DE102019108400A1

DE102019108400A1 - Optischer Polymerkoppler

Info

Publication number: DE102019108400A1
Application number: DE102019108400.8A
Authority: DE
Inventors: John Heck; Hari Mahalingam
Original assignee: Intel Corp
Current assignee: Intel Corp
Priority date: 2018-05-15
Filing date: 2019-04-01
Publication date: 2019-11-21
Also published as: US20190041582A1

Abstract

Ausführungsformen können einen optischen Polymerkoppler betreffen. Der optische Polymerkoppler kann einen ersten Teil, der wenigstens teilweise mit einer Fläche eines Siliciumwellenleiters gekoppelt ist, beinhalten. Der optische Polymerkoppler kann ferner einen zweiten Teil des optischen Polymerkopplers beinhalten, der an den ersten Teil angrenzt und der eine Breite aufweisen kann, die geringer als eine Breite des dem ersten Teil gegenüberliegenden zweiten Teils ist. Andere Ausführungsformen können beschrieben und/oder beansprucht werden.

Description

Gebiet
Ausführungsformen der vorliegenden Offenbarung betreffen allgemein das Gebiet optischer Koppler und insbesondere optische Koppler, die einen photonischen Chip und eine optische Faser koppeln können.
Hintergrund
In photonischen Siliciumvorrichtungen, wie etwa einem photonischen Chip, kann Licht in Siliciumwellenleitern optische Moden mit einem relativ kleinen Profil, zum Beispiel in der Größenordnung von näherungsweise 0,2 bis 1 Mikrometer (µm oder Mikron), unterstützen. Im Gegensatz dazu können Einzelmodenfasern (SMF: Single Mode Fibers) typischerweise eine optische Modengröße in der Größenordnung von näherungsweise 10 Mikrometer unterstützen. In manchen alten Vorrichtungen kann die optische Mode von einem Submikrometer-Silciumwellenleiter zu einem Siliciumnitridwellenleiter ausgedehnt werden, wodurch die optische Modengröße zu der Größenordnung von näherungsweise 5 Mikrometer ausgedehnt wird. Jedoch kann es schwierig sein, einen Siliciumnitridwellenleiterkoppler zu realisieren, der die Mode auf näherungsweise 10 Mikrometer ausdehnen kann. Stattdessen können alte Lösungen eine Linse verwenden, um Licht, das von dem Wellenleiter (entweder dem Siliciumwellenleiter oder zum Beispiel einem Siliciumnitridwellenleiter) divergiert, zu sammeln und es auf die Faserfacette abzubilden. Die alte Lösung kann in manchen Fällen unerwünscht sein, weil sie möglicherweise zusätzliche Ausrichtungs- und Bondungsschritte erfordert, die negative Beschränkungen für die Herstellbarkeit und die Kosten der Lösung bereitstellen können.
Figurenliste

1 veranschaulicht ein beispielhaftes System, das einen optischen Koppler verwenden kann, gemäß manchen Ausführungsformen.
2 veranschaulicht eine vereinfachte Schnittseitenansicht einer Ausführungsform eines optischen Kopplers gemäß verschiedenen Ausführungsformen.
3 veranschaulicht eine vereinfachte Draufsicht der Ausführungsform des optischen Kopplers aus 2 gemäß verschiedenen Ausführungsformen.
4 veranschaulicht eine vereinfachte perspektivische Ansicht der Ausführungsform des optischen Kopplers aus 2 gemäß verschiedenen Ausführungsformen.
5 veranschaulicht eine vereinfachte Schnittseitenansicht einer alternativen Ausführungsform eines optischen Kopplers gemäß verschiedenen Ausführungsformen.
6 veranschaulicht eine vereinfachte Draufsicht der Ausführungsform des optischen Kopplers aus 5 gemäß verschiedenen Ausführungsformen.
7 veranschaulicht eine vereinfachte perspektivische Ansicht der Ausführungsform des optischen Kopplers aus 5 gemäß verschiedenen Ausführungsformen.
8 veranschaulicht eine vereinfachte Schnittansicht einer alternativen Ausführungsform eines optischen Kopplers gemäß verschiedenen Ausführungsformen.
9 veranschaulicht eine vereinfachte Draufsicht der Ausführungsform des optischen Kopplers aus 8 gemäß verschiedenen Ausführungsformen.
10 veranschaulicht einen beispielhaften Prozessfluss zum Konstruieren eines optischen Kopplers gemäß manchen Ausführungsformen.

Ausführliche Beschreibung
Ausführungsformen können einen optischen Polymerkoppler betreffen. Der optische Polymerkoppler kann einen ersten Teil, der wenigstens teilweise mit einer Fläche eines Siliciumwellenleiters gekoppelt ist, und einen zweiten Teil, der mit einer Fläche eines dielektrischen Stapels gekoppelt ist, beinhalten. Der zweite Teil des optischen Polymerkopplers, der an den ersten Teil angrenzt, kann eine Breite aufweisen, die geringer als eine Breite des dem ersten Teil gegenüberliegenden zweiten Teils ist. Andere Ausführungsformen können beschrieben und/oder beansprucht werden.
Bei der folgenden ausführlichen Beschreibung wird Bezug auf die begleitenden Zeichnungen genommen, die einen Teil hiervon bilden, wobei gleiche Ziffern durchweg gleiche Teile kennzeichnen, und in denen durch Veranschaulichung Ausführungsformen gezeigt werden, in denen der Gegenstand der vorliegenden Offenbarung umgesetzt werden kann. Es versteht sich, dass andere Ausführungsformen genutzt werden können und strukturelle oder logische Änderungen vorgenommen werden können, ohne von dem Schutzumfang der vorliegenden Offenbarung abzuweichen. Demzufolge ist die folgende ausführliche Beschreibung nicht in einem beschränkenden Sinne aufzufassen und ist der Schutzumfang von Ausführungsformen durch die angehängten Ansprüche und deren Äquivalente definiert.
Für die Zwecke der vorliegenden Offenbarung bedeutet der Ausdruck „A oder B“ (A), (B), oder (A und B). Für die Zwecke der vorliegenden Offenbarung bedeutet der Ausdruck „A, B oder C“ (A), (B), (C), (A und B), (A und C), (B und C), oder (A, B und C).
Die Beschreibung kann perspektivenbasierte Beschreibungen, wie etwa obere(r/s)/untere(r/s), hinein/hinaus, über/unter und dergleichen, verwenden. Solche Beschreibungen werden lediglich verwendet, um die Erörterung zu vereinfachen, und sollen die Anwendung von hier beschriebenen Ausführungsformen nicht auf irgendeine bestimmte Orientierung eingrenzen.
Die Beschreibung verwendet möglicherweise die Ausdrücke „bei einer Ausführungsform“ oder „bei Ausführungsformen“, die jeweils auf eine oder mehrere derselben oder verschiedener Ausführungsformen verweisen können. Weiterhin sind die Begriffe „umfassend“, „beinhaltend“, „aufweisend“ und dergleichen, wie sie mit Bezug auf Ausführungsformen der vorliegenden Offenbarung verwendet werden, synonym.
Der Begriff „gekoppelt mit“ kann hier, zusammen mit seinen Ableitungen, verwendet werden. „Gekoppelt“ kann eines oder mehrere von Folgenden bedeuten. „Gekoppelt“ kann bedeuten, dass sich zwei oder mehr Elemente in direktem physischem oder elektrischem Kontakt befinden. Jedoch kann „gekoppelt“ auch bedeuten, dass zwei oder mehr Elemente einander indirekt kontaktieren, aber dennoch miteinander zusammenwirken oder wechselwirken, und kann bedeuten, dass ein oder mehrere andere Elemente zwischen die Elemente, die als miteinander gekoppelt gelten, gekoppelt oder zwischen diesen verbunden sind. Der Begriff „direkt gekoppelt“ kann bedeuten, dass sich zwei oder mehr Elemente in direktem Kontakt befinden.
Bei verschiedenen Ausführungsformen kann der Ausdruck „ein erstes Merkmal, das auf einem zweiten Merkmal gebildet, abgeschieden oder anderweitig angeordnet ist“ bedeuten, dass das erste Merkmal über der Merkmalsschicht gebildet, abgeschieden oder angeordnet ist und dass sich wenigstens ein Teil des ersten Merkmals in direktem Kontakt (z. B. direktem physischen und/oder elektrischen Kontakt) oder indirektem Kontakt (z. B. mit einem oder mehreren anderen Merkmalen zwischen dem ersten und zweiten Merkmal) mit wenigstens einem Teil des zweiten Merkmals befindet.
Verschiedene Abläufe können als mehrere diskrete Abläufe in klarer Reihenfolge auf eine Weise beschrieben werden, die außerordentlich hilfreich für das Verständnis des beanspruchten Gegenstands ist. Jedoch sollte die Reihenfolge der Beschreibung nicht derart ausgelegt werden, dass sie impliziert, dass diese Vorgänge unbedingt von der Reihenfolge abhängen.
So wie hier verwendet, kann sich der Begriff „Modul“ auf einen anwendungsspezifischen integrierten Schaltkreis (ASIC), einen elektronischen Schaltkreis, einen Prozessor (gemeinsam genutzt, dediziert oder als Gruppe) und/oder einen Speicher (gemeinsam genutzt, dediziert oder als Gruppe) beziehen, Teil davon sein oder diesen beinhalten, der/die ein oder mehrere Software- oder Firmware-Programme, einen kombinatorischen Logikschaltkreis und/oder andere geeignete Komponenten, die die beschriebene Funktionalität bereitstellen, ausführen.
1 veranschaulicht ein beispielhaftes System, das einen optischen Koppler verwenden kann, gemäß manchen Ausführungsformen. Insbesondere stellt 1 ein System dar, das einen photonischen Chip 100 und eine optische Faser 120 beinhalten kann. Der photonische Chip 100 kann zum Beispiel ein Chip, wie etwa ein Prozessor, eine zentrale Verarbeitungseinheit (CPU), eine Grafikverarbeitungseinheit (GPU), ein Speicher oder irgendein anderer Typ eines Chips, sein. Insbesondere kann der photonische Chip 100 ein Chip sein, der wenigstens teilweise Licht anstelle elektrischer Signale verwendet, um Informationen innerhalb des photonischen Chips 100 oder außerhalb des photonischen Chips 100 zu kommunizieren.
Bei manchen Ausführungsformen kann der photonische Chip 100 mit einer optischen Faser 120 gekoppelt sein. Insbesondere kann die optische Faser 120 eine SMF sein. Wie hier verwendet, kann eine SMF auf eine optische Faser verweisen, die dazu gestaltet ist, Licht nur in einer einzigen Mode zu führen. Bei Ausführungsformen kann die optische Faser 120 Silicium oder irgendein anderes optisch leitfähiges Material beinhalten und kann verschiedene Elemente, wie etwa einen Kern, einen Mantel, eine Beschichtung oder eine Außenhülle beinhalten. Zum Beispiel kann die SMF dazu gestaltet sein, nur Licht direkt die Faser herab zu führen, eine Mode, die als eine Transversalmode bezeichnet werden kann. Zum Beispiel kann die optische Faser 120 bei manchen Ausführungsformen dazu konfiguriert sein, optische Signale von dem photonischen Chip 100 zu einer anderen Komponente 175 zu führen. Die Komponente 175 kann zum Beispiel ein anderer photonischer Chip, ein Speicher, ein Prozessor oder irgendein anderer Typ einer Komponente sein, die entweder direkt mit der optischen Faser 120 gekoppelt sein kann oder über irgendeinen anderen Typ einer Kopplung mit der optischen Faser 120 gekoppelt sein kann.
Wie oben angemerkt, kann der photonische Chip 100 mit einem Siliciumwellenleiter implementiert sein, der optische Moden mit einem Submikrometerprofil, zum Beispiel in der Größenordnung von näherungsweise 0,2 Mikrometer und 1 Mikrometer, unterstützen kann. Insbesondere kann der Siliciumwellenleiter ein Wellenleiter sein, der Licht aufgrund von interner Brechung des Wellenleiters in eine spezielle Richtung lenkt. Der Siliciumwellenleiter kann aus reinem oder schwach dotiertem Silicium gefertigt sein. Insbesondere kann der Siliciumwellenleiter mit Bor, Phosphor oder irgendeinem anderen Dotierungsmittel dotiert sein.
Im Gegensatz dazu kann die optische Faser 120 optische Moden mit einem Profil in der Größenordnung von näherungsweise 10 Mikrometer unterstützen. Wie hierin verwendet, kann das Profil der optischen Mode auf den Durchmesser des Gebiets verweisen, durch das das Licht propagiert. Um das Profil des Lichts von dem Submikrometerprofil des photonischen Chips 100 auf das Profil der optischen Faser 120 auszudehnen, kann der photonische Chip 100 einen optischen Koppler 125, der zum Ausdehnen des Profils des Lichts gestaltet ist, beinhalten oder mit diesem gekoppelt sein.
Außerdem können, wie oben angemerkt, alte Lösungen einen Siliciumnitridwellenleiter enthalten haben, der mit dem Siliciumwellenleiter des photonischen Chips 100 verbunden ist. Der Siliciumnitridwellenleiter kann das Submikrometerprofil auf ein Profil in der Größenordnung von näherungsweise 5 Mikrometer ausdehnen und dann kann eine Linse verwendet werden, um das Licht, das aus dem (den) Wellenleiter(n) divergiert, zu sammeln und das Licht auf eine Faserfacette abzubilden. Jedoch kann, wie angemerkt, diese alte Lösung in manchen Fällen unerwünscht sein, weil sie möglicherweise zusätzliche Ausrichtungs- und Bondungsschritte erfordert, die negative Beschränkungen für die Herstellbarkeit und die Kosten der Lösung bereitstellen können.
2, 3 und 4 stellen verschiedene Ansichten eines Ausführungsbeispiels eines photonischen Chips 100 mit einem optischen Koppler 125 dar. Allgemein kann der photonische Chip 100 eine Vielzahl von Schichten beinhalten, wie etwa einen Siliciumwafer 105, einen dielektrischen Stapel 110 und einen Siliciumwellenleiter 115. Insbesondere kann der photonische Chip 100 ein Silicium-auf-Isolator(SOI)-Wafer sein, wobei der dielektrische Stapel 110 eine Siliciumdioxidschicht ist und der Siliciumwellenleiter 115 monokristallines Silicium ist. Der Siliciumwafer 105 kann aus zum Beispiel Silicium bestehen und eine Dicke (oder z-Höhe) von näherungsweise 0,75 Millimeter (mm) aufweisen. Der dielektrische Stapel 110 kann aus zum Beispiel Siliciumdioxid bestehen und kann eine Dicke (oder z-Höhe) zwischen näherungsweise 0,5 und näherungsweise 3 Mikrometer aufweisen.
Wie oben beschrieben, kann der Siliciumwellenleiter 115 optische Moden mit einem Submikrometerprofil, zum Beispiel in der Größenordnung von näherungsweise 0,2 Mikrometer und 1 Mikrometer, unterstützen. Insbesondere kann der Siliciumwellenleiter ein Wellenleiter sein, der Licht aufgrund von interner Brechung des Wellenleiters in eine spezielle Richtung lenkt. Insbesondere kann der Siliciumwellenleiter 115 unter Bezugnahme auf 2 Licht von der linken Seite des Blattes zu der rechten Seite des Blattes lenken. Der Siliciumwellenleiter kann aus reinem oder schwach dotiertem Silicium gefertigt sein, wie oben beschrieben ist. Der Siliciumwellenleiter 115 kann eine z-Höhe von näherungsweise 1 Mikrometer und eine Breite von näherungsweise 1 Mikrometer aufweisen. Die Länge des Siliciumwellenleiters 115 kann von der Größe des photonischen Chips 100, der Verwendung, in der der photonische Chip 100 genutzt werden wird, oder irgendeiner anderen Gestaltungsrichtlinie abhängen.
Wie hier verwendet, können die Ausdrücke „Höhe“ oder „z-Höhe“ hier austauschbar verwendet werden und können auf die vertikale Höhe, wie in 2 dargestellt, verweisen. Zum Beispiel kann die z-Höhe des Siliciumwellenleiters 115 auf die Distanz verweisen, für die sich der Siliciumwellenleiter von der Oberfläche des dielektrischen Stapels 110 erstreckt. Verschiedene Höhen sind in 2 als „Z1“ und „Z2“ dargestellt und werden hier weiter thematisiert. Der Ausdruck „z-Höhe“ kann ferner auf die Distanz verweisen, für die sich ein Element von der Fläche des Blattes in 3 erstreckt.
Gleichermaßen kann der Ausdruck „Länge“ verwendet werden, um auf ein Maß senkrecht zu der „Höhe“ zu verweisen, und kann zum Beispiel auf die Distanz von der linken Seite aus 2 zu der rechten Seite aus 2 (oder umgekehrt) verweisen. Eine Länge eines Elements ist in 2 als „L“ dargestellt und wird hier weiter besprochen. Der Ausdruck „Länge“ kann auch auf einen Abstand von der Oberseite aus 3 zu der Unterseite aus 3 (oder umgekehrt) verweisen.
Gleichermaßen kann der Ausdruck „Breite“ verwendet werden, um auf ein Maß senkrecht zu der Höhe und Länge zu verweisen, und kann zum Beispiel auf die Distanz aus dem Blatt in 2 heraus oder von der linken Seite aus 3 zu der rechten Seite aus 3 verweisen.
Bei Ausführungsformen kann der optische Koppler 125 auch auf dem dielektrischen Stapel 110 positioniert sein. Der optische Koppler 125 kann zwei Teile 125a und 125b beinhalten. Bei manchen Ausführungsformen können die unterschiedlichen Teile als unterschiedliche „Stufen“ des optischen Kopplers 125 bezeichnet werden. In 2 sind die unterschiedlichen Teile durch die vertikale gestrichelte Linie angegeben. Gleichermaßen sind in 3 die zwei Teile durch die horizontale gestrichelte Linie angegeben. Im Allgemeinen kann der optische Koppler 125 aus einem Polymer, wie etwa einem ultraviolett(UV)-aushärtbaren Acrylatmaterial oder irgendeinem anderen Polymer gebildet sein. Allgemeiner kann der optische Koppler 125 aus einem Polymer gebildet werden, das einen Brechungsindex von bis zu näherungsweise 1,56 aufweist. Bei Ausführungsformen kann der optische Koppler 125 direkt auf den Siliciumwellenleiter 115, den dielektrischen Stapel 110 oder irgendeinen anderen Teil des photonischen Chips 100 aufgestapelt werden, wie hier beschrieben wird. Bei anderen Ausführungsformen kann der optische Koppler 125 durch irgendeine andere Technik oder irgendeinen anderen Prozess gebildet werden.
Der erste Teil 125a kann eine allgemein gleichförmige Höhe und Breite aufweisen, wie in 2-4 gezeigt ist. Zum Beispiel kann der erste Teil 125a eine Höhe und eine Breite von näherungsweise 4 Mikrometer aufweisen, Wie in 2 gesehen werden kann, kann der erste Teil 125a wenigstens teilweise mit dem Siliciumwellenleiter 115 überlappen. Die Überlappung kann es ermöglichen, dass sich Licht von dem Siliciumwellenleiter 115 in den ersten Teil 125a ausdehnt, wodurch das Profil des Lichts von einem Profil in der Größenordnung von 0,2 - 1 Mikrometer zu einem Profil von näherungsweise 4 Mikrometer erhöht wird.
Der zweite Teil 125b kann dann von der ersten Höhe Z1 und Breite W1 zu der zweiten Höhe Z2 und einer zweiten Breite W2 zunehmen. Bei manchen Ausführungsformen können die erste Höhe Z1 und die erste Breite W1 gleich oder näherungsweise gleich der Höhe und Breite des ersten Teils 125a sein, das heißt näherungsweise 4 Mikrometer mal 4 Mikrometer betragen. Die zweite Höhe Z2 und die zweite Breite W2 können größer als die Höhe und die Breite des ersten Teils 125a sein, wie in 2-4 gezeigt ist. Insbesondere können die Höhe Z2 und die Breite W2 näherungsweise 8 Mikrometer und näherungsweise 20 Mikrometer betragen. Diese Zunahme kann über die gesamte Länge L des zweiten Teils 125b auftreten. Bei manchen Ausführungsformen kann die Länge L zwischen näherungsweise 200 und näherungsweise 1000 Mikrometer liegen. Allgemein kann die Zunahme relativ gleichmäßig über die Länge L des zweiten Teils 125b auftreten und zum Beispiel kann der Winkel α der Höhenzunahme näherungsweise 1 Grad betragen.
Wie in 2-4 gesehen werden kann, kann es bei manchen Ausführungsformen eine Facette 127 an dem Ende des optischen Kopplers 125 geben. Die Facette 127 kann mit einer Antireflexionsbeschichtung beschichtet sein, die eine Reflexion von der optischen Faser 120 zurück in den photonischen Chip 100 verhindern kann. Sobald Licht die Facette 127 verlässt, wird es direkt in die optische Faser 120 stoßgekoppelt oder alternativ durch eine (nicht gezeigte) Linse in einen Abschnitt einer Freiraum-Optik gesammelt, welche es in die optische Faser 127 einkoppeln kann.
Bei manchen Ausführungsformen ist die Facette 127 möglicherweise nicht bündig mit dem Ende des dielektrischen Stapels 110. Zum Beispiel ist, wie in 3 gesehen werden kann, die Facette 127 möglicherweise nicht bündig mit dem Ende des dielektrischen Stapels 110. Die Facette 127 kann von einem Rand des dielektrischen Stapels 110 zurückgesetzt sein, weil der Die möglicherweise auf eine solche Weise vereinzelt werden muss, dass die Facette nicht aufgrund des Vereinzelungsprozesses beschädigt wird. Der Vereinzelungsprozess kann unter Verwendung einer Zerteilungssäge, eines Scribe-and-Break(Ritzen-und-Brechen)-Prozesses oder eines laserbasierten „Stealth-Dicing“-Prozess durchgeführt werden. Alternativ dazu kann die Facette 127 von dem Ende der Schichten 110 und 105 hervorstehen.
Im Betrieb kann der photonische Chip 100, und insbesondere der optische Koppler 125, es ermöglichen, dass sich Licht adiabatisch von dem Profil mit 0,2 Mikrometer und 1 Mikrometer des Siliciumwellenleiters 115 durch den optischen Koppler 125 auf ein Profil von näherungsweise 8-20 Mikrometer ausdehnt. Wie hier verwendet, verweist der Ausdruck „adiabatisch“ auf eine Ausdehnung von Licht ohne unnötigen Verlust außerhalb des Siliciumwellenleiters 115 und des optischen Kopplers 125. Zum Beispiel kann sich das Licht in dem ersten Teil 125a von dem Profil mit 0,2-1 Mikrometer des Siliciumwellenleiters 115 auf ein Profil von näherungsweise 4 x 4 Mikrometer des ersten Teils 125a des optischen Kopplers 125 ausdehnen. Das Licht kann sich dann von dem Profil mit näherungsweise 4 x 4 Mikrometer durch den zweiten Teil 125b des optischen Kopplers 125 auf das Profil mit näherungsweise 8-20 Mikrometer bei der Facette 127 ausdehnen.
5-7 stellen eine alternative Ausführungsform eines photonischen Chips 200 mit einem optischen Koppler 225 dar. Der photonische Chip 200 kann einen Siliciumwafer 205, einen dielektrischen Stapel 210 und einen Siliciumwellenleiter 215 beinhalten, die dem Siliciumwafer 105, dem dielektrischen Stapel 110 bzw. dem Siliciumwellenleiter 115 ähnlich sein können. Bei Ausführungsformen kann der photonische Chip 200 mit einer optischen Faser 220 koppelbar sein, die der optischen Faser 120 ähnlich sein kann.
Der photonische Chip 200 kann auch einen optischen Koppler 225, der in mancher Hinsicht dem optischen Koppler 125 ähnlich sein kann, beinhalten oder mit diesem gekoppelt sein. Zum Beispiel kann der optische Koppler 225 aus einem Polymermaterial ähnlichen jenem oben mit Bezug auf den optischen Koppler 125 beschriebenen gebildet sein. Außerdem kann der optische Koppler 225 durch einen Stempelprozess, wie hier beschrieben, oder durch irgendeinen anderen Prozess gebildet werden. Ähnlich dem optischen Koppler 125 kann der optische Koppler 225 eine Facette 227 an einem Ende des optischen Kopplers 225 weiter von dem Wellenleiter 115 entfernt aufweisen.
Wie in 5-7 gezeigt, kann der optische Koppler 225 einen ersten Teil 225a beinhalten, der dem ersten Teil 125a des optischen Kopplers 125 ähnlich sein kann. Insbesondere kann der erste Teil 225a eine erste Höhe Z1 und eine erste Breite W1 aufweisen, die beide bei manchen Ausführungsformen gleich etwa 4 Mikrometer sein können.
Der optische Koppler 225 kann auch einen zweiten Teil 225b aufweisen. Wie zum Beispiel in 5 gezeigt, kann der zweite Teil 225b eine relativ konstante Höhe Z1 aufweisen, die näherungsweise die gleiche wie die Höhe des ersten Teils 225a sein kann. Bei manchen Ausführungsformen kann der zweite Teil 225b eine andere Höhe als der erste Teil 225a aufweisen, zum Beispiel kann der zweite Teil 225b geringfügig „größer“ oder „kleiner“ als der erste Teil 225a sein. Außerdem kann bei manchen Ausführungsformen der zweite Teil 225b geneigt sein, sodass er mit Bezug auf die Höhe Z1 ansteigt oder abfällt. Das heißt, die Höhe des zweiten Teils 225b auf einer Seite des zweiten Teils 225b am weitesten von dem ersten Teil 225a entfernt kann höher oder niedriger als die Höhe Z1 sein.
Der zweite Teil 225b kann sich auch von der ersten Breite W1 auf der Seite am nächsten zu dem ersten Teil 225a zu einer zweiten Breite W2 auf einer Seite am weitesten von dem ersten Teil 225a entfernt ausdehnen. Bei manchen Ausführungsformen kann die zweite Breite W2 in der Größenordnung von näherungsweise 8 bis näherungsweise 20 Mikrometer breit sein. Der zweite Teil 225b kann sich relativ gleichmäßig über eine Länge L ausdehnen, die zwischen näherungsweise 200 und näherungsweise 400 Mikrometer liegt.
Der optische Koppler 225 kann auch einen dritten Teil 225c beinhalten, der über dem zweiten Teil 225b angeordnet sein kann. Wie in 6 gesehen werden kann, kann der dritte Teil 225c allgemein dreieckig sein, obwohl der dritte Teil 225c bei anderen Ausführungsformen irgendeine andere Querschnittsform, wie etwa trapezförmig, einen Bogen, ein Quadrat oder irgendeine andere Form, aufweisen kann. Bei Ausführungsformen kann der dritte Teil 225c eine allgemein gleichmäßige Höhe von der Seite am nächsten zu dem ersten Teil 225a zu der Seite am weitesten von dem ersten Teil 225a entfernt aufweisen. Bei anderen Ausführungsformen kann der dritte Teil 225c so geneigt sein, dass die Höhe des dritten Teils am nächsten zu dem ersten Teil 225a höher oder niedriger als die Höhe des dritten Teils 225c am weitesten von dem ersten Teil 225a entfernt sein kann. Bei manchen Ausführungsformen kann die kombinierte Höhe des zweiten Teils 225b und des dritten Teils 225c auf der Seite am weitesten von dem ersten Teil 225a entfernt eine Höhe Z2 sein, wie in 5 gezeigt ist. Bei Ausführungsformen kann die Höhe Z2 zwischen 8 und 20 Mikrometer, ähnlich der in 2 dargestellten Höhe Z2, betragen.
Außerdem kann, wie in 6 und 7 gesehen werden kann, der dritte Teil 225c eine kleinere Breite als der zweite Teil 225b aufweisen. Insbesondere kann an dem Ende des dritten Teils 225c am nächsten zum ersten Teil 225a in 6 gesehen werden, dass der dritte Teil 225c relativ schmal sein kann. Insbesondere ist er als „spitz zulaufend“ oder allgemein „Pfeil“-förmig dargestellt, jedoch kann er bei anderen Ausführungsformen abgerundet, quadratisch oder irgendeine andere Form sein. Bei dem Ende des dritten Teils 225c am weitesten von dem ersten Teil 225a entfernt kann der dritte Teil 225c eine Breite W3 aufweisen, die geringer als die Breite W2 des zweiten Teils 225b ist. Bei manchen Ausführungsformen kann die breite W3 zwischen näherungsweise 4 und näherungsweise 18 Mikrometer breit sein. Der Grund dafür, dass der dritte Teil 225c eine kleinere Breite bei einem gegebenen Punkt als der zweite Teil 225b aufweisen kann, kann sein, damit das Licht dazu in der Lage ist, sich graduell und daher adiabatisch von dem ersten Teil 225a in den zweiten Teil 225b und von dem zweiten Teil 225b in den dritten Teil 225c auszudehnen. Auf diese Weise kann das Licht dazu in der Lage sein, sich durch den optischen Koppler 225 auszudehnen, wodurch sein Profil von dem Profil mit näherungsweise 0,2-1 Mikrometer des Siliciumwellenleiters 215 zu dem gewünschten Profil mit näherungsweise 8-20 Mikrometer des optischen Kopplers 225 erhöht wird.
8 und 9 stellen eine alternative Ausführungsform eines photonischen Chips 300 dar, die einen optischen Koppler 325 verwenden kann. Bei Ausführungsformen kann der photonische Chip 300 einen Siliciumwafer 305, und einen dielektrischen Stapel 310 beinhalten, die dem Siliciumwafer 105 bzw. dem dielektrischen Stapel 110 ähnlich sein können.
Der photonische Chip 300 kann auch einen Siliciumwellenleiter 315 beinhalten, der den Siliciumwellenleitern 115 oder 215 ähnlich sein kann. Insbesondere kann der Siliciumwellenleiter aus reinem oder schwach dotiertem Silicium bestehen, wie oben beschrieben ist. Bei manchen Ausführungsformen kann der Siliciumwellenleiter 315 einen Spiegel 330 beinhalten, der vollständig oder teilweise darin eingebettet ist. Die gestrichelte Linie in 8 repräsentiert den Pfad von Licht durch den photonischen Chip 300. Wie gesehen werden kann, kann das Licht den Siliciumwellenleiter 315 durchlaufen, bis es auf den Spiegel 330 trifft, wobei der Spiegel 330 zu diesem Zeitpunkt den Pfad des Lichtes ändern kann.
Wie in 8 gezeigt, kann der photonische Chip 300 einen optischen Koppler 325 beinhalten. Der optische Koppler 325 kann vollständig oder teilweise direkt auf den Siliciumwellenleiter 315 oder den dielektrischen Stapel 310 aufgestempelt sein. Bei anderen Ausführungsformen kann der optische Koppler 325 durch irgendeine andere Technik oder irgendeinen anderen Prozess gebildet werden. Bei Ausführungsformen kann der optische Koppler 325 aus einem Polymermaterial ähnlichen den oben mit Bezug auf die optischen Koppler 125 oder 225 beschriebenen Polymermaterialien gebildet sein. Wie gesehen werden kann, kann der optische Koppler 325 allgemein oberhalb des Siliciumwellenleiters 315 ansteigen und kann kuppelförmig sein. Insbesondere kann der optische Koppler 325 bei manchen Ausführungsformen eine Breite und eine Länge zwischen näherungsweise 100 Mikrometer und näherungsweise 1 mm und eine Höhe zwischen näherungsweise 100 Mikrometer und näherungsweise 1 mm aufweisen. Bei manchen Ausführungsformen kann der optische Koppler 325 „kuppelförmig“ sein, sodass er eine natürliche Linse bildet, während der optische Koppler 325 bei anderen Ausführungsformen eine oder mehrere Vertiefungen aufweisen kann, flach sein kann, mehrere Kuppeln aufweisen kann oder irgendeine andere Form sein kann. Bei manchen Ausführungsformen kann der optische Koppler 325 ein allgemein kreisförmiges Draufsichtprofil aufweisen, wie zum Beispiel in 9 gezeigt ist, während der optische Koppler 325 bei anderen Ausführungsformen ein anderes Draufsichtprofil, wie etwa länglich, rechteckig, quadratisch, dreieckig, unregelmäßig usw., aufweisen kann.
Es versteht sich, dass die obigen Werte, zum Beispiel in Bezug auf spezielle Elemente oder Größen, hier lediglich als Beispiele für die Beschreibung beabsichtigt sind. Andere Ausführungsformen können unterschiedliche Größen, Profile, Höhen, Breiten, Längen oder Winkel aufweisen. Außerdem dienen Veranschaulichungen spezieller Größen oder Abmessungen in den 2-8 nur der Beschreibung und sollen keine vergleichenden Größenverhältnisse der realen Welt veranschaulichen. Außerdem versteht es sich, dass andere Ausführungsformen zusätzliche oder alternative Schichtanzahlen aufweisen können. Zum Beispiel können bei manchen Ausführungsformen die optischen Koppler 125 und 225 zweischichtige optische Koppler sein, das heißt jeweils zwei Schichten aufweisen. Jedoch können die optischen Koppler bei anderen Ausführungsformen eine erhöhte Anzahl an Schichten aufweisen, um eine weitere Propagation von Licht durch die optischen Koppler zu ermöglichen.
Allgemein können optische Koppler, wie etwa die optischen Koppler 125, 225 oder 325, aus einem aufgestempelten Polymer, wie etwa den oben beschriebenen Polymeren, bestehen. Eine Bildung der optischen Koppler 125/225/325 kann das Erzeugen eines dreidimensionalen „Masters“ (Vorlage) beinhalten. Der Master kann durch Diamantdrehen oder irgendeinen anderen Prozess gebildet werden. Der Master kann dann verwendet werden, um Stempel zum Bilden von Polymermerkmalen auf einem Wafer zu fertigen. Bei manchen Ausführungsformen können die Polymermerkmale durch einen Aufstempeln-und-Wiederholen-Prozess oder in einem Vollwaferprozess gebildet werden. Wie hier verwendet, kann ein Aufstempeln-und-Wiederholen-Prozess bedeuten, dass ein oder mehrere Koppler in einem begrenzten Bereich auf dem Wafer durch einen Master-Stempel in einem Schritt erzeugt werden und dieser Vorgang über den Wafer hinweg wiederholt wird, bis alle notwendigen Koppler fertiggestellt sind, und ein Vollwaferprozess kann bedeuten, dass sämtliche Koppler, die auf dem gesamten Wafer benötigt werden, durch einen großen Master-Stempel in einem einzigen Schritt gebildet werden. Bei Ausführungsformen kann der Aufstempeln-und-Wiederholen-Prozess eine Platzierungsgenauigkeit in dem Submikrometerbereich aufweisen, während der Vollwaferprozess eine Platzierungsgenauigkeit in dem Bereich von einigen wenigen Mikrometer aufweisen kann.
Bei Ausführungsformen kann das Polymer unter Verwendung von Tintenstrahltechnologie mit einem präzisen Volumen abgegeben werden, entweder auf dem Stempel oder direkt auf den dielektrischen Stapel 110/210/320 oder den Siliciumwellenleiter 115/215/315. Das Polymer kann dann zum Beispiel mittels UV-Licht durch den Stempel ausgehärtet werden. Der Stempel wird dann entfernt, wobei die optischen Koppler 125/225/325 als eine Reproduktion mit hoher Qualität der Master-Struktur zurückgelassen werden.
Es versteht sich, dass die obige Beschreibung davon, wie der optische Koppler 125/225/325 gebildet werden kann, lediglich ein Beispiel ist und dass andere Ausführungsformen über andere Mittel gebildet werden können. Zum Beispiel kann das Polymer bei anderen Ausführungsformen unter Verwendung einer anderen Technologie abgegeben werden oder es kann auf irgendeine andere Weise ausgehärtet werden. Allgemein kann das Polymer bei Ausführungsformen direkt auf den dielektrischen Stapel 110/210/310 und den Siliciumwellenleiter 115/215/315 abgeschieden werden.
10 stellt einen Beispielprozess dar, der verwendet werden kann, um einen optischen Koppler, wie etwa die optischen Koppler 125, 225 oder 325, zu bilden. Bei Ausführungsformen kann der Prozess bei 1005 Abscheiden eines Polymers auf einen Siliciumwellenleiter beinhalten. Das Polymer kann zum Beispiel ein Polymer, wie etwa die oben beschriebenen Polymere, sein. Der Siliciumwellenleiter kann zum Beispiel ein Siliciumwellenleiter, wie etwa die Siliciumwellenleiter 115/215/315, sein. Bei manchen Ausführungsformen kann das Polymer auch wenigstens teilweise auf den dielektrischen Stapel, auf dem die Siliciumwellenleiter positioniert sind, zum Beispiel die dielektrischen Stapel 110/210/310, abgeschieden werden, Bei manchen Ausführungsformen kann das Polymer vollständig auf den dielektrischen Stapel anstatt auf den Siliciumwellenleiter abgeschieden werden. Wie oben beschrieben, kann das Polymer bei manchen Ausführungsformen über Tintenstrahltechnologie abgeschieden werden, wohingegen das Polymer bei anderen Ausführungsformen über irgendeine andere Technik abgeschieden werden kann.
Als Nächstes kann der Prozess bei 1010 Anwenden eines Stempels auf das Polymer beinhalten, um eine geformte Polymerstruktur zu bilden. Insbesondere kann der Stempel ein „Master“ sein, wie oben beschrieben ist, welcher den gewünschten optischen Koppler definiert. Die geformte Polymerstruktur kann dann bei 1015 ausgehärtet werden. Insbesondere kann die geformte Polymerstruktur mittels Anwendung von UV-Licht ausgehärtet werden. Bei anderen Ausführungsformen kann die geformte Polymerstruktur auf eine andere Weise ausgehärtet werden. Der Stempel kann dann bei 1020 entfernt werden, wobei die ausgehärtete geformte Polymerstruktur zurückgelassen wird, die ein optischer Koppler, wie etwa der optische Koppler 125, 225 oder 325 oder irgendein anderer optischer Koppler, sein kann.
Allgemein können Ausführungsformen hier eine Vielzahl von Vorteilen bereitstellen. Insbesondere können Ausführungsformen hier eine On-Chip-Umwandlung von optischen Moden von Siliciumwellenleitern zu einer mit SMFs kompatiblen Größe ermöglichen. Dadurch können die optischen Verluste, die durch Ausführungsformen hierin realisiert werden, im Wesentlichen niedriger als von alten photonischen Chips sein, die Siliciumnitridkoppler verwenden. Diese reduzierten optischen Verluste können Leistungs- und/oder Empfindlichkeits- und/oder Verlustanforderungen des photonischen Chips selbst oder von Komponenten, die mit dem photonischen Chip gekoppelt sind, reduzieren. Außerdem können die Herstellungskosten der optischen Koppler oder eines photonischen Chips, der die optischen Koppler beinhaltet, durch Chargenfertigung der Koppler auf dem Wafer signifikant reduziert werden, wodurch mühsame und kostspielige Linsenausrichtung/-montage beseitigt wird. Außerdem kann, weil der optische Koppler direkt auf den photonischen Chip abgeschieden wird, der Kapselungsprozess signifikant vereinfacht werden, was zu reduzierten Kosten und reduzierter Herstellungszeit führt.
Beispiele
Beispiel 1 kann einen photonischen Chip beinhalten, der Folgendes umfasst: einen Siliciumwellenleiter zum Transmittieren von Licht in einer ersten Richtung; und einen optischen Polymerkoppler, der einen ersten Teil, der wenigstens teilweise mit einer Fläche des Siliciumwellenleiters gekoppelt ist, und einen zweiten Teil, der an den ersten Teil angrenzt, beinhaltet; wobei eine erste Seite des zweiten Teils des optischen Polymerkopplers, der an den ersten Teil angrenzt, eine senkrecht zu der ersten Richtung und der Fläche des Siliciumwellenleiters gemessene Breite aufweist, die geringer als eine Breite einer zweiten Seite des zweiten Teils gegenüber der ersten Seite ist.
Beispiel 2 kann den photonischen Chip aus Beispiel 1 beinhalten, wobei der Siliciumwellenleiter eine Breite von kleiner als oder gleich näherungsweise 1 Mikrometer und eine senkrecht zu der Fläche des Siliciumwellenleiters gemessene Höhe von kleiner als oder gleich näherungsweise 1 Mikrometer aufweist.
Beispiel 3 kann den photonischen Chip aus Beispiel 2 beinhalten, wobei der erste Teil des optischen Polymerkopplers eine Breite von näherungsweise 4 Mikrometer und eine Höhe von näherungsweise 4 Mikrometer aufweist.
Beispiel 4 kann den photonischen Chip aus Beispiel 2 beinhalten, wobei die erste Seite des zweiten Teils eine Breite von näherungsweise 4 Mikrometer und eine Höhe von näherungsweise 4 Mikrometer aufweist.
Beispiel 5 kann den photonischen Chip aus Beispiel 2 beinhalten, wobei die zweite Seite des zweiten Teils eine Breite von zwischen näherungsweise 8 und näherungsweise 20 Mikrometer und eine Höhe von zwischen näherungsweise 8 und näherungsweise 20 Mikrometer aufweist.
Beispiel 6 kann den photonischen Chip aus Beispielen 1 oder 2 beinhalten, wobei der erste Teil des optischen Polymerkopplers eine parallel zu der ersten Richtung gemessene Länge von zwischen näherungsweise 200 und näherungsweise 400 Mikrometer aufweist.
Beispiel 7 kann den photonischen Chip aus Beispielen 1 oder 2 beinhalten, wobei der Siliciumwellenleiter auf einer Fläche eines dielektrischen Stapels angeordnet ist und der zweite Teil mit der Fläche des dielektrischen Stapels gekoppelt ist.
Beispiel 8 kann den photonischen Chip aus Beispiel 7 beinhalten, wobei der optische Polymerkoppler einen dritten Teil beinhaltet, der wenigstens mit dem zweiten Teil überlappt, sodass der zweite Teil zwischen dem dielektrischen Stapel und dem dritten Teil positioniert ist.
Beispiel 9 kann den photonischen Chip aus Beispiel 8 beinhalten, wobei der dritte Teil eine konstante Höhe, so wie in einer Richtung senkrecht zu der Fläche des dielektrischen Stapels gemessen, ein erstes Ende, das an das erste Ende des zweiten Teils angrenzt, und ein zweites Ende, das an das zweite Ende des zweiten Teils angrenzt, aufweist, wobei eine Breite des zweiten Endes des dritten Teils, so wie in einer Richtung senkrecht zu der Höhe des dritten Teils und der ersten Richtung gemessen, zwischen 8 und 20 Mikrometer beträgt und wobei eine Breite des ersten Endes des dritten Teils geringer als die Breite des zweiten Endes des dritten Teils ist.
Beispiel 10 kann ein System beinhalten, das Folgendes umfasst: eine SMF; und einen photonischen Chip, der mit der SMF gekoppelt ist, wobei der photonische Chip Folgendes umfasst: einen Siliciumwellenleiter zum Transmittieren von Licht in einer ersten Richtung; und einen optischen Polymerkoppler, der einen ersten Teil, der wenigstens teilweise mit einer Fläche des Siliciumwellenleiters gekoppelt ist, und einen zweiten Teil, der an den ersten Teil angrenzt, beinhaltet; wobei eine erste Seite des zweiten Teils des optischen Polymerkopplers, der an den ersten Teil angrenzt, eine senkrecht zu der ersten Richtung und der Fläche des Siliciumwellenleiters gemessene Breite aufweist, die geringer als eine Breite einer zweiten Seite des zweiten Teils gegenüber der ersten Seite ist.
Beispiel 11 kann den photonischen Chip aus Beispiel 10 beinhalten, wobei der Siliciumwellenleiter eine Breite von kleiner als oder gleich näherungsweise 1 Mikrometer und eine senkrecht zu der Fläche des Siliciumwellenleiters gemessene Höhe von kleiner als oder gleich näherungsweise 1 Mikrometer aufweist.
Beispiel 12 kann den photonischen Chip aus Beispiel 11 beinhalten, wobei der erste Teil des optischen Polymerkopplers eine Breite von näherungsweise 4 Mikrometer und eine Höhe von näherungsweise 4 Mikrometer aufweist.
Beispiel 13 kann den photonischen Chip aus Beispiel 11 beinhalten, wobei die erste Seite des zweiten Teils eine Breite von näherungsweise 4 Mikrometer und eine Höhe von näherungsweise 4 Mikrometer aufweist.
Beispiel 14 kann den photonischen Chip aus Beispiel 11 beinhalten, wobei die zweite Seite des zweiten Teils eine Breite von zwischen näherungsweise 8 und näherungsweise 20 Mikrometer und eine Höhe von zwischen näherungsweise 8 und näherungsweise 20 Mikrometer aufweist.
Beispiel 15 kann den photonischen Chip aus Beispielen 10 oder 11 beinhalten, wobei der erste Teil des optischen Polymerkopplers eine parallel zu der ersten Richtung gemessene Länge von zwischen näherungsweise 200 und näherungsweise 400 Mikrometer aufweist.
Beispiel 16 kann den photonischen Chip aus Beispielen 10 oder 11 beinhalten, wobei der Siliciumwellenleiter auf einer Fläche eines dielektrischen Stapels angeordnet ist und wobei der zweite Teil mit der Fläche des dielektrischen Stapels gekoppelt ist.
Beispiel 17 kann den photonischen Chip aus Beispiel 16 beinhalten, wobei der optische Polymerkoppler einen dritten Teil beinhaltet, der wenigstens mit dem zweiten Teil überlappt, sodass der zweite Teil zwischen dem dielektrischen Stapel und dem dritten Teil positioniert ist.
Beispiel 18 kann den photonischen Chip aus Beispiel 17 beinhalten, wobei der dritte Teil eine konstante Höhe, so wie in einer Richtung senkrecht zu der Fläche des dielektrischen Stapels gemessen, ein erstes Ende, das an das erste Ende des zweiten Teils angrenzt, und ein zweites Ende, das an das zweite Ende des zweiten Teils angrenzt, aufweist, wobei eine Breite des zweiten Endes des dritten Teils, so wie in einer Richtung senkrecht zu der Höhe und der ersten Richtung gemessen, zwischen 8 und 20 Mikrometer beträgt und wobei eine Breite des ersten Endes des dritten Teils geringer als die Breite des zweiten Endes des dritten Teils ist.
Beispiel 19 kann den photonischen Chip aus Beispielen 10 oder 11 beinhalten, wobei der optische Polymerkoppler aus einem ultraviolett(UV)-aushärtbaren Akrylatmaterial besteht.
Beispiel 20 kann einen Prozess zum Bilden eines optischen Polymerkopplers auf einem photonischen Chip beinhalten, wobei der Prozess Folgendes umfasst: Abscheiden eines Polymers wenigstens teilweise direkt auf einen Siliciumwellenleiter des photonischen Chips; Anwenden eines Stempels auf das Polymer, um eine geformte Polymerstruktur zu bilden; Aushärten der geformten Polymerstruktur, um einen optischen Polymerkoppler wenigstens teilweise direkt auf dem Siliciumwellenleiter des photonischen Chips zu bilden; und Entfernen des Stempels.
Beispiel 21 kann den Prozess aus Beispiel 20 beinhalten, wobei das Polymer mittels Tintenstrahl abgeschieden wird.
Beispiel 22 kann den Prozess aus Beispiel 20 beinhalten, wobei das Aushärten Aushärten mit Ultraviolett(UV)-Licht beinhaltet.
Beispiel 23 kann den Prozess aus einem der Beispiele 20-22 beinhalten, wobei der Siliciumwellenleiter zum Transmittieren von Licht in einer ersten Richtung entlang des photonischen Chips ausgelegt ist.
Beispiel 24 kann den Prozess aus Beispiel 23 beinhalten, wobei der optische Polymerkoppler einen ersten Teil, der wenigstens teilweise mit einer Fläche des Siliciumwellenleiters gekoppelt ist, und einen zweiten Teil der mit einer Fläche eines dielektrischen Stapels gekoppelt ist, auf der der Siliciumwellenleiter angeordnet ist, beinhaltet, wobei der zweite Teil an den ersten Teil angrenzt; wobei eine erste Seite des zweiten Teils des optischen Polymerkopplers, der an den ersten Teil angrenzt, eine senkrecht zu der ersten Richtung und der Fläche des dielektrischen Stapels gemessene Breite aufweist, die geringer als eine Breite einer zweiten Seite des zweiten Teils gegenüber der ersten Seite ist.
Beispiel 25 kann den Prozess aus Beispiel 24 beinhalten, wobei der Siliciumwellenleiter eine Breite von kleiner als oder gleich näherungsweise 1 Mikrometer und eine senkrecht zu der Fläche des dielektrischen Stapels gemessene Höhe von kleiner als oder gleich näherungsweise 1 Mikrometer aufweist.
Beispiel 26 kann den Prozess aus Beispiel 25 beinhalten, wobei der erste Teil des optischen Polymerkopplers eine Breite von näherungsweise 4 Mikrometer und eine Höhe von näherungsweise 4 Mikrometer aufweist.
Beispiel 27 kann den Prozess aus Beispiel 25 beinhalten, wobei die erste Seite des zweiten Teils eine Breite von näherungsweise 4 Mikrometer und eine Höhe von näherungsweise 4 Mikrometer aufweist.
Beispiel 28 kann den Prozess aus Beispiel 25 beinhalten, wobei die zweite Seite des zweiten Teils eine Breite von zwischen näherungsweise 8 und näherungsweise 20 Mikrometer und eine Höhe von zwischen näherungsweise 8 und näherungsweise 20 Mikrometer aufweist.
Beispiel 29 kann den Prozess aus Beispiel 24 beinhalten, wobei der erste Teil des optischen Polymerkopplers eine parallel zu der ersten Richtung gemessene Länge von zwischen näherungsweise 200 und näherungsweise 400 Mikrometer aufweist.
Beispiel 30 kann den Prozess aus Beispiel 24 beinhalten, wobei der optische Polymerkoppler einen dritten Teil beinhaltet, der wenigstens mit dem zweiten Teil überlappt, sodass der zweite Teil zwischen dem dielektrischen Stapel und dem dritten Teil positioniert ist.
Beispiel 31 kann einen photonischen Chip beinhalten, der Folgendes umfasst: einen Siliciumwellenleiter, der auf einer Fläche eines dielektrischen Stapels angeordnet ist, wobei der Siliciumwellenleiter zum Transmittieren von Licht in einer ersten Richtung ausgelegt ist; und einen optischen Polymerkoppler, der direkt auf einer Fläche des Siliciumwellenleiters abgeschieden ist; und einen Spiegel, der wenigstens teilweise innerhalb des Siliciumwellenleiters angeordnet ist, wobei der Spiegel zum Ablenken von Licht von der ersten Richtung in eine zweite Richtung durch den optischen Polymerkoppler ausgelegt ist.
Beispiel 32 kann den photonischen Chip aus Beispiel 31 beinhalten, wobei der optische Polymerkoppler eine in einer Richtung senkrecht zu dem dielektrischen Stapel gemessene Höhe von zwischen 100 Mikrometer und 1 Millimeter (mm) aufweist.
Beispiel 33 kann den photonischen Chip aus Beispiel 31 beinhalten, wobei der optische Polymerkoppler eine in einer Richtung senkrecht zu der ersten Richtung und der Fläche des dielektrischen Stapels gemessene Breite von zwischen 100 Mikrometer und 1 Millimeter (mm) aufweist.
Beispiel 34 kann den photonischen Chip aus Beispiel 31 beinhalten, wobei der optische Polymerkoppler eine in einer Richtung parallel zu der ersten Richtung gemessene Länge von zwischen 100 Mikrometer und 1 Millimeter (mm) aufweist.
Beispiel 35 kann den photonischen Chip aus einem der Beispiele 31-34 beinhalten, wobei der optische Polymerkoppler einen allgemein kreisförmigen Querschnitt aufweist.
Beispiel 36 kann den photonischen Chip aus einem der Beispiele 31-34 beinhalten, wobei der optische Polymerkoppler aus einem ultraviolett(UV)-aushärtbaren Akrylatmaterial besteht.
Verschiedene Ausführungsformen können eine beliebige geeignete Kombination der oben beschriebenen Ausführungsformen einschließlich alternativer (oder) Ausführungsformen von Ausführungsformen, die oben in konjunktiver Form (und) beschrieben sind (z. B. kann das „und“ ein „und/oder“ sein), beinhalten. Weiterhin können manche Ausführungsformen einen oder mehrere Herstellungsartikel (z. B. nicht flüchtige computerlesbare Medien) mit darauf gespeicherten Anweisungen beinhalten, die, wenn sie ausgeführt werden, zu Handlungen von beliebigen der oben beschriebenen Ausführungsformen führen. Zudem können manche Ausführungsformen Einrichtungen oder Systeme mit beliebigen geeigneten Mitteln zum Ausführen der verschiedenen Operationen der oben beschriebenen Ausführungsformen beinhalten.
Die obige Beschreibung von veranschaulichten Implementierungen der Erfindung, einschließlich dessen, was in der Zusammenfassung beschrieben ist, soll nicht erschöpfend sein oder die Erfindung auf die offenbarten genauen Formen beschränken. Während hier zur Veranschaulichung spezielle Implementierungen der Erfindung und Beispiele dafür beschrieben sind, sind verschiedene äquivalente Modifikationen innerhalb des Schutzumfangs der Erfindung möglich, wie ein Fachmann erkennen wird.
Diese Modifikationen können im Hinblick auf die obige ausführliche Beschreibung an der Erfindung vorgenommen werden. Die in den folgenden Ansprüchen verwendeten Ausdrücke sollten nicht so ausgelegt werden, dass sie die Erfindung auf die speziellen Implementierungen, die in der Beschreibung und den Ansprüchen offenbart sind, beschränken. Vielmehr soll der Schutzumfang der Erfindung vollständig durch die folgenden Ansprüche bestimmt werden, die gemäß eingeführter Lehren für die Anspruchsinterpretation ausgelegt werden sollen.

Claims

Beansprucht wird:
Photonischer Chip, der Folgendes umfasst: einen Siliciumwellenleiter zum Transmittieren von Licht in einer ersten Richtung; und einen optischen Polymerkoppler, der einen ersten Teil, der wenigstens teilweise mit einer Fläche des Siliciumwellenleiters gekoppelt ist, und einen zweiten Teil, der an den ersten Teil angrenzt, beinhaltet; wobei eine erste Seite des zweiten Teils des optischen Polymerkopplers, der an den ersten Teil angrenzt, eine senkrecht zu der ersten Richtung und der Fläche des Siliciumwellenleiters gemessene Breite aufweist, die geringer als eine Breite einer zweiten Seite des zweiten Teils gegenüber der ersten Seite ist.
Photonischer Chip nach Anspruch 1, wobei der Siliciumwellenleiter eine Breite von kleiner als oder gleich näherungsweise 1 Mikrometer und eine senkrecht zu der Fläche des Siliciumwellenleiters gemessene Höhe von kleiner als oder gleich näherungsweise 1 Mikrometer aufweist.
Photonischer Chip nach Anspruch 2, wobei der erste Teil des optischen Polymerkopplers eine Breite von näherungsweise 4 Mikrometer und eine Höhe von näherungsweise 4 Mikrometer aufweist.
Photonischer Chip nach Anspruch 2, wobei die erste Seite des zweiten Teils eine Breite von näherungsweise 4 Mikrometer und eine Höhe von näherungsweise 4 Mikrometer aufweist.
Photonischer Chip nach Anspruch 2, wobei die zweite Seite des zweiten Teils eine Breite von zwischen näherungsweise 8 und näherungsweise 20 Mikrometer und eine Höhe von zwischen näherungsweise 8 und näherungsweise 20 Mikrometer aufweist.
Photonischer Chip nach den Ansprüchen 1 oder 2, wobei der erste Teil des optischen Polymerkopplers eine parallel zu der ersten Richtung gemessene Länge von zwischen näherungsweise 200 und näherungsweise 400 Mikrometer aufweist.
Photonischer Chip nach den Ansprüchen 1 oder 2, wobei der Siliciumwellenleiter auf einer Fläche eines dielektrischen Stapels angeordnet ist und der zweite Teil mit der Fläche des dielektrischen Stapels gekoppelt ist.
Photonischer Chip nach Anspruch 7, wobei der optische Polymerkoppler einen dritten Teil beinhaltet, der wenigstens mit dem zweiten Teil überlappt, sodass der zweite Teil zwischen dem dielektrischen Stapel und dem dritten Teil positioniert ist; wobei der dritte Teil eine konstante Höhe, so wie in einer Richtung senkrecht zu der Fläche des dielektrischen Stapels gemessen, ein erstes Ende, das an das erste Ende des zweiten Teils angrenzt, und ein zweites Ende, das an das zweite Ende des zweiten Teils angrenzt, aufweist, wobei eine Breite des zweiten Endes des dritten Teils, so wie in einer Richtung senkrecht zu der Höhe des dritten Teils und der ersten Richtung gemessen, zwischen 8 und 20 Mikrometer beträgt und wobei eine Breite des ersten Endes des dritten Teils geringer als die Breite des zweiten Endes des dritten Teils ist.
System, das Folgendes umfasst: eine Einzelmodenfaser (SMF); und einen photonischen Chip, der mit der SMF gekoppelt ist, wobei der photonische Chip Folgendes umfasst: einen Siliciumwellenleiter zum Transmittieren von Licht in einer ersten Richtung; und einen optischen Polymerkoppler, der einen ersten Teil, der wenigstens teilweise mit einer Fläche des Siliciumwellenleiters gekoppelt ist, und einen zweiten Teil, der an den ersten Teil angrenzt, beinhaltet; wobei eine erste Seite des zweiten Teils des optischen Polymerkopplers, der an den ersten Teil angrenzt, eine senkrecht zu der ersten Richtung und der Fläche des Siliciumwellenleiters gemessene Breite aufweist, die geringer als eine Breite einer zweiten Seite des zweiten Teils gegenüber der ersten Seite ist.
Photonischer Chip nach Anspruch 9, wobei der Siliciumwellenleiter eine Breite von kleiner als oder gleich näherungsweise 1 Mikrometer und eine senkrecht zu der Fläche des Siliciumwellenleiters gemessene Höhe von kleiner als oder gleich näherungsweise 1 Mikrometer aufweist.
Photonischer Chip nach den Ansprüchen 9 oder 10, wobei der erste Teil des optischen Polymerkopplers eine parallel zu der ersten Richtung gemessene Länge von zwischen näherungsweise 200 und näherungsweise 400 Mikrometer aufweist.
Photonischer Chip nach den Ansprüchen 9 oder 10, wobei der Siliciumwellenleiter auf einer Fläche eines dielektrischen Stapels angeordnet ist; wobei ein zweiter Teil mit der Fläche des dielektrischen Stapels gekoppelt ist; und wobei der optische Polymerkoppler einen dritten Teil beinhaltet, der wenigstens mit dem zweiten Teil überlappt, sodass der zweite Teil zwischen dem dielektrischen Stapel und dem dritten Teil positioniert ist.
Photonischer Chip nach den Ansprüchen 9 oder 10, wobei der optische Polymerkoppler aus einem ultraviolett(UV)-aushärtbaren Acrylatmaterial besteht.
Prozess zum Bilden eines optischen Polymerkopplers auf einem photonischen Chip, wobei der Prozess Folgendes umfasst: Abscheiden eines Polymers wenigstens teilweise direkt auf einen Siliciumwellenleiter des photonischen Chips; Anwenden eines Stempels auf das Polymer, um eine geformte Polymerstruktur zu bilden; Aushärten der geformten Polymerstruktur, um einen optischen Polymerkoppler wenigstens teilweise direkt auf dem Siliciumwellenleiter des photonischen Chips zu bilden; und Entfernen des Stempels.
Prozess nach Anspruch 14, wobei das Polymer mittels Tintenstrahl abgeschieden wird.
Prozess nach Anspruch 14, wobei das Aushärten Aushärten mit Ultraviolett(UV)-Licht beinhaltet.
Prozess nach einem der Ansprüche 14-16, wobei der Siliciumwellenleiter zum Transmittieren von Licht in einer ersten Richtung entlang des photonischen Chips ausgelegt ist.
Prozess nach Anspruch 17, wobei der optische Polymerkoppler einen ersten Teil, der wenigstens teilweise mit einer Fläche des Siliciumwellenleiters gekoppelt ist, und einen zweiten Teil, der mit einer Fläche eines dielektrischen Stapels gekoppelt ist, auf der der Siliciumwellenleiter angeordnet ist, umfasst, wobei der zweite Teil an den ersten Teil angrenzt; und wobei eine erste Seite des zweiten Teils des optischen Polymerkopplers, der an den ersten Teil angrenzt, eine senkrecht zu der ersten Richtung und der Fläche des dielektrischen Stapels gemessene Breite aufweist, die geringer als eine Breite einer zweiten Seite des zweiten Teils gegenüber der ersten Seite ist.
Prozess nach Anspruch 18, wobei der Siliciumwellenleiter eine Breite von kleiner als oder gleich näherungsweise 1 Mikrometer und eine senkrecht zu der Fläche des dielektrischen Stapels gemessene Höhe von kleiner als oder gleich näherungsweise 1 Mikrometer aufweist.
Prozess nach Anspruch 18, wobei der optische Polymerkoppler einen dritten Teil beinhaltet, der wenigstens mit dem zweiten Teil überlappt, sodass der zweite Teil zwischen dem dielektrischen Stapel und dem dritten Teil positioniert ist.
Photonischer Chip, der Folgendes umfasst: einen Siliciumwellenleiter, der auf einer Fläche eines dielektrischen Stapels angeordnet ist, wobei der Siliciumwellenleiter zum Transmittieren von Licht in einer ersten Richtung ausgelegt ist; einen optischen Polymerkoppler, der direkt auf einer Fläche des Siliciumwellenleiters abgeschieden ist; und einen Spiegel, der wenigstens teilweise innerhalb des Siliciumwellenleiters angeordnet ist, wobei der Spiegel zum Ablenken von Licht von der ersten Richtung in eine zweite Richtung durch den optischen Polymerkoppler ausgelegt ist.
Photonischer Chip nach Anspruch 21, wobei der optische Polymerkoppler eine in einer Richtung senkrecht zu dem dielektrischen Stapel gemessene Höhe von zwischen 100 Mikrometer und 1 Millimeter (mm) aufweist.
Photonischer Chip nach Anspruch 21, wobei der optische Polymerkoppler eine in einer Richtung senkrecht zu der ersten Richtung und der Fläche des dielektrischen Stapels gemessene Breite von zwischen 100 Mikrometer und 1 Millimeter (mm) aufweist.
Photonischer Chip nach Anspruch 21, wobei der optische Polymerkoppler eine in einer Richtung parallel zu der ersten Richtung gemessene Länge von zwischen 100 Mikrometer und 1 Millimeter (mm) aufweist.
Photonischer Chip nach einem der Ansprüche 21-24, wobei der optische Polymerkoppler aus einem ultraviolett(UV)-aushärtbaren Akrylatmaterial besteht.