂直入射移位大约30°到大约60°之间的角度定向。

例子22。如例子20的设备，其中沿波导从吸收层的背向反射小于大约10^-6。

例子23。如例子19的设备，其中每对边缘形成吸收层的凸V形端部。

例子24。一种用于制造前面任何一个例子的设备的方法，该方法包括：在波导衬底上形成光学包层；在该包层中形成波导芯区，包括形成其衰减段；在包层上或者包层中在芯区的衰减段附近形成光吸收层；以及将光源布置成发射光信号，以使光信号以已知的线偏振态按所述光模式中的一种给定光模式传播。

例子25。一种用于使用前面任何一个例子的设备的方法，该方法包括：从光源发射光信号，以使光信号以所述已知的线偏振态以波导衬底上的光波导所支持的一种或多种光模式之一传播；并且通过让所述已知线偏振态的光信号传播通过光波导的衰减段来衰减光信号。

所公开的示例性实施方式和方法的等同将属于本公开或者所附权利要求的范围。意图的是，所公开的示例性实施方式和方法及其等同可以被修改，同时保持在本公开或所附权利要求范围内。

在前面的具体实施方式部分中，为了简化本公开，各种特征可能在几种示例性实施方式中集合到了一起。本公开的这种方法不是要解释为反映任何所保护的实施方式都需要比对应权利要求中明确记载的更多特征这一意图。相反，如所附权利要求所反映的，创新性主题可以存在于少于单个所公开示例性实施方式的全部特征当中。因而，在这里，所附权利要求结合到具体实施方式部分当中，每项权利要求都自己代表一种单独公开的实施方式。但是，本公开还应当认为是隐含地公开了具有一个或多个公开或保护特征的任意合适集合（即，不是不兼容或相互排斥的特征的集合）的任何实施方式，包括可能没有明确地在一起公开的特征集合。还应当指出，所附权利要求的范围不一定涵盖在此所公开的全部主题。

对于本公开和所附权利要求，除非：（i）明确地另外声明，例如通过使用“要么...要么...”、“只有...中的一个”或者类似的语言；或者（ii）所列出的备选物中两个或更多个在特定上下文中是相互排斥的（在这种情况下，“或者”将只包含涉及不相互排斥的备选物的那些组合），否则，连词“或者”应当认为是包含性的（例如，“一只狗或者一只猫”将解释为“一只狗、或者一只猫或者二者都有”；例如，“一只狗、一只猫或者一只老鼠”将解释为“一只狗、或者一只猫、或者一只老鼠或者任何二者或者全部三者”）。对于本公开或者所附权利要求，不管在哪里出现，词“包括”、“包含”、“具有”及其变体都应当认为是开放式的术语，具有与在其每个实例之后附加短语“至少”一样的意思。

在所附权利要求中，如果期望在设备（apparatus）权利要求中援引35 USC § 112

6的规定，那么词“装置（means）”将出现在该设备权利要求中。如果期望在方法权利要求中援引那些规定，那么“用于...的步骤”将出现在该方法权利要求中。相反，如果“装置（means）”或者“用于...的步骤”没有在权利要求中出现，那么对于该权利要求就不是要援引35 USC § 112

6的规定。

摘要是根据需要提供的，作为对搜索专利文献中具体主题的那些人的帮助。但是，摘要不是要暗示其中所阐述的任何元件、特征或限制必需被任何特定的权利要求涵盖。由每项权利要求所涵盖的主题的范围将只能由那项权利要求的记载来确定。

Claims

1.一种光学设备，包括：

波导衬底；

形成在衬底上的光学包层；

形成在包层中的波导芯区，该波导芯区包括其衰减段；

形成在包层上或者包层中且位于芯区的衰减段附近的光吸收层；及

光源，

其中：

芯区和包层被布置成形成支持一种或多种光模式的光传播的光波导；

光源被布置成发射光信号，以使光信号以已知的线偏振态按所述光模式中的一种给定光模式传播；

吸收层位于芯区的衰减段附近，从而在空间上与所述给定光模式的一部分在一定程度上重叠，以使得对于光信号以所述给定光模式并以所述已知的线偏振态沿光学芯区的衰减段的传播，光波导呈现出设计好的每单位距离光损耗水平；并且

光波导和吸收层被布置成使得当光信号沿光学芯区的衰减段传播时基本上避免光信号的线偏振态的改变。

2.如权利要求1所述的设备，其中吸收层的每个端部包括相对于光波导的光轴以非垂直角定向的单个基本上直的边缘。

3.如权利要求2所述的设备，其中所述边缘基本上彼此平行。

4.如权利要求3所述的设备，其中所述边缘以从垂直入射移位大约30°到大约60°之间的角度定向。

5.如权利要求3所述的设备，其中沿波导从吸收层的背向反射小于大约10^-5。

6.如权利要求1所述的设备，其中吸收层的每个端部包括相对于光波导的光轴以非垂直角定向的一对基本上直的边缘。

7.如权利要求6所述的设备，其中每对边缘形成吸收层的凹V形端部。

8.如权利要求7所述的设备，其中所述边缘以从垂直入射移位大约30°到大约60°之间的角度定向。

9.如权利要求7所述的设备，其中沿波导从吸收层的背向反射小于大约10^-6。

10.如权利要求6所述的设备，其中每对边缘形成吸收层的凸V形端部。

11.如权利要求1-10中任何一项所述的设备，其中光源位于波导衬底上或者一个或多个波导层上。

12.如权利要求1-10中任何一项所述的设备，其中所述已知的线偏振态以电场基本上平行于波导衬底的方式偏振。

13.如权利要求1-10中任何一项所述的设备，其中芯区包括氮化硅或氮氧化硅，而包层包括二氧化硅或掺杂的二氧化硅。

14.如权利要求1-10中任何一项所述的设备，其中吸收层包括厚度大于大约50nm的金属层。

15.如权利要求1-10中任何一项所述的设备，其中吸收层包括难熔金属、近难熔金属、或者其合金。

16.如权利要求1-10中任何一项所述的设备，其中吸收层包括铬、钛、钨、钼、或者其合金。

17.如权利要求1-10中任何一项所述的设备，其中吸收层位于在芯区上方或下方垂直位移的包层上或者包层中。

18.如权利要求1-10中任何一项所述的设备，其中芯区与吸收层之间的间距大于光模式的垂直尺寸（FWHM）的大约0.2倍、大于大约0.4倍、小于大约2倍、或者小于大约5倍。

19.如权利要求1-10中任何一项所述的设备，其中芯区与吸收层之间的间距大于大约0.3μm、大于大约0.5μm、小于大约1μm、或者小于大约2μm。

20.如权利要求1-10中任何一项所述的设备，其中：

芯区包括宽度在大约1μm和大约3μm之间而且厚度在大约50nm和大约200nm之间的氮化硅或氮氧化硅；

包层包括二氧化硅或掺杂的二氧化硅；

吸收层包括厚度大于大约50nm的金属层；

金属层包括铬、钛、钨、或者其合金；

吸收层位于在芯区上方或下方垂直位移的包层中；

芯区与吸收层之间的间距在大约0.3μm和大约1μm之间；并且

衰减段的长度在大约10μm和大约300μm之间。