CN110945654A - 用于不可见光应用的光学装置 - Google Patents

用于不可见光应用的光学装置 Download PDF

Info

Publication number
CN110945654A
CN110945654A CN201880039018.9A CN201880039018A CN110945654A CN 110945654 A CN110945654 A CN 110945654A CN 201880039018 A CN201880039018 A CN 201880039018A CN 110945654 A CN110945654 A CN 110945654A
Authority
CN
China
Prior art keywords
curved surface
optical device
wavelength
optical
refractive element
Prior art date
Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
Pending
Application number
CN201880039018.9A
Other languages
English (en)
Inventor
陈书履
那允中
Current Assignee (The listed assignees may be inaccurate. Google has not performed a legal analysis and makes no representation or warranty as to the accuracy of the list.)
FORELUX Inc
Original Assignee
FORELUX Inc
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by FORELUX Inc filed Critical FORELUX Inc
Publication of CN110945654A publication Critical patent/CN110945654A/zh
Pending legal-status Critical Current

Links

Images

Classifications

    • H—ELECTRICITY
    • H01—ELECTRIC ELEMENTS
    • H01L—SEMICONDUCTOR DEVICES NOT COVERED BY CLASS H10
    • H01L27/00—Devices consisting of a plurality of semiconductor or other solid-state components formed in or on a common substrate
    • H01L27/14—Devices consisting of a plurality of semiconductor or other solid-state components formed in or on a common substrate including semiconductor components sensitive to infrared radiation, light, electromagnetic radiation of shorter wavelength or corpuscular radiation and specially adapted either for the conversion of the energy of such radiation into electrical energy or for the control of electrical energy by such radiation
    • H01L27/144—Devices controlled by radiation
    • H01L27/146—Imager structures
    • H01L27/14601—Structural or functional details thereof
    • H01L27/14625—Optical elements or arrangements associated with the device
    • G—PHYSICS
    • G02—OPTICS
    • G02B—OPTICAL ELEMENTS, SYSTEMS OR APPARATUS
    • G02B3/00—Simple or compound lenses
    • G02B3/02—Simple or compound lenses with non-spherical faces
    • G02B3/08—Simple or compound lenses with non-spherical faces with discontinuous faces, e.g. Fresnel lens
    • G—PHYSICS
    • G02—OPTICS
    • G02B—OPTICAL ELEMENTS, SYSTEMS OR APPARATUS
    • G02B6/00—Light guides; Structural details of arrangements comprising light guides and other optical elements, e.g. couplings
    • G02B6/24—Coupling light guides
    • G02B6/42—Coupling light guides with opto-electronic elements
    • G02B6/4201—Packages, e.g. shape, construction, internal or external details
    • G02B6/4204—Packages, e.g. shape, construction, internal or external details the coupling comprising intermediate optical elements, e.g. lenses, holograms
    • G—PHYSICS
    • G02—OPTICS
    • G02B—OPTICAL ELEMENTS, SYSTEMS OR APPARATUS
    • G02B6/00—Light guides; Structural details of arrangements comprising light guides and other optical elements, e.g. couplings
    • G02B6/24—Coupling light guides
    • G02B6/42—Coupling light guides with opto-electronic elements
    • G02B6/4201—Packages, e.g. shape, construction, internal or external details
    • G02B6/4204—Packages, e.g. shape, construction, internal or external details the coupling comprising intermediate optical elements, e.g. lenses, holograms
    • G02B6/4215—Packages, e.g. shape, construction, internal or external details the coupling comprising intermediate optical elements, e.g. lenses, holograms the intermediate optical elements being wavelength selective optical elements, e.g. variable wavelength optical modules or wavelength lockers
    • H—ELECTRICITY
    • H01—ELECTRIC ELEMENTS
    • H01L—SEMICONDUCTOR DEVICES NOT COVERED BY CLASS H10
    • H01L27/00—Devices consisting of a plurality of semiconductor or other solid-state components formed in or on a common substrate
    • H01L27/14—Devices consisting of a plurality of semiconductor or other solid-state components formed in or on a common substrate including semiconductor components sensitive to infrared radiation, light, electromagnetic radiation of shorter wavelength or corpuscular radiation and specially adapted either for the conversion of the energy of such radiation into electrical energy or for the control of electrical energy by such radiation
    • H—ELECTRICITY
    • H01—ELECTRIC ELEMENTS
    • H01L—SEMICONDUCTOR DEVICES NOT COVERED BY CLASS H10
    • H01L27/00—Devices consisting of a plurality of semiconductor or other solid-state components formed in or on a common substrate
    • H01L27/14—Devices consisting of a plurality of semiconductor or other solid-state components formed in or on a common substrate including semiconductor components sensitive to infrared radiation, light, electromagnetic radiation of shorter wavelength or corpuscular radiation and specially adapted either for the conversion of the energy of such radiation into electrical energy or for the control of electrical energy by such radiation
    • H01L27/144—Devices controlled by radiation
    • H—ELECTRICITY
    • H01—ELECTRIC ELEMENTS
    • H01L—SEMICONDUCTOR DEVICES NOT COVERED BY CLASS H10
    • H01L27/00—Devices consisting of a plurality of semiconductor or other solid-state components formed in or on a common substrate
    • H01L27/14—Devices consisting of a plurality of semiconductor or other solid-state components formed in or on a common substrate including semiconductor components sensitive to infrared radiation, light, electromagnetic radiation of shorter wavelength or corpuscular radiation and specially adapted either for the conversion of the energy of such radiation into electrical energy or for the control of electrical energy by such radiation
    • H01L27/144—Devices controlled by radiation
    • H01L27/146—Imager structures
    • H—ELECTRICITY
    • H01—ELECTRIC ELEMENTS
    • H01L—SEMICONDUCTOR DEVICES NOT COVERED BY CLASS H10
    • H01L31/00—Semiconductor devices sensitive to infrared radiation, light, electromagnetic radiation of shorter wavelength or corpuscular radiation and specially adapted either for the conversion of the energy of such radiation into electrical energy or for the control of electrical energy by such radiation; Processes or apparatus specially adapted for the manufacture or treatment thereof or of parts thereof; Details thereof
    • H01L31/02—Details
    • H01L31/0232—Optical elements or arrangements associated with the device
    • G—PHYSICS
    • G02—OPTICS
    • G02B—OPTICAL ELEMENTS, SYSTEMS OR APPARATUS
    • G02B1/00—Optical elements characterised by the material of which they are made; Optical coatings for optical elements
    • G02B1/002—Optical elements characterised by the material of which they are made; Optical coatings for optical elements made of materials engineered to provide properties not available in nature, e.g. metamaterials
    • G02B1/005—Optical elements characterised by the material of which they are made; Optical coatings for optical elements made of materials engineered to provide properties not available in nature, e.g. metamaterials made of photonic crystals or photonic band gap materials
    • G—PHYSICS
    • G02—OPTICS
    • G02B—OPTICAL ELEMENTS, SYSTEMS OR APPARATUS
    • G02B5/00—Optical elements other than lenses
    • G02B5/18—Diffraction gratings
    • G02B5/1809—Diffraction gratings with pitch less than or comparable to the wavelength
    • G—PHYSICS
    • G02—OPTICS
    • G02B—OPTICAL ELEMENTS, SYSTEMS OR APPARATUS
    • G02B6/00—Light guides; Structural details of arrangements comprising light guides and other optical elements, e.g. couplings
    • G02B6/24—Coupling light guides
    • G02B6/26—Optical coupling means
    • G02B6/32—Optical coupling means having lens focusing means positioned between opposed fibre ends
    • H—ELECTRICITY
    • H01—ELECTRIC ELEMENTS
    • H01L—SEMICONDUCTOR DEVICES NOT COVERED BY CLASS H10
    • H01L2933/00—Details relating to devices covered by the group H01L33/00 but not provided for in its subgroups
    • H01L2933/0083—Periodic patterns for optical field-shaping in or on the semiconductor body or semiconductor body package, e.g. photonic bandgap structures
    • H—ELECTRICITY
    • H01—ELECTRIC ELEMENTS
    • H01L—SEMICONDUCTOR DEVICES NOT COVERED BY CLASS H10
    • H01L33/00—Semiconductor devices having potential barriers specially adapted for light emission; Processes or apparatus specially adapted for the manufacture or treatment thereof or of parts thereof; Details thereof
    • H01L33/48—Semiconductor devices having potential barriers specially adapted for light emission; Processes or apparatus specially adapted for the manufacture or treatment thereof or of parts thereof; Details thereof characterised by the semiconductor body packages
    • H01L33/58—Optical field-shaping elements

Landscapes

  • Physics & Mathematics (AREA)
  • Engineering & Computer Science (AREA)
  • Power Engineering (AREA)
  • General Physics & Mathematics (AREA)
  • Condensed Matter Physics & Semiconductors (AREA)
  • Electromagnetism (AREA)
  • Computer Hardware Design (AREA)
  • Microelectronics & Electronic Packaging (AREA)
  • Optics & Photonics (AREA)
  • Solid State Image Pick-Up Elements (AREA)
  • Optical Integrated Circuits (AREA)
  • Light Receiving Elements (AREA)

Abstract

本发明公开了一种光学器件制造方法，所述方法包括：从半导体衬底除去半导体材料以形成第一曲面和第二曲面，在所述第一曲面上形成粘结材料，以及从所述第一和第二曲面中的至少一者选择性除去半导体材料以形成一个或多个亚波长结构。所述半导体衬底具有与所述半导体材料的带隙能相关的带隙波长。所述光学器件折射某些入射电磁辐射和/或过滤其他电磁辐射。所述被折射的辐射包括比所述带隙波长长的红外波长，并且所述被过滤的辐射包括比所述带隙波长短的波长。

Description

用于不可见光应用的光学装置
与相关申请的交叉引用
本专利申请要求2017年5月9日提交的美国临时申请号62/503,922的利益，其整体通过引用并入本文。
技术领域和背景技术
本说明书涉及使用光学器件耦合光。
使用光学器件在光子集成电路和外部介质之间引导光。
发明内容
本公开的实施方式涉及用于引导、处理或检测电磁辐射的光学器件。更具体来说，实施方式涉及制造用于折射和/或过滤波长在预定波长范围之内的电磁辐射的光学器件。
总的来说，本公开中描述的主题内容的一个创新方面可以被描述为一种光学器件制造方法，所述方法包括从半导体衬底除去半导体材料以形成第一曲面和第二曲面，在所述第一曲面上形成粘结材料，以及从所述第一和第二曲面中的至少一者除去选择性除去半导体材料以形成一个或多个亚波长结构。所述半导体衬底具有与所述半导体材料的带隙能相关的带隙波长。形成所述粘结材料包括将粘结材料沉积在所述第一曲面上。所述第二曲面与所述光学器件的第一曲面相对形成。至少一个亚波长结构具有至少一个小于所述半导体衬底的带隙波长的维度。所述光学器件被配置成用于折射具有在第一波长范围之内的波长的入射电磁辐射和/或过滤具有在第二波长范围之内的波长的电磁辐射，所述第一波长范围是比所述带隙波长长的红外波长，并且所述第二波长范围比所述带隙波长短。
这种和其他实施方式可以任选地包括一个或多个下述特点。所述光学器件的半导体材料的带隙能可以为1.2eV至1.7eV。在某些实施方式中，所述第一波长范围可以为800nm至2,000nm。在某些实施方式中，所述第二波长范围可以为400nm至800nm。
所述制造方法还可以包括相对于所述粘结层排布光学元件，使得所述光学元件接收被所述光学器件折射的电磁辐射。所述光学元件可以是被配置成用于调整所述第一波长范围和/或第二波长范围的有源元件。调整可以包括吸收或发射在相应调整波长范围之内的电磁辐射。在某些实施方式中，所述光学元件选自光探测器、传感器、发光二极管和激光器。在某些实施方式中，所述光学元件包括SiGe。
所述制造方法还可以包括在所述光学器件的第二曲面上形成一种或多种结构。所述一种或多种结构可以形成选自光探测器、传感器、发光二极管和激光器的光学元件。
在某些实施方式中，所述粘结层具有对应于所述光学器件的焦距的光学厚度。所述粘结层可以包括选自氧化物、氮化物和金属的粘结材料。在某些实施方式中，形成所述粘结层还包括通过化学-机械平坦化将所述粘结层平坦化。
所述第二曲面可以具有与所述第一曲面相同的曲率半径。在某些实施方式中，所述第一曲面和第二曲面中的至少一者通过使用灰度掩模来形成。
从所述半导体衬底除去所述半导体材料可以包括蚀刻所述半导体衬底。所述一个或多个亚波长结构可以包括周期性排布的多个亚波长结构。
在某些情况下，所述光学器件具有可以对施加电场做出响应动态调整的有效折射率。所述光学器件可以是透镜。
在某些实施方式中，所述光学器件是第一光学器件并且所述粘结层是第一粘结层，并且所述制造方法还包括将第二光学器件耦合到所述第一光学器件。例如，通过将粘结材料沉积在第二曲面上，在第一光学器件的第二曲面上可形成第二粘结层,并且可以将所述第二光学器件耦合到所述第二粘结层并与所述第一光学器件相对。所述第一光学器件和第二光学器件可以被配置成用于共同折射具有在第三波长范围之内的波长的入射电磁辐射和/或过滤具有在第四波长范围之内的波长的电磁辐射。在某些实例中，所述第三波长范围是所述第一波长范围的子范围。在某些实例中，所述第四波长范围是所述第二波长范围的子范围。
在某些实施方式中，所述第二光学器件包含至少一个曲面，所述曲面包括一个或多个亚波长结构。至少一个亚波长结构可以具有至少一个小于所述半导体衬底的带隙波长的维度。在某些实施方式中，所述第二粘结层具有足够的光学厚度，使得被所述第一光学器件折射的电磁辐射可以聚焦到所述第二光学器件。
本公开的实施方式提供了一个或多个下述优点。所述实施方式提供了用于大规模生产半导体透镜的技术。与透射可见和红外辐射的常规的玻璃透镜相比，半导体透镜可以吸收可见和近红外辐射。根据本发明实施方式的基于半导体的透镜可用于具有近红外或红外波长的电磁辐射的折射和/或吸收。此外，本文中描述的半导体透镜可以被制造成使得选择性入射电磁辐射可以被吸收和/或折射。与玻璃透镜相比，本公开中描述的半导体透镜也具有更大的折射率。这种更大的折射率提供了在所述光学器件内以更短的传输路径引导、聚焦或散焦所述被折射的辐射的能力。
此外，形成作为一个光学部件的折射和过滤光的光学器件，可以降低光学系统中与其他光学部件的集成复杂性。形成作为一个光学部件的折射和过滤光的折射元件可以降低制造成本。所述折射元件可以被平面形成在晶圆上，以与光子集成电路集成。具有不同过滤范围的多个折射元件可以通过改变相应折射元件中的周期性结构，在一个制造过程中形成。可以将折射元件与调整所述折射元件的折射或过滤范围的有源元件集成。
在下面的附图和描述中阐述了一个或多个实施方式的详情。从所述描述、附图和权利要求书，其他的潜在特点和优点将变得显而易见。
附图说明
图1A示出了根据本公开的实施方式的作为光子集成电路的一部分的示例性光学器件的框图。
图1B、1C和1D示出了根据本公开的实施方式的示例性光学器件。
图1E示出了根据本公开的实施方式的级联型光学元件的实例。
图2A和2B示出了根据本公开的实施方式的用于过滤和聚焦光的光学器件的实例的框图。
图3A-3D示出了根据本公开的实施方式的示例性子结构。
图4示出了根据本公开的实施方式的具有用于过滤不同波长的光的多个光学器件的光子集成电路的实例。
图5A-5D示出了根据本公开的实施方式的具有应力诱导的曲率的折射元件的实例。
图6A-6D示出了根据本公开的实施方式的整合有掺杂区的折射元件的实例。
图7A-7B示出了根据本公开的实施方式的通过压电效应控制的折射元件的实例。
图8A-8B示出了根据本公开的实施方式的通过电容效应控制的折射元件的实例。
图9示出了根据本公开的实施方式用于制造光学器件的示例性方法的框图。
图10描绘了根据本公开的实施方式制造光学器件的示例性方法的流程图。
在各个附图中，相同的指称数字和名称指示相同的元件。还应该理解，附图中示出的各种不同的示例性实施方式仅仅是说明性的表述，并且不必定按比例绘制。
详细描述
图1A是根据本公开的实施方式的包括折射元件101的示例性光学器件100的框图。折射元件101(在本文中也被称为“透镜”)可用于进出光学器件100的光的耦合。光学器件100的实例包括但不限于透镜、滤光器、准直器。透镜的实例包括透射透镜、反射透镜或其组合。光学器件100可以折射、过滤、准直、聚焦、散焦、发散、汇聚和/或反射光束。
一般来说，光学器件可能与一个或多个光学规格参数相关。在某些实施方式中，光学规格参数可以是允许光学元件捕获特定角度内的光锥的数值孔径。例如，单模光纤可以与0.14的数值孔径相关。在某些实施方式中，光学规格参数可以是允许光学元件发送或接收光的特定尺寸。例如，光检测器可能具有100μm2的检测器面积用于接收光。在光学规格参数不匹配的情况下，从一个光学元件传输到另一光学元件的光通常会导致光功率的损耗。为了减少损耗，可以使用透镜来减少两个光学元件之间的光学规格参数不匹配。例如，可以使用透镜来匹配两个光学元件之间的数值孔径。作为另一个实例，可以使用透镜将光聚焦到具有较小面积的光学元件。此外，在光学系统中传播的光可以与多个波长相关联，并且可以在光学元件之间使用滤光器以从所述多波长光中选择一个或多个目标波长。可能希望将透镜或滤光器与其他光学元件集成，以降低集成复杂性和制造成本。还可能希望将透镜和滤光器集成到一个光学器件中，以降低集成复杂性和制造成本。
光学器件100包括折射元件101和光学介质107。通常，折射元件101被配置成用于共同地将光从外部介质119折射和/或过滤到光学介质107或从光学介质107折射和/或过滤到外部介质119。作为实例，具有两个波长λ1和λ2的输入光111进入光学器件100，波长λ1被折射元件101过滤掉，并且波长λ2被折射元件101折射并作为聚焦光束113聚焦到光学介质107中。注意这个实例是非限制性的，并且折射元件101可以被设计成选择或过滤一个或多个其他波长，或者可以被设计成执行其他光学功能例如光束的散焦或准直。
折射元件101由一种或多种半导体材料构成。例如，折射元件101可以由硅、锗、锡或III-V族化合物制成。折射元件101具有在折射元件101中包含的半导体材料的带隙能的基础上确定的带隙能。折射元件101具有可以在折射元件101的带隙能的基础上确定的带隙波长，例如，通过下述方程：
λ＝hc/E (1)
其中λ是带隙波长，h是普朗克常数，c是光速，E是带隙能。
基于折射元件101的带隙能，折射元件101可以过滤或折射特定波长范围内的电磁辐射。例如，具有700nm的带隙波长的折射元件101可以吸收(或过滤)波长短于700nm(例如可见光波长)的入射电磁辐射，并且可以透射(或折射)波长长于700nm(例如红外波长)的入射电磁辐射。
通常，折射元件101包括一个或多个曲面(例如曲面103)和/或一个或多个子结构105。曲面103可以具有预定的曲率半径，并且其表面曲率可以被配置成根据斯涅尔定律或任何适合的数值分析模型折射入射光束。数值分析模型的实例包括射线跟踪模型、高斯光束模型、光束传播法(BPM)模型、傅里叶光束传播模型或时域有限差分(FDTD)模型。
一个或多个子结构105可以包括一组一维、二维、三维或组合的周期性子结构。在图1A中示出的实例中，一组二维周期性子结构被形成在折射元件101中。当在本说明书中使用时，子结构105可以包括光子晶体、光栅或影响耦合到所述周期性子结构的光的光学性质的周期性子结构。子结构105的其他实例在图3A至3E中更详细描述。
在某些实施方式中，一组子结构105是周期性的(在本文中被称为“周期性子结构”)，并且可以被配置成根据导模共振效应折射或过滤光。在导模共振效应中，所述一组子结构使用与折射元件101的主体、光学介质107和外部介质119相比具有更高折射率的材料来形成，以在所述周期性子结构中产生至少一个导模。所述导模干扰所述周期性子结构的衍射模式，以产生可用作滤光器的共振响应。在某些实施方式中，曲面103和所述共振响应的组合可以在不同方向上折射光。
在某些实施方式中，一个或多个子结构105是亚波长结构。亚波长结构可以具有至少一个小于折射元件101的带隙波长的维度。在某些实施方式中，一组子结构105以周期性模式排布。在某些实例中，根据导模共振效应，所述周期性子结构的周期小于折射元件101的带隙波长。亚波长结构的其他实例在图1B中更详细描述。
在某些实施方式中，一组子结构105可以被配置成根据有效折射率变化效应折射或过滤光。在有效折射率变化效应中，一组子结构105被设计成沿着折射元件101的轴产生变化的有效折射率分布情况。例如，一组子结构105可以沿着x和y轴在孔直径和/或周期性方面变化，以产生变化的有效折射率分布情况。在某些实施方式中，曲面103和所述变化的有效折射率分布情况的组合可以在不同方向上折射光。在某些实施方式中，曲面103和所述变化的有效折射率分布情况的组合可以引起所述折射光的联合相移效应，产生光学聚焦器/散焦器。在某些实施方式中，根据有效折射率变化效应，一组子结构105是周期性的，并且周期可能在深亚波长维度内。
在某些实施方式中，为了降低或消除输入光111的偏振效应，一组子结构105可以被排布成围绕其光学轴具有90度旋转对称。在这个实例中，所述光学轴沿着在折射元件101的中心处的z-轴。
光学介质107可以是能够传播、引导、检测或产生光的任何介质。例如，光学介质107可以是半导体衬底例如硅、氧化物、氮化物或它们的组合。作为另一个实例，光学介质107可以是空气。作为另一个实例，光学介质107可以是吸收光的锗光探测器。作为另一个实例，光学介质107可以是多层垂直腔表面发射激光器(VCSEL)。
外部介质119可以是能够传播、引导、检测或产生光的任何介质。例如，外部介质119可以是光学纤维。作为另一个实例，外部介质119可以是光检测器。作为另一个实例，外部介质119可以是光源。作为另一个实例，外部介质119可以是空气。作为另一个实例，外部介质119可以是半导体衬底例如硅、氧化物、氮化物或它们的组合。在某些实施方式中，由一个或多个氮化物、氧化物、空气或有机材料的层构成的包覆层，可以被形成在外部介质119与折射元件101之间。
在某些实施方式中，折射元件101和光学介质107可以由不同材料构成。例如，折射元件101可以由硅构成，光学介质107可以由氧化物构成。在某些实施方式中，折射元件101和光学介质107可以是相同的材料。例如，折射元件101和光学介质107可以由锗或其他III-V族化合物构成。在某些实施方式中，折射元件101可以由多个材料层构成。图1C和1D描述了多层光学器件的实例。在某些实施方式中，光学介质107可以由多个材料层构成。例如，可以沉积多层抗反射涂层以最小化折射元件101与光学介质107之间的反射。在某些实施方式中，所述光学器件可以起到滤光器、聚焦器/散焦器或两者的作用。
图1B示出了可以作为光学器件100中的折射元件101实施的折射元件131a-131e的实例。折射元件131a-131e中的任一者也可在整个本申请中描述的任一其他光学器件中或在本申请中没有描述的另一种光子集成电路中实施。
在概念上，折射元件可以被分成透镜部分121和子结构部分123。通常，在透镜部分121的表面上入射的光被所述具有预定曲率半径的表面折射。在某些实施方式中，所述表面曲率可以由诱导的有意或无意过程应变诱导，其中所述曲率半径相对于所述折射元件的维度明显更大。在某些实施方式中，所述表面可以使用灰度掩模图案化和蚀刻，以形成表面曲率。
通常，子结构部分123包括一个或多个一维、二维、三维子结构。所述子结构可以产生一组或多组周期性子结构。例如，图1B中示出的子结构部分123包括第一组周期性子结构125和第二组周期性子结构127。第一组周期性子结构127可以被设计成产生有效折射率变化效应。第二组周期性子结构125可以被设计成产生导模共振效应。在某些实施方式中，第一组周期性子结构125和第二组周期性子结构127的叠加产生既折射又过滤入射光的结构部分123。
可以将透镜部分121和子结构部分123合并以形成折射元件。例如，折射元件131a可以通过将所述子结构部分蚀刻到所述透镜部分的底部，以在所述子结构部分与透镜部分之间提供更高的折射率对比来形成。作为另一个实例，如果所述透镜部分具有凸面，则折射元件131b可以通过蚀刻所述子结构，使得所述子结构的峰跟随所述透镜部分的曲率来形成。折射元件131b可以通过在形成所述透镜部分后蚀刻所述子结构来形成。作为另一个实例，如果所述透镜部分具有凸面，折射元件131c可以通过蚀刻所述子结构，使得所述子结构的峰跟随所述透镜部分的曲率来形成。折射元件131c可以通过在形成所述透镜部分后蚀刻所述子结构的相反图案来形成。
作为另一个实例，如果所述透镜部分具有凹面，折射元件131d可以通过蚀刻所述子结构，使得所述子结构的谷跟随所述透镜部分的曲率来形成。折射元件131d可以通过在形成所述透镜部分之前蚀刻所述子结构来形成。作为另一个实例，如果所述透镜部分具有凹面，折射元件131e可以通过蚀刻所述子结构，使得所述子结构的峰跟随所述透镜部分的曲率来形成。折射元件131e可以通过在形成所述透镜部分后蚀刻所述子结构来形成。
在某些实施方式中，为了过滤、聚焦或散焦入射光的一个或多个波长，可以将一个或多个子结构用具有与所述折射元件的有效折射率不同的折射率的材料装填。例如，折射元件可以由硅构成，其中所述一组子结构至少部分装填有氧化物或氮化物。在某些实施方式中，为了过滤、聚焦或散焦入射光的一个或多个波长，可以形成一个或多个子结构，以具有与一个或多个其他子结构的半径不同的半径。例如，周期性子结构125具有与周期性子结构127的半径不同的半径。在某些实施方式中，所述一组子结构是亚波长结构，其具有至少一个小于所述透镜的带隙波长的维度。例如，周期性子结构127中的子结构可以是具有小于透镜121的带隙波长的直径的亚波长结构。在某些实施方式中，为了过滤、聚焦或散焦入射光的一个或多个波长，可以使用局部不均匀的周期形成所述一组周期性子结构的多个子结构。
图1C示出了可以在光学器件100中实施的多层折射元件140的实例。注意，尽管在这里未示出，但多层折射元件140可以包括曲面。多层折射元件140包括三个层141、143和145。在某些实施方式中，层141、143和145可以由不同材料例如绝缘体(例如氧化物、氮化物、聚合物或空气)、半导体(例如硅、锗或III-V族材料)或金属(例如铝、钨或其他金属)的组合构成。例如，三个层141、143和145中的一者或多者可以由吸收材料例如锗构成。作为另一个实例，三个层141、143和145中的两者或更多者可以由增益材料例如III-V族材料构成。子结构可以形成在顶层145上，其中可以形成另外两个层141和143以在顶层145上提供表面应变，用于形成多层折射元件140的表面曲率。在某些其他实施方式中，多层折射元件140可以包括更少或更多的层。在某些其他实施方式中，所述周期性子结构可以形成在超过一个层上。
图1D示出了可以在光子光学器件100中实施的多层折射元件150的实例。注意，尽管在这里未示出，但多层折射元件150可以包括曲面。多层折射元件150包括三个层151、153和155。层151、153和155可以由不同材料例如绝缘体(例如氧化物、氮化物、聚合物或空气)、半导体(例如硅、锗或III-V族材料)或金属(例如铝、钨或其他金属)的组合构成。例如，三个层151、153和155中的一者或多者可以由吸收材料例如锗构成。作为另一个实例，三个层151、153和155中的两者或更多者可以由增益材料例如III-V族材料构成。在某些实施方式中，一个或多个子结构可以形成在另外两个层151和155之间的层153上。例如，层153可以是具有比层151和155更高的折射率的材料，以在多层折射元件150中产生导模共振效应。在某些其他实施方式中，多层折射元件150可以包括更少或更多的层。在某些其他实施方式中，所述子结构可以形成在超过一个层上。
图1E示出了级联型光学器件160的实例。通常，级联型光学器件160能够实现进一步的设计灵活性。例如，级联型折射元件160可以包括第一光学器件161和光学耦合到第一光学器件161的第二光学器件163。所述第一和/或第二光学器件可以是透镜、滤光器或其组合。例如，第一光学器件161可以被设计成过滤930nm至945nm的波长范围，并且第二光学器件163可以被设计成过滤935nm至950nm的波长范围。通过将第一光学器件161与第二光学器件163级联，可以获得935nm至945nm的波长范围的更窄的滤光器。第一光学器件161和第二光学器件163中的每一者可以使用本申请中描述的任一折射元件来实施。在某些实施方式中，第一光学器件161可以在有效折射率变化效应下运行以改变光束分布情况，并且第二光学器件163可以在导模共振效应下运行以选择所需波长。在某些实施方式中，第二光学器件163的有效折射率不同于第一光学器件161的有效折射率。在某些其他实施方式中，第二光学器件163的有效折射率等于第一光学器件161的有效折射率。在某些实施方式中，第二光学器件163包括不同于第一光学器件161的第一组子结构的第二组子结构。在某些其他实施方式中，第二光学器件163包括在维度上等于第一光学器件161的第一组子结构的第二组子结构。在某些实施方式中，一个折射元件可以是滤光器，而另一个折射元件可以是聚焦器或散焦器。
图2A示出了将折射元件与有源元件集成的光学器件200的实例的框图。在这个实例中，具有两个波长λ1和λ2的输入光208入射在光学器件200上，其中一个波长λ1作为光209传输，另一个波长λ2被过滤掉。光209被聚焦到光探测器，用于波长λ1的光功率测量。
光学器件200包括折射元件201、光学介质203、包覆元件204、衬底205和有源元件207。折射元件201可以使用本申请中描述的任一折射元件来实施。例如，折射元件201可以使用如图1A中所描述的折射元件101来实施。在这里，折射元件201被配置成用于将输入光208聚焦到有源元件207。此外，折射元件201被配置成用于排斥包括λ2的一个或多个波长。
光学介质203可以由对光209透射或部分透射的材料构成。在某些实施方式中，光学介质203的厚度可以是折射元件101的焦距。在某些实施方式中，光学介质203的厚度可以是在有源元件207上产生特定光斑尺寸的长度。
包覆元件204被形成在折射元件201上方，以减少输入光208的反射和/或为折射元件201提供保护。在某些实施方式中，包覆元件204的有效折射率低于折射元件201的有效折射率。在某些实施方式中，包覆元件204可以由氮化物、氧化物、空气或有机材料的一个或多个层构成。
衬底205可以是适用于制造光子集成电路的任何类型的衬底。例如，衬底205可以是硅晶圆、绝缘体上的硅(SOI)晶圆、III-V族材料例如砷化镓(GaAs)或磷化铟(InP)晶圆、柔性有机衬底、石英晶圆或玻璃晶圆。作为另一个实例，衬底205可以是沉积在集成电子线路上方的一层无源或有源材料。
有源元件207可以是传输、调制、切换或吸收光的光学部件。在这个实例中，有源元件207是光探测器，其被配置成用于吸收至少一部分光209，以测量波长λ1的光功率。在某些实施方式中，有源元件207可以由硅、锗、锡或III-V族化合物的一个或多个层构成。
图2B示出了用于引导光的光学器件210的实例的框图。在这个实例中，具有两个波长λ1和λ2的输入光218入射在光学器件210上，其中一个波长λ1作为光219传输，另一个波长λ2被过滤掉。光219被聚焦在光学介质中，然后作为光221传输出光学器件210。光221可以被引导到另一个光学器件或另一个光学系统，以备进一步加工。
光学器件210包括折射元件211、光学介质213、包覆元件214和外部介质元件215。折射元件211可以使用本申请中描述的任一折射元件来实施。例如，折射元件211可以使用图1D中所描述的折射元件150来实施。在这里，折射元件211被配置成用于聚焦输入光218。此外，折射元件211也可被配置成用于排斥包括λ2的一个或多个波长。
光学介质213可以使用本申请中描述的任一光学介质来实施。例如，光学介质213可以使用如图2A中所描述的光学介质203来实施。包覆元件214可以使用本申请中描述的任一包覆元件来实施。例如，包覆元件214可以使用如图2A中所描述的包覆元件204来实施。外部介质215可以使用本申请中描述的任一外部介质来实施。例如，外部介质215可以使用如图1A中所描述的外部介质119来实施。在某些实施方式中，214的有效折射率高于折射元件211的有效折射率。
图3A示出了在沿着x-y维度的平面上一组周期性结构331的视图的实例。所述一组周期性结构331是可以在折射元件的子结构部分上形成的子结构的实例。图3A的描述可以适用于本申请中描述的任一折射元件。所述一组周期性结构331包括沿着x方向的一维周期性结构301a-n和303a-n的阵列，其中n是大于1的任何整数。所述一组周期性结构的实例可以是一维光栅或一维光子晶体。在某些实施方式中，所述一组周期性结构301a-n和303a-n可以由不同材料构成。例如，周期性结构301a-n可以由硅构成，并且周期性结构303a-n可以由氧化物构成。作为另一个实例，周期性结构303a-n可以包括一层半透明金属例如ITO，其形成表面等离子体效应。301a、303a、301b、303b、...、301n和303n的排列形成折射元件的所述一组周期性结构。
图3B示出了在沿着x-y维度的平面上一组周期性结构332的视图的实例。所述一组周期性结构332是可以在折射元件的子结构部分上形成的子结构的实例。图3B的描述可以适用于本申请中描述的任一折射元件。所述一组周期性结构332包括二维周期性结构305a和层305b。在某些实施方式中，周期性结构305a可以是光栅的光栅峰。在某些其他实施方式中，周期性结构305a可以是光栅的光栅谷。305a的排列形成折射元件的所述一组周期性结构。在某些实施方式中，层305b可以是氧化物，并且周期性结构305a可以是硅。
图3C示出了在沿着x-y维度的平面上一组周期性结构333的视图的实例。所述一组周期性结构333是可以在折射元件的子结构部分上形成的子结构的实例。图3C的描述可以适用于本申请中描述的任一折射元件。所述一组周期性结构333包括沿着x方向的二维矩形周期性结构307a至307n和沿着y方向的307a至307k的阵列。在某些实施方式中，周期性结构307a可以是光栅或光子晶体的峰。在某些其他实施方式中，周期性结构307a可以是光栅或光子晶体的谷。在某些实施方式中，周期性结构307a可以由与层308相同的材料例如硅构成。在某些实施方式中，周期性结构307a可以由与层308不同的材料构成。例如，周期性结构307a可以由硅构成，并且层308可以由氧化物或氮化物构成。在某些实施方式中，周期性结构307a可以是正方形、圆形、非正方形或不同结构的组合。周期性结构307a-n和307a-k在x-y平面上的排列形成折射元件中的所述周期性结构。在某些实施方式中，所述周期性结构沿着x方向321的周期和所述周期性结构沿着y方向322的周期基本上匹配在导模共振效应下层308中沿着x和y方向的干涉图样。
图3D示出了在沿着x-y维度的平面上一组周期性结构334的视图的实例。所述一组周期性结构334是可以在折射元件的子结构部分上形成的子结构的实例。图3D的描述可以适用于本申请中描述的任一折射元件。所述一组周期性结构334包括二维任意形状的周期性结构309a至309n的阵列，其中n是大于1的任何整数。在某些实施方式中，所述任意形状的周期性结构309a可以是光栅或光子晶体的峰。在某些其他实施方式中，所述任意形状的周期性结构309a可以是光栅或光子晶体的谷。在某些实施方式中，所述任意形状的周期性结构309a可以由与层310不同的材料构成。例如，所述任意形状的周期性结构309a可以由二氧化硅构成，并且层310可以由硅构成。在某些实施方式中，所述任意形状的周期性结构309a可以是三角形、圆形、椭圆形或不同形状的组合。所述任意形状的周期性结构309a-n在x-y平面上的排列形成折射元件中的所述一组周期性结构。在某些实施方式中，所述任意形状的周期性结构309a至309n中的任一者的形状、相对距离，可以使用数值分析来确定。例如，时域有限差分(FDTD)分析程序可用于设计所述任意形状的周期性结构309a至309n中每一者的形状。
图4示出了具有用于过滤不同波长的光的多个折射元件的示例性光子集成电路400。简单来说，多个折射元件可以形成在单一衬底上方，其中每个折射元件可以被配置成用于过滤相应的波长范围，其可用于在波分复用(WDM)或图像/频谱感测应用中分开地监测不同波长的光功率。此外或可选地，每个折射元件可以被形成用于以所需方式折射所述相应的波长范围。
在这个实例中，光子集成电路400包括第一折射元件401、第二折射元件403、第三折射元件405和第四折射元件407，并且可以通过使用半导体制造方法例如光刻和蚀刻来制造。第一折射元件401被配置成用于折射并通过包括λ1但不包括λ2、λ3或λ4的波长范围。第二折射元件403被配置成用于折射并通过包括λ2但不包括λ1、λ3或λ4的波长范围。第三折射元件405被配置成用于折射并通过包括λ3但不包括λ1、λ2或λ4的波长范围。第四折射元件407被配置成用于折射并通过包括λ4但不包括λ1、λ2或λ3的波长范围。包括波长λ1、λ2、λ3和λ4的宽光谱光411入射到光子集成电路400上，并且第一折射元件401、第二折射元件403、第三折射元件405和第四折射元件407中的每一者过滤出相应的波长用于进一步加工。注意在不同实施方式中，可以在光子集成电路中形成不同数目的折射元件，其中每个所述折射元件可以不被配置成用于折射和/或过滤如本实例中所描述的波长范围。在某些实施方式中，入射光411是宽光谱信号，其中λ1覆盖红光光谱，λ2覆盖绿光光谱，λ3覆盖蓝光光谱，并且λ4覆盖红外光谱。在某些实施方式中，光子集成电路400可以被视为集成的光谱滤光器，其与CMOS图像传感器单片集成，以降低集成复杂性和制造成本。可以设计具有不同光子晶体结构的多个折射元件，精细调节每个目标光谱范围，然后使用相同的光刻步骤制造。这允许更精细的光谱过滤并且可以将更多滤光器与所述传感器集成，这意味着更精细的光谱分辨，用于捕获更具真实感的图像。
图5A示出了具有由晶格或热膨胀失配造成的压缩应力诱导的曲率的示例性折射元件500。折射元件500包括折射元件501和光学介质503。通常，当光学介质503具有比折射元件501更小的晶格尺寸时，可以在折射元件501的表面上诱导压缩应变，并且可以形成凸曲面。例如，光学介质503可以由氧化物构成，并且折射元件501可以由硅构成。在某些实施方式中，所述凸曲面可用于部分聚焦所述入射光。
图5B示出了具有由晶格或热膨胀失配造成的拉伸应力诱导的曲率的示例性折射元件510。折射元件510包括折射元件511和光学介质513。通常，当光学介质513具有比折射元件511更大的晶格尺寸时，可以在折射元件511的表面上诱导拉伸应变，并且可以形成凹曲面。例如，光学介质513可以由锗构成，并且折射元件511可以由硅构成。在某些实施方式中，所述凹曲面可用于部分散焦所述入射光。
图5C示出了具有由侧壁造成的压缩应力诱导的曲率的示例性折射元件520。折射元件520包括折射元件521和围绕折射元件521的至少一部分周边的侧壁523。当可以在折射元件521的表面上诱导压缩应变时，可以形成凸曲面。例如，侧壁523可以由热氧化物或致密氮化物构成，并且折射元件521可以由硅构成。在某些实施方式中，所述凸曲面可用于部分聚焦所述入射光。
图5D示出了具有由侧壁造成的拉伸应力诱导的曲率的示例性折射元件530。折射元件530包括折射元件531和围绕折射元件531的至少一部分周边的侧壁533。当可以在折射元件531的表面上诱导拉伸应变时，可以形成凹曲面。例如，侧壁533可以由多孔氧化物或氮化物构成，并且折射元件531可以由硅构成。在某些实施方式中，所述凹曲面可用于部分散焦所述入射光。
图6A示出了光子集成电路600的实例，其示出了具有两个掺杂区并通过至少部分包埋在折射元件中或与所述折射元件集成而耦合到所述折射元件的调制元件。简单来说，折射元件的有效折射率可以通过从所述折射元件的掺杂区排出或注入自由载流子来调制。所述折射元件的有效折射率的调制改变了所述折射元件的滤光器响应和/或折射性质。在某些实施方式中，所述调制元件被配置成用于改变至少一部分入射光离开所述折射元件的方向、离开所述折射元件的入射光的聚焦深度或被所述折射元件的一组周期性结构过滤的一个或多个波长的选择。光子集成电路600包括折射元件601。折射元件601可以包括使用本申请中描述的任一折射元件实施的一组周期性结构。在某些实施方式中，折射元件601可以包括曲面。此外，折射元件601包括第一掺杂区602和第二掺杂区604。例如，第一掺杂区602可以是p-掺杂区，并且第二掺杂区604可以是n-掺杂区，在折射元件601中形成p-n结。在某些实施方式中，在将反向偏压施加到所述p-n结的情况下，载流子从所述结区排出，并且折射元件601的有效折射率因此被改变。在某些实施方式中，在将正向偏压施加到所述p-n结的情况下，载流子被注入到所述结区中，并且折射元件601的有效折射率因此被改变。
图6B示出了光子集成电路610的实例，其示出了集成有具有三个掺杂区的调制元件的折射元件。简单来说，掺杂区数目的增加增加了折射元件中排出区的数目，并因此增加了发生折射率改变的体积。光子集成电路610包括折射元件611。折射元件611可以包括使用本申请中描述的任一折射元件实施的一组周期性结构。在某些实施方式中，折射元件611可以包括曲面。此外，折射元件611包括第一掺杂区612、第二掺杂区614和第三掺杂区616。作为实例，第一掺杂区612可以是p-掺杂区，第二掺杂区614可以是n-掺杂区，并且第三掺杂区614可以是p-掺杂区，在折射元件611中形成p-n-p结。作为另一个实例，第一掺杂区612可以是n-掺杂区，第二掺杂区614可以是p-掺杂区，并且第三掺杂区614可以是n-掺杂区，在折射元件611中形成n-p-n结。作为实例，第一掺杂区612可以是p-掺杂区，第二掺杂区614可以是本征区，并且第三掺杂区614可以是n-掺杂区，在折射元件611中形成p-i-n结。在某些实施方式中，在施加正向或反向偏压的情况下，在折射元件611的结区中载流子被注入和/或排出，并且折射元件611的有效折射率因此被改变。
图6C示出了光子集成电路620的实例，其示出了集成有具有相间错杂的掺杂区的调制元件的折射元件。简单来说，当所述折射元件的直径远远大于由p-n结产生的一个排出区时，相间错杂的掺杂区可能是合乎需要的。通过在整个折射元件中形成相间错杂的掺杂区，可以获得有效折射率的更大的总体改变。光子集成电路620包括折射元件621。折射元件621可以包括使用本申请中描述的任一折射元件实施的一组周期性结构。在某些实施方式中，折射元件621可以包括曲面。此外，折射元件621包括相间错杂的掺杂区622a至622n，其中n是整数。作为实例，相间错杂的掺杂区622a至622n可以具有交替的p和n掺杂，在折射元件621中形成p-n-p-n-p-…结。作为另一个实例，相间错杂的掺杂区622a至622n可以具有交替的p、本征和n掺杂，在折射元件621中形成p-i-n-p-i-n-p-…结。在某些实施方式中，在施加反向偏压的情况下，载流子从折射元件621中的多个排出区被排出，并且折射元件621的有效折射率因此被改变。在某些实施方式中，在施加正向偏压的情况下，载流子被注射到折射元件621中的多个排出区中，并且折射元件621的有效折射率因此被改变。
图6D示出了光子集成电路630的实例，其示出了集成有具有多个掺杂区的调制元件的光学介质。简单来说，光学介质的有效折射率可以通过自由载流子的排出或注入来调制。所述光学介质的有效折射率的调制改变了离开所述折射元件的光的折射性质。光子集成电路630包括形成在光学介质633上的折射元件631。折射元件631可以包括使用本申请中描述的任一折射元件实施的一组周期性结构。在某些实施方式中，折射元件631可以包括曲面。光学介质633包括第一掺杂区635和第二掺杂区637。例如，第一掺杂区635可以是p-掺杂区，并且第二掺杂区637可以是n-掺杂区，在光学介质633中形成p-n结。在某些实施方式中，在将反向偏压施加到所述p-n结的情况下，载流子从所述结区被排出，并且光学介质633的有效折射率因此被改变。在某些实施方式中，在将正向偏压施加到所述p-n结的情况下，载流子被注入到所述结区中，并且光学介质633的有效折射率因此被改变。
图7A示出了光子集成电路700的实例，其示出了通过压电效应控制的折射元件。通常在压电材料中，电压的应用施加机械力以改变所述压电材料的形状。在这个实例中，光子集成电路700包括光学介质703、形成在光学介质703上的折射元件701和耦合到折射元件701的电压源705。折射元件701可以包括使用本申请中描述的任一折射元件实施的一组周期性结构。在某些实施方式中，折射元件701可以包括曲面。此外，折射元件701可以包括压电材料。在某些实施方式中，使用电压源705施加电压可以在折射元件701中施加机械力，以改变折射元件701的表面的预定曲率半径。在某些实施方式中，使用电压源705施加电压可以在折射元件701中施加机械力，以改变折射元件701的光子晶体结构的半径或周期。
图7B示出了光子集成电路710的实例，其示出了通过压电效应控制的折射元件。在这个实例中，光子集成电路710包括光学介质713、形成在光学介质713上的折射元件711和耦合到光学介质713的电压源715。折射元件711可以包括使用本申请中描述的任一折射元件实施的一组周期性结构。在某些实施方式中，折射元件711可以包括曲面。光学介质713可以包括压电材料。在某些实施方式中，在某些实施方式中，使用电压源715施加电压可以在光学介质713中施加机械力，其引起形成在光学介质713顶上的折射元件711的表面的预定曲率半径的改变。在某些实施方式中，使用电压源715施加电压可以在光学介质713中施加机械力，其在光基本上沿着z-轴在光学介质713内部移动时引起光径长度的改变。
图8A示出了光子集成电路800的实例，其示出了通过电容效应控制的折射元件。通常，使用微机电系统(MEMS)，在折射元件与光学介质之间施加电场可以产生静电力，其引起所述折射元件相对于所述光学介质的位置的改变。在这个实例中，光子集成电路800包括光学介质803、折射元件801、支承元件807和耦合到折射元件801和光学介质803的电压源805。折射元件801可以包括曲面或使用本申请中描述的任一折射元件实施的一组周期性结构。此外，折射元件801和光学介质803可以充当电容器的两个电极，并在通过电压源805施加外部电场的情况下在折射元件801与光学介质803之间产生静电力。作为实例，正电荷可能积累在折射元件801的底部处，负电荷可能积累在光学介质803的顶部处，形成静电力，用于改变折射元件801与光学介质803之间的距离。由于支承元件807至少支撑折射元件801的两个末端，因此所述静电力引起所述折射元件相对于所述光学介质的位置的改变，正如由箭头809所指示的。在某些实施方式中，所述位置的改变可用于调节离开折射元件801的聚焦光束的光径。在某些实施方式中，使用电压源805施加电压可以改变折射元件801的光子晶体结构的半径/周期或预定的曲率半径。
图8B示出了光子集成电路810的实例，其示出了通过电容效应控制的折射元件。通常，使用微机电系统(MEMS)，在折射元件与光学介质之间施加电场可以产生静电力，其引起所述折射元件相对于入射光的光轴的取向的改变。在这个实例中，光子集成电路810包括光学介质813、折射元件811、支承元件817和耦合到折射元件811和光学介质813的电压源815。折射元件811可以包括曲面或使用本申请中描述的任一折射元件实施的一组周期性结构。作为实例，正电荷可能积累在折射元件811的尖端的底部处，负电荷可能积累在接近811的尖端的光学介质813的顶部处，形成静电力，用于改变折射元件811与光学介质813之间的距离。由于支承元件817仅仅支撑折射元件811的一个末端，因此折射元件811可以充当悬臂。所述静电力引起所述折射元件相对于入射光的光轴的取向的改变，正如由箭头819所指示的。在某些实施方式中，所述取向的改变可用于调节进入折射元件811的入射光束的入射角。在某些实施方式中，所述取向的改变可用于调节从光学介质813进入折射元件811的光信号的发射角。
图9示出了根据本公开的实施方式用于制造示例性光学器件的示例性过程900的框图。过程900可用于制造本文中公开的任何光学器件100、200、210或其他光学器件。所述制造的光学器件可以形成光子集成电路，其可以附连到其他形式的光学器件或与其他形式的光学器件集成。
过程900包括在衬底902上形成第一曲面904。衬底902可以是半导体晶圆或绝缘体上的半导体(SOI)晶圆。所述第一曲面可以通过对衬底902除去或添加半导体材料来形成。可以将半导体材料沉积在衬底902上，然后通过光刻法形成图案。也可以从衬底902除去半导体材料以形成所述第一曲面。例如，可以将衬底902蚀刻以除去半导体材料。蚀刻技术例如干法蚀刻、湿法蚀刻或任何其他适合的蚀刻技术，可用于形成所述第一曲面。例如，可以使用灰度掩模来蚀刻衬底902并形成曲面904。例如，衬底902可以通过光刻法，使用受控的紫外剂量来蚀刻，以改变蚀刻深度。
衬底902的半导体材料922可以具有预定的带隙能。半导体922的带隙能有助于光学器件传输(或折射)波长在第一波长范围内的入射电磁辐射，并吸收波长在第二波长范围内的电磁辐射。在某些实施方式中，所述第一波长范围长于700nm(例如红外辐射)。例如，半导体922可以具有1.2电子伏特(eV)至1.7eV之间的带隙能。在某些实例中，半导体922传输长于940nm的波长。在某些实施方式中，所述第二波长范围短于800nm。例如，半导体922可以具有400nm至800nm之间的带隙波长。所述带隙波长可以通过上文提到的方程(1)来计算。
粘结层924被沉积在第一曲面904上(参见结构908)。参考图1A，所述粘结层可以形成光学介质107的至少一部分。所述粘结层可以通过薄膜沉积技术例如化学气相沉积、等离子体增强的化学气相沉积、溅射或任何其他适合的薄膜沉积技术沉积在第一曲面层上。所述粘结层可以是半导体材料、氧化物、氮化物、金属或其组合。所述粘结层可以传输被半导体材料922折射的所有波长，或者可以吸收这些波长中的一部分。
在某些实施方式中，粘结层924具有对应于所述光学器件的焦距的光学厚度。例如，所述粘结层(例如图2A中的光学介质203)的光学厚度可以足以使被折射元件(例如201)折射的电磁辐射聚焦到特定地点(例如有源元件207)。所述粘结层的光学厚度可以在所述粘结层的厚度和折射率的基础上确定。所述粘结层的厚度可以取决于所述第一曲面(和/或第二曲面)的曲率半径。照此，可以将所述粘结层设定成具有特定厚度。
为了使所述粘结层达到特定厚度，所述沉积过程可以被设定成沉积具有预定厚度的层。为了调整粘结层的厚度，也可以将所述粘结层平坦化或抛光，例如通过化学机械平坦化(CMP)。例如，可以将所述粘结层用垫子和磨蚀性/或腐蚀性化学浆料擦拭，以达到所需厚度。取决于所述粘结层的初始厚度和所需厚度，所述擦拭过程可以以特定速度进行特定的时间长度。此外，所述粘结层表面上的任何不规则形貌可以通过平坦化来平整。所述粘结层表面上的不规则形貌可以引起进入或离开所述光学器件的电磁辐射的无意衍射或散射。平整的粘结层可以在所述光学器件的横截面上提高电磁辐射的折射和/或过滤的一致性。
在某些实施方式中，第二曲面934被形成在半导体材料922上，与第一曲面904相对。与上文为形成所述第一曲面层所描述的相同的技术可用于形成所述第二曲面。所述第一和第二曲面可以是对称的，或者可以具有不同形状。所述第一和第二表面可以具有相同的曲率半径，或者可以具有不同的曲率半径。在某些实施方式中，所述光学器件被制造成用于目标焦距。在某些实例中，所述第二曲面被形成为使得所述第二曲面与所述第一曲面共同提供所述目标焦距。在某些实例中，所述第二曲面被形成为使得所述第二曲面与所述第一曲面和粘结层共同提供所述目标焦距。
得到的光学器件910包括由半导体材料922形成的折射元件930和粘结层924。折射元件930由所述第一曲面和第二曲面形成。可选地，折射元件可以仅仅具有一个曲面(例如折射元件101)。折射元件930可以从粘结层924脱离以形成单独的透镜，用于晚些时候附连到例如光子集成电路。例如，如果粘结层924由氧化物和/或氮化物构成，则可以通过湿法蚀刻过程例如通过氢氟酸(HF)、氟化铵(NH4H)或其组合将所述粘结层从所述光学器件蚀刻掉。
在某些实施方式中，所述折射元件可以包括一个或多个子结构，例如图1B中的子结构123。在某些实施方式中，所述子结构可以形成在另一个半导体衬底上，并粘合到所述折射元件和/或粘结层。例如，子结构部分123可以通过蚀刻半导体衬底来形成，并且可以粘合到折射元件(例如透镜部分121)。
在某些实施方式中，所述子结构被形成在所述折射元件上。子结构可以通过选择性蚀刻第一曲面904和/或第二曲面934中的一者或两者来形成。所述子结构可以留下来不填充，或者可以用不同于衬底922的半导体材料的材料填充。在某些实例中，将一组所述子结构用折射率比衬底922的折射率更高的材料填充，以在所述光学器件中提供导模。所述子结构也可以通过薄膜沉积来形成。例如，可以将掩模用于在相应曲面上沉积周期性图案、光栅或光子晶体，以形成一组子结构。所述沉积的子结构可以由与折射元件930相同的材料构成，或者可以由不同于折射元件930的材料构成。例如，所述子结构可以由半导体材料(例如硅)或氮化物或氧化物或其组合构成。在某些实例中，使用超过一个掩模为所述子结构沉积不同材料。例如，第一掩模可用于沉积半导体材料，并且第二掩模可用于沉积氮化物材料。所述半导体和氮化物衬底可以形成交替的光栅。一个或多个子结构可以被形成为具有至少一个比折射元件930的带隙波长更小的维度。
正如较早时参考图2讨论的，光学器件可以被附连到光学元件或与其集成。所述光学元件可以相对于粘结层924排布，使得所述光学器件接收被所述光学元件折射的电磁辐射。所述光学元件可以相对于折射元件930排布，使得所述光学元件将电磁辐射传输到所述光学器件中。所述光学元件可以被配置成用于调整所述光学器件折射的第一波长范围和/或所述光学器件吸收的第二波长范围。波长调整可以包括吸收或发射相应调整波长范围内的电磁辐射。
附连到所述光学器件的光学元件也可以是有源光学元件。有源光学元件可以是传输、调制、切换或吸收光的有源光学部件。例如，有源光学元件可以是光探测器，其被配置成用于吸收至少一部分被所述光学器件折射的光，以测量一个或多个波长的光功率。所述有源光学元件的其他实例包括但不限于传感器、发光二极管和激光器。所述有源光学元件可以由一个或多个硅、锗、锡或III-V族化合物的层构成。
附连到所述光学器件的光学元件可以是第二光学器件。所述第一和第二光学元件的组合在入射电磁辐射的折射和/或过滤中可以提供更多灵活性。例如，所述第一光学器件可以折射具有第一波长范围的入射电磁辐射和/或过滤波长在第二波长范围内的电磁辐射。所述第一光学器件和第二光学器件可以被配置成共同折射具有在第三波长范围内的波长的入射电磁辐射和/或过滤具有在第四波长范围内的波长的电磁辐射。所述第三波长范围可以是所述第一波长范围的子范围。所述第四波长范围可以是所述第二波长范围的子范围。所述第一光学器件和第二光学器件中的每一者可以具有折射元件。折射元件可以具有一个或多个曲面和/或一个或多个子结构。所述一个或多个子结构可以包括周期性排布的一组子结构。一组所述子结构可以是亚波长结构。所述第一和/或第二光学元件的至少一个亚波长结构可以具有至少一个比所述第一和/或第二光学器件的折射元件的带隙波长更小的维度(例如直径)。例如，所述第二折射元件可以具有亚波长结构，其具有至少一个比所述第一折射元件的带隙波长更小的维度。
在第一光学器件制造期间，可以将光学元件与所述第一光学器件集成。例如，在912中，光学元件926被粘合到结构912的粘结层924。结构908包括具有第一曲面的折射元件。在粘合光学元件926后，可以进一步制造所述结构，以形成具有两个曲面的折射元件(例如折射元件930)。可选地，可以在光学器件的制造完成后的任何时间将光学元件粘合到所述光学器件。例如，在914中，将926粘合到光学器件910。有源元件可以通过各种不同的粘合方法包括混合金属/电介质晶圆粘合技术、金属共晶粘合技术、氧化物-氧化物粘合技术粘合到所述光学器件，或使用聚合物或其他粘附性和粘性材料将所述有源元件与所述光学器件附连，特别是当所述光学器件或有源元件上存在曲度时。
光学元件926可以是有源光学元件，或者可以是第二光学器件。光学元件926可以是半导体结构，其可以形成光学介质107的一部分。光学元件926也可以是用于制造另一个光学元件或器件的半导体衬底。例如，光学元件926可以是载体晶圆，在其上可以制造第二光学器件。
光学元件926可以与折射元件930或与粘结层924耦合。在某些实施方式中，光学元件926通过第二粘结元件被耦合(或粘合)到所述光学器件。例如，第二粘结层可以被形成在光学器件910的第二曲面934上，并且所述第二光学元件可以被耦合到所述第二粘结层，与第一光学器件910相对。所述第二粘结层可以具有足够的光学厚度，使得被所述第一光学器件折射的电磁辐射聚焦到所述第二光学器件。所述第二粘结层也可以被设计成使得被所述第一光学器件折射的电磁辐射聚焦在所述第二光学器件的特定地点上。例如，所述第二粘结层可以将被所述第一光学器件折射的电磁辐射引导到所述第二光学器件上亚波长结构所在的特定地点。
在某些实施方式中，光学元件926被包埋在折射元件930内部。在某些实例中，光学元件926可以被包埋在折射元件930的一个或多个子结构内。例如，一个或多个子结构可以填充有能够感测、传输或吸收预定波长范围的半导体材料。例如，一个或多个子结构可以填充有硅锗(SiGe)，以用作光探测器来测量被所述光学器件折射的一个或多个波长的光功率。所述SiGe的组成可以在仅仅少量锗(Ge)到100％Ge的范围内。取决于Ge的百分率，所述SiGe的带隙能变化，并且可以检测不同波长。
所述第一和/或第二曲面的曲度可以通过制造技术来形成，和/或通过诱导应变的过程来诱导，正如参考图5所解释的。所述第一和/或第二曲面的曲度也可以通过施加外部电场(以调节载流子浓度)、排泄机械力(通过压电效应)或使用MEM进行动态调整。图6A至8B提供了动态调整曲面的曲度的示例性技术。
光子集成电路可以包括本公开中公开的一种或多种光学器件。具有多个光学器件的光子集成电路可以例如用于图像传感应用。图4提供了具有用于过滤不同波长的光的多个折射元件的示例性光子集成电路。类似地，可以形成具有多个光学器件的光子集成电路。每个所述光学器件可以具有一个或多个折射元件和/或一个或多个子结构，以过滤和/或折射不同波长的光。不同的光学器件可能具有不同尺寸或形式的折射元件。不同的光学器件可以通过使用不同掩模、沉积不同材料、沉积不同的层厚度和/或蚀刻不同图案的光子晶体图案、光栅或其他周期性子结构来制造。例如，两个或更多个所述区域中的折射元件可以具有相同或不同的曲率半径。在某些实施方式中，光子集成电路的一个或多个光学器件可能不具有折射元件并且可能只包括子结构。所述子结构可以由不同周期、尺寸、材料形成。所述子结构可以形成在单一衬底上。所述衬底可以是平面的，或者可以具有总体曲度。在某些实例中，光子集成电路可以形成像素，并且每个光学器件可以形成能够传输特定波长范围的子像素。
图10描绘了根据本公开的实施方式制造光学器件的示例性过程1000的流程图。过程1000可用于制造图9中的光学器件910。过程1000可以以图示的顺序进行，或者它可以以不同于图示顺序的顺序进行。过程1000中的某些步骤可以是任选的。过程1000可以通过包括数据处理装置的系统，例如控制执行所述制造步骤的一个或多个装置的一个或多个计算机来进行。
过程1000可以通过使用一种或多种光刻、蚀刻和/或薄膜沉积技术来进行。例如，光刻技术例如投影光刻、电子束光刻、接触光刻或任何其他适合的光刻技术可用于形成光学器件。蚀刻技术例如干法蚀刻、湿法蚀刻或任何其他适合的蚀刻技术，可用于制造所述光学器件的部件。薄膜沉积技术例如化学气相沉积、等离子体增强的化学气相沉积、溅射或任何其他适合的薄膜沉积技术，可用于在所述光学器件上沉积一个或多个材料层。
根据过程1000，从半导体衬底除去半导体材料以形成第一曲面(1002)。所述第一曲面形成所述光学器件的折射元件(例如图9中的折射元件930)的表面。例如，衬底902可以被蚀刻以形成第一曲面904。所述第一曲面可以在预定曲率半径的基础上形成。所述曲率半径可以取决于所述半导体材料的折射率和/或所述光学器件的所需有效折射率。所述半导体衬底的实例包括但不限于硅晶圆或绝缘体上的硅晶圆。所述第一曲面可以通过使用灰度掩模来形成。所述第一曲面也可以通过诱导应变的过程来形成。所述第一曲面的曲度也可以通过施加外部电场、排泄机械力和/或使用MEMS进行动态调整。
粘结层被形成在第一层(1004)上。例如，所述粘结层可以通过薄膜沉积技术沉积在所述第一层上。例如，粘结层924被沉积在图9中结构908的第一曲面904上。所述粘结层的光学厚度可以对应于所述光学器件的折射元件的焦点。例如，所述粘结层的折射率和/或厚度可以被设定成使得所述光学器件在预定地点聚焦(或散焦)所述折射的电磁辐射。
从所述半导体衬底除去半导体材料以形成第二曲面(1006)。例如，908中的半导体材料922被蚀刻，以形成910中的第二曲面934。所述第二曲面可以通过与用于形成所述第一曲面相同的技术或不同的技术来形成。所述第二曲面可以通过灰度掩模或通过诱导应变的过程来形成。所述第二曲面可以在预定曲率半径的基础上形成。所述曲率半径可以取决于所述半导体材料的折射率和/或所述光学器件的所需有效折射率。所述第二曲面的曲度可以通过施加外部电场、排泄机械力和/或使用MEMS进行动态调整。
所述第一和第二曲面可以是对称的，或者可以具有不同的形状。所述第一和第二曲面可以具有相同的焦距，或者可以具有不同的焦距。所述第一和第二曲面形成所述光学器件的折射元件的两个表面。在某些实施方式中，所述折射元件被设定成具有预定的焦距。在某些实例中，所述第一和/或第二曲面的曲率半径在所述折射元件的焦距的基础上确定。
将半导体材料从所述第一和/或第二曲面选择性除去，以形成子结构(1008)。例如，通过蚀刻折射元件101的所选区域，子结构105被形成在折射元件101上。一组子结构可以周期性排布。两个或更多个子结构可以具有不同的形状和/或尺寸。例如，周期性子结构125具有与周期性子结构127不同的尺寸。一个或多个子结构可以具有至少一个亚波长维度。亚波长维度小于形成所述折射元件的半导体材料的带隙波长。例如，子结构127可以具有亚波长直径。一个或多个子结构可以填充有不同于所述折射元件的半导体材料的材料。对于导模共振效应来说，所述填充材料的折射率可以高于所述折射元件的折射率。
其他实施方式体现在权利要求书中。

Claims (21)

1.一种用于制造光学器件的方法，所述方法包括：
从半导体衬底除去半导体材料以形成所述光学器件的第一曲面，所述半导体衬底具有与所述半导体材料的带隙能相关的带隙波长；
在所述第一曲面上形成粘结层，其中形成所述粘结层包括在所述第一曲面上沉积粘结材料；
从所述半导体衬底除去半导体材料以形成所述光学器件的第二曲面，所述第二曲面与所述光学器件的第一曲面相对形成；并且
从所述光学器件的第一曲面和第二曲面中的至少一者选择性除去半导体材料以形成一个或多个亚波长结构，其中至少一个亚波长结构具有至少一个小于所述半导体衬底的带隙波长的维度；
其中所述光学器件被配置成折射具有在第一波长范围之内的波长的入射电磁辐射和/或过滤具有在第二波长范围之内的波长的电磁辐射，所述第一波长范围是比所述带隙波长长的红外波长，并且所述第二波长范围比所述带隙波长短。
2.根据权利要求1所述的方法，其中所述半导体材料的带隙能为1.2eV至1.7eV。
3.根据权利要求1所述的方法，其中所述第一波长范围为800nm至2,000nm。
4.根据权利要求1所述的方法，其中所述第二波长范围为400nm至800nm。
5.根据权利要求1所述的方法，其中所述光学器件是透镜。
6.根据权利要求1所述的方法，其还包括相对于所述粘结层布置光学元件，使得所述光学元件接收被所述光学器件折射的电磁辐射。
7.根据权利要求6所述的方法，其中所述光学元件是被配置成用于调整所述第一波长范围和/或所述第二波长范围的有源元件，其中调整包括吸收或发射在相应的经调整波长范围内的电磁辐射。
8.根据权利要求6所述的方法，其中所述光学元件选自光探测器、传感器、发光二极管和激光器。
9.根据权利要求6所述的方法，其中所述光学元件包含SiGe。
10.根据权利要求1所述的方法，其还包括在所述光学器件的第二曲面上形成一种或多种结构，所述一种或多种结构形成选自以下的光学元件：光探测器、传感器、发光二极管和激光器。
11.根据权利要求1所述的方法，其中所述光学器件是第一光学器件并且所述粘结层是第一粘结层，并且所述方法还包括：
通过在所述第一光学器件的第二曲面上沉积粘结材料，在所述第二曲面上形成第二粘结层；和
将第二光学器件耦合到所述第二粘结层并与所述第一光学器件相对；
其中所述第一光学器件和所述第二光学器件被配置成用于共同折射具有在第三波长范围之内的波长的入射电磁辐射和/或过滤具有在第四波长范围之内的波长的电磁辐射，其中所述第三波长范围是所述第一波长范围的子范围和/或所述第四波长范围是所述第二波长范围的子范围。
12.根据权利要求11所述的方法，其中所述第二光学器件包含至少一个曲面，所述曲面包括一个或多个亚波长结构，其中至少一个亚波长结构具有至少一个小于所述半导体衬底的带隙波长的维度。
13.根据权利要求11所述的方法，其中所述第二粘结层具有足够的光学厚度，使得被所述第一光学器件折射的电磁辐射聚焦到所述第二光学器件。
14.根据权利要求1所述的方法，其中所述第二曲面与所述第一曲面具有相同的曲率半径。
15.根据权利要求1所述的方法，其中所述第一曲面和所述第二曲面中的至少一者通过使用灰度掩模来形成。
16.根据权利要求1所述的方法，其中从所述半导体衬底除去所述半导体材料包括蚀刻所述半导体衬底。
17.根据权利要求1所述的方法，其中所述一个或多个亚波长结构包括周期性排布的多个亚波长结构。
18.根据权利要求1所述的方法，其中所述粘结层包含选自以下的粘结材料：氧化物、氮化物和金属。
19.根据权利要求1所述的方法，其中形成所述粘结层还包括通过化学-机械平坦化将所述粘结层平坦化。
20.根据权利要求1所述的方法，其中所述光学器件具有可以对施加电场做出响应动态调整的有效折射率。
21.根据权利要求1所述的方法，其中所述粘结层具有对应于所述光学器件的焦距的光学厚度。
CN201880039018.9A 2017-05-09 2018-05-09 用于不可见光应用的光学装置 Pending CN110945654A (zh)

Applications Claiming Priority (3)

Application Number Priority Date Filing Date Title
US201762503922P 2017-05-09 2017-05-09
US62/503,922 2017-05-09
PCT/US2018/031870 WO2018208964A1 (en) 2017-05-09 2018-05-09 Optical apparatus for non-visible light applications

Publications (1)

Publication Number Publication Date
CN110945654A true CN110945654A (zh) 2020-03-31

Family

ID=64104957

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
CN201880039018.9A Pending CN110945654A (zh) 2017-05-09 2018-05-09 用于不可见光应用的光学装置

Country Status (3)

Country Link
CN (1) CN110945654A (zh)
TW (1) TWI759480B (zh)
WO (1) WO2018208964A1 (zh)

Cited By (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN111477703A (zh) * 2020-04-14 2020-07-31 北京工业大学 一种大孔径高速光电探测器

Families Citing this family (3)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
WO2020200931A1 (en) * 2019-03-29 2020-10-08 Sony Corporation Metalens portion, electronic device and method
US11704929B2 (en) 2020-07-06 2023-07-18 Visera Technologies Company Limited Optical structure and method of fabricating the same
US11923392B2 (en) 2021-01-04 2024-03-05 Taiwan Semiconductor Manufacturing Company, Ltd. Enhanced design for image sensing technology

Citations (6)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN1575529A (zh) * 2001-10-26 2005-02-02 香港科技大学 平面带隙材料
US20060118893A1 (en) * 2004-01-20 2006-06-08 Binoptics Corporation Monitoring photodetector for integrated photonic devices
CN101467274A (zh) * 2006-06-12 2009-06-24 3M创新有限公司 具有再发射半导体构造和光学元件的led装置
WO2010132552A1 (en) * 2009-05-12 2010-11-18 The Board Of Trustees Of The University Of Illinois Printed assemblies of ultrathin, microscale inorganic light emitting diodes for deformable and semitransparent displays
US20150212242A1 (en) * 2014-01-27 2015-07-30 Forelux Inc. Photonic apparatus with periodic structures
CN104898269A (zh) * 2014-01-27 2015-09-09 光引研创股份有限公司 光学装置

Family Cites Families (8)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JP4250906B2 (ja) * 2002-04-23 2009-04-08 コニカミノルタホールディングス株式会社 光学素子
CN101120433B (zh) * 2004-06-04 2010-12-08 伊利诺伊大学评议会 用于制造并组装可印刷半导体元件的方法
JP2007058100A (ja) * 2005-08-26 2007-03-08 Ricoh Co Ltd 光学素子・光源ユニット・光走査装置・画像形成装置
US7701629B2 (en) * 2007-04-19 2010-04-20 Hewlett-Packard Development Company, L.P. Photonic device including semiconductor structure having doped region with array of subwavelengh recesses
JP2011524519A (ja) * 2008-06-16 2011-09-01 コーニンクレッカ フィリップス エレクトロニクス エヌ ヴィ 屈折及び反射構造を用いた角度分解能を持つスペクトル検出器
CN102460253B (zh) * 2009-04-17 2014-08-13 发明科学基金I有限责任公司 倏逝电磁波转换装置和方法
JP5569153B2 (ja) * 2009-09-02 2014-08-13 ソニー株式会社 固体撮像装置およびその製造方法
US9709829B2 (en) * 2011-11-18 2017-07-18 Vuzix Corporation Beam steering device

Patent Citations (6)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN1575529A (zh) * 2001-10-26 2005-02-02 香港科技大学 平面带隙材料
US20060118893A1 (en) * 2004-01-20 2006-06-08 Binoptics Corporation Monitoring photodetector for integrated photonic devices
CN101467274A (zh) * 2006-06-12 2009-06-24 3M创新有限公司 具有再发射半导体构造和光学元件的led装置
WO2010132552A1 (en) * 2009-05-12 2010-11-18 The Board Of Trustees Of The University Of Illinois Printed assemblies of ultrathin, microscale inorganic light emitting diodes for deformable and semitransparent displays
US20150212242A1 (en) * 2014-01-27 2015-07-30 Forelux Inc. Photonic apparatus with periodic structures
CN104898269A (zh) * 2014-01-27 2015-09-09 光引研创股份有限公司 光学装置

Cited By (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN111477703A (zh) * 2020-04-14 2020-07-31 北京工业大学 一种大孔径高速光电探测器

Also Published As

Publication number Publication date
TW201909439A (zh) 2019-03-01
TWI759480B (zh) 2022-04-01
WO2018208964A1 (en) 2018-11-15

Similar Documents

Publication Publication Date Title
EP2899573B1 (en) Photonic apparatus comprising photonic integrated circuit with periodic structures
CN110945654A (zh) 用于不可见光应用的光学装置
US10677965B2 (en) Optical apparatus for non-visible light applications
US11222987B2 (en) Optical receiver employing a metasurface collection lens having concentric belts or rings
US9116039B2 (en) Sensor including dielectric metamaterial microarray
TWI484234B (zh) 基於次波長光柵之光學元件、波導耦合器及光電裝置
US9726794B2 (en) High index contrast grating structure for light manipulation and related method
US20050200942A1 (en) Photonic crystal sensors
US7263249B2 (en) Optical element assembly and method of making the same
US20050063071A1 (en) Methods to make diffractive optical elements
US11747529B2 (en) Wafer level microstructures for an optical lens
CN104898269B (zh) 光学装置
CN216670309U (zh) 具有倾斜纳米结构单元的超表面光学器件及光学设备
US20210325609A1 (en) Silicon grating with amorphous silicon perturbation
US20230296834A1 (en) Photonic device and methods of forming same
US20240125980A1 (en) Optical devices including an optical layer on a substrate
US9709711B1 (en) Wavelength selective optical diffuser
Chang et al. Silicon-based micro and subwavelength optical elements and applications
CN114371521A (zh) 覆盖有反射层的超表面光学器件、光学设备及制造方法
JP2022095086A (ja) 受光素子

Legal Events

Date Code Title Description
PB01 Publication
PB01 Publication
SE01 Entry into force of request for substantive examination
SE01 Entry into force of request for substantive examination
AD01 Patent right deemed abandoned

Effective date of abandoning: 20231208

AD01 Patent right deemed abandoned