FR3051561B1 - Dispositif photonique integre a couplage optique ameliore - Google Patents

Dispositif photonique integre a couplage optique ameliore Download PDF

Info

Publication number
FR3051561B1
FR3051561B1 FR1654523A FR1654523A FR3051561B1 FR 3051561 B1 FR3051561 B1 FR 3051561B1 FR 1654523 A FR1654523 A FR 1654523A FR 1654523 A FR1654523 A FR 1654523A FR 3051561 B1 FR3051561 B1 FR 3051561B1
Authority
FR
France
Prior art keywords
substrate
thickness
layer
waveguide
coupler
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.)
Expired - Fee Related
Application number
FR1654523A
Other languages
English (en)
Other versions
FR3051561A1 (fr
Inventor
Frederic Boeuf
Charles Baudot
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.)
STMicroelectronics Crolles 2 SAS
Original Assignee
STMicroelectronics Crolles 2 SAS
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 STMicroelectronics Crolles 2 SAS filed Critical STMicroelectronics Crolles 2 SAS
Priority to FR1654523A priority Critical patent/FR3051561B1/fr
Priority to US15/377,848 priority patent/US10126497B2/en
Publication of FR3051561A1 publication Critical patent/FR3051561A1/fr
Priority to US16/156,601 priority patent/US10656331B2/en
Application granted granted Critical
Publication of FR3051561B1 publication Critical patent/FR3051561B1/fr
Priority to US16/847,189 priority patent/US11231548B2/en
Priority to US17/540,626 priority patent/US11709315B2/en
Expired - Fee Related legal-status Critical Current
Anticipated expiration legal-status Critical

Links

Classifications

    • 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
    • G02B6/10—Light guides; Structural details of arrangements comprising light guides and other optical elements, e.g. couplings of the optical waveguide type
    • G02B6/12—Light guides; Structural details of arrangements comprising light guides and other optical elements, e.g. couplings of the optical waveguide type of the integrated circuit kind
    • G02B6/12002—Three-dimensional structures
    • 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
    • G02B6/10—Light guides; Structural details of arrangements comprising light guides and other optical elements, e.g. couplings of the optical waveguide type
    • G02B6/12—Light guides; Structural details of arrangements comprising light guides and other optical elements, e.g. couplings of the optical waveguide type of the integrated circuit kind
    • G02B6/12004—Combinations of two or more optical elements
    • 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
    • G02B6/10—Light guides; Structural details of arrangements comprising light guides and other optical elements, e.g. couplings of the optical waveguide type
    • G02B6/12—Light guides; Structural details of arrangements comprising light guides and other optical elements, e.g. couplings of the optical waveguide type of the integrated circuit kind
    • G02B6/122—Basic optical elements, e.g. light-guiding paths
    • 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
    • G02B6/10—Light guides; Structural details of arrangements comprising light guides and other optical elements, e.g. couplings of the optical waveguide type
    • G02B6/12—Light guides; Structural details of arrangements comprising light guides and other optical elements, e.g. couplings of the optical waveguide type of the integrated circuit kind
    • G02B6/122—Basic optical elements, e.g. light-guiding paths
    • G02B6/124—Geodesic lenses or integrated gratings
    • 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
    • G02B6/10—Light guides; Structural details of arrangements comprising light guides and other optical elements, e.g. couplings of the optical waveguide type
    • G02B6/12—Light guides; Structural details of arrangements comprising light guides and other optical elements, e.g. couplings of the optical waveguide type of the integrated circuit kind
    • G02B6/126—Light guides; Structural details of arrangements comprising light guides and other optical elements, e.g. couplings of the optical waveguide type of the integrated circuit kind using polarisation effects
    • 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
    • G02B6/27—Optical coupling means with polarisation selective and adjusting means
    • G02B6/2753—Optical coupling means with polarisation selective and adjusting means characterised by their function or use, i.e. of the complete device
    • G02B6/2773—Polarisation splitting or combining
    • 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
    • G02B6/30—Optical coupling means for use between fibre and thin-film device
    • 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
    • G02B6/10—Light guides; Structural details of arrangements comprising light guides and other optical elements, e.g. couplings of the optical waveguide type
    • G02B6/12—Light guides; Structural details of arrangements comprising light guides and other optical elements, e.g. couplings of the optical waveguide type of the integrated circuit kind
    • G02B2006/12083—Constructional arrangements
    • G02B2006/12104—Mirror; Reflectors or the like
    • 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
    • G02B6/10—Light guides; Structural details of arrangements comprising light guides and other optical elements, e.g. couplings of the optical waveguide type
    • G02B6/12—Light guides; Structural details of arrangements comprising light guides and other optical elements, e.g. couplings of the optical waveguide type of the integrated circuit kind
    • G02B2006/12083—Constructional arrangements
    • G02B2006/12107—Grating
    • 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
    • G02B6/10—Light guides; Structural details of arrangements comprising light guides and other optical elements, e.g. couplings of the optical waveguide type
    • G02B6/12—Light guides; Structural details of arrangements comprising light guides and other optical elements, e.g. couplings of the optical waveguide type of the integrated circuit kind
    • G02B2006/12083—Constructional arrangements
    • G02B2006/12116—Polariser; Birefringent
    • 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
    • G02B6/10—Light guides; Structural details of arrangements comprising light guides and other optical elements, e.g. couplings of the optical waveguide type
    • G02B6/12—Light guides; Structural details of arrangements comprising light guides and other optical elements, e.g. couplings of the optical waveguide type of the integrated circuit kind
    • G02B2006/12133—Functions
    • G02B2006/12147—Coupler
    • 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
    • G02B6/34—Optical coupling means utilising prism or grating
    • 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

Landscapes

  • Physics & Mathematics (AREA)
  • General Physics & Mathematics (AREA)
  • Optics & Photonics (AREA)
  • Engineering & Computer Science (AREA)
  • Microelectronics & Electronic Packaging (AREA)
  • Optical Integrated Circuits (AREA)
  • Optical Couplings Of Light Guides (AREA)

Abstract

Structure intégrée photonique tridimensionnelle comprenant un premier substrat semi-conducteur (22) incorporant au moins un premier guide d'ondes (24), un deuxième substrat semi-conducteur (32) incorporant au moins un deuxième guide d'ondes (34), et au moins une région intermédiaire (INT) située entre les deux substrats et comportant au moins une couche diélectrique (23), le deuxième substrat (3) comportant au moins un coupleur optique (36) configuré pour recevoir un signal lumineux (L1), et le premier substrat (2) et ladite au moins une couche diélectrique (23) comportant un élément réflecteur (26) situé en dessous et en regard dudit au moins un coupleur à réseau (36) et apte à réfléchir au moins une partie dudit signal lumineux (L1).

Description

Dispositif photonique intégré à couplage optique amélioré
Des modes de réalisation de l’invention concernent les dispositifs intégrés photoniques, et notamment le couplage de ce type de dispositif avec un signal optique extérieur, issu par exemple mais non limitativement d’une fibre optique.
Classiquement, pour coupler un circuit intégré photonique à un signal optique provenant par exemple d’une fibre optique, on réalise dans la couche active du circuit intégré un coupleur optique permettant de rediriger le signal lumineux dans un guide d’ondes réalisé dans la structure.
Lors du couplage, une partie du signal optique d’entrée traverse le coupleur et n’est pas transmise dans le guide d’ondes. Il existe des moyens pour améliorer l’efficacité du couplage, comme par exemple optimiser l’épaisseur de la couche isolante enterrée dans le cas de substrat de type silicium sur isolant (SOI, « Silicon On Insulator selon l’acronyme anglo-saxon bien connu de l’homme du métier). Cependant, même avec une épaisseur optimale, une partie du signal est perdue.
Une autre solution consiste à placer une couche réfléchissante, par exemple métallique, sous la couche enterrée, afin que les rayons qui traversent le coupleur soient réfléchis et repassent à nouveau dans le coupleur. Cependant, la réalisation d’une telle couche nécessite des étapes de procédé spécifiques.
Ainsi, selon un mode de réalisation, il est proposé ici de réduire encore davantage les pertes d’un signal optique arrivant sur un coupleur optique intégré. A cet égard, il est avantageusement proposé d’utiliser non pas un seul circuit intégré mais une structure tridimensionnelle intégrée comportant plusieurs substrats empilés (formant une structure monolithique), et de réaliser un réflecteur dans un de ses substrats, sous le coupleur optique.
Ceci présente l’avantage de limiter les pertes du signal optique et de réaliser le réflecteur avec des procédés de fabrication existants, tels que des gravures et des dépôts de matériau diélectrique.
Selon un aspect, il est proposé une structure intégrée photonique tridimensionnelle comprenant un premier substrat semi-conducteur incorporant au moins un premier guide d’ondes, un deuxième substrat semi-conducteur incorporant au moins un deuxième guide d’ondes, et au moins une région intermédiaire située entre les deux substrats et comportant au moins une couche diélectrique ; le deuxième substrat comporte au moins un coupleur optique configuré pour recevoir un signal lumineux, et le premier substrat et ladite au moins une couche diélectrique comportent un élément réflecteur situé en regard dudit au moins un coupleur à réseau et apte à réfléchir au moins une partie dudit signal lumineux. L’élément réflecteur comporte par exemple une portion du premier substrat semi-conducteur et une portion de ladite la couche de matériau diélectrique.
Ainsi, en réalisant l’élément réflecteur dans un substrat comportant d’autres composants photoniques, on s’affranchit d’une étape de procédé spécifique pour l’obtention du réflecteur optique.
Selon un mode de réalisation, la région intermédiaire peut comporter en outre au moins une couche semi-conductrice additionnelle enrobée dans la couche diélectrique et située en regard du coupleur optique, l’élément réflecteur comportant en outre ladite couche additionnelle.
Préférentiellement, le produit de l’épaisseur de la portion du premier substrat semi-conducteur par son indice de réfraction et le produit de l’épaisseur de la portion de ladite couche de matériau diélectrique par son indice de réfraction sont tous les deux environ égaux au quart de la longueur d’onde du signal lumineux.
Le premier substrat et le deuxième substrat peuvent être des films semi-conducteurs situés sur des couches isolantes, formant ainsi des substrats de type silicium sur isolant. Dans ce cas, la région intermédiaire comprend avantageusement la couche isolante enterrée sur laquelle est situé le deuxième substrat.
Selon un mode de réalisation, au moins une partie de l’élément réflecteur, par exemple ladite portion du premier substrat, a une épaisseur inférieure ou égale à l’épaisseur du premier substrat. Ainsi, ladite portion peut être gravée ou laissée telle quelle.
En particulier, l’épaisseur de ladite portion du premier substrat semi-conducteur peut correspondre à l’épaisseur d’autres composants photoniques réalisés dans le premier substrat semi-conducteur.
Le coupleur optique peut être de type à polarisation unique, et être dans ce cas couplé à un seul guide d’ondes, ou de type à séparation de polarisation et être alors couplé à plusieurs guides d’onde. D’autres avantages et caractéristiques de l’invention apparaîtront à l’examen de modes de réalisation de l’invention, nullement limitatifs, et des dessins annexés sur lesquels : - les figures 1 à 5 représentent des modes de réalisation de l’invention.
La figure 1 illustre une structure photonique monolithique SPM selon un mode de réalisation de l’invention.
La structure photonique SPM comporte un substrat porteur 1, sur lequel sont réalisés deux substrats de type silicium sur isolant 2 et 3 séparés par une région intermédiaire INT et dans lesquels sont réalisés plusieurs composants photoniques.
La structure comporte également une région d’interconnexion (BEOL, « Back End Of Line » selon l’acronyme anglo-saxon bien connu de l’homme du métier) non représentée ici à des fins de simplification.
Sur la face supérieure de la structure SPM peut être fixée par exemple une fibre optique, délivrant un signal optique incident L1 dont la longueur d’onde est par exemple proche de mille trois cents dix nanomètres.
Ici, le signal optique d’entrée arrive sur la structure avec un angle Θ faible, par exemple compris entre huit et treize degrés.
Le premier substrat 2 de type SOI comporte un premier substrat proprement dit, ou film semi-conducteur 22, et une première couche isolante enterrée 21 (connue par l’homme du métier sous l’acronyme anglo-saxon « BOX », pour Buried Oxide), ici une couche de dioxyde de silicium ayant classiquement une épaisseur de sept cents nanomètres.
La première couche isolante enterrée 21 est située ici sous le premier film semi-conducteur 22, ayant par exemple ici une épaisseur de trois cents nanomètres.
Plusieurs composants photoniques sont réalisés par gravure dans le premier film de silicium 22, puis enrobés dans une première couche de matériau diélectrique 23, ici du dioxyde de silicium, de manière à ce que l’ensemble formé par le premier film de silicium 22 et la première couche de diélectrique 23 ait une épaisseur de quatre cent cinquante nanomètres.
Le premier substrat 22 comporte notamment un premier guide d’ondes 24 et un ensemble de composants actifs, incluant par exemple un photo-détecteur 25.
Le deuxième substrat 3 de type SOI, réalisé directement au dessus de la couche de matériau diélectrique 23 par collage moléculaire, comporte une deuxième couche isolante enterrée 31 d’une épaisseur par exemple égale à cent nanomètres, formant avec la couche de matériau diélectrique 23 la région intermédiaire INT, et sur laquelle se trouve le deuxième substrat proprement dit, ou deuxième film semi-conducteur 32, par exemple en silicium.
Le deuxième substrat 3 comporte des composants photoniques gravés dans le deuxième film semi-conducteur 32 et enrobés dans une deuxième couche de matériau diélectrique 33. Ici, les composants comportent notamment un deuxième guide d’ondes 34 optiquement couplé à un coupleur à réseau 36.
La structure SPM comporte également un élément réflecteur 26, ici un miroir de Bragg classiquement formé par plusieurs couches ayant des indices de réfraction différents.
Dans cet exemple, le miroir de Bragg 26 comprend deux couches empilées, dont une première couche formée par une portion 220 du premier film de silicium 22, et une deuxième couche formé par l’empilement d’une portion 230 de la première couche diélectrique 23 et d’une portion 310 de la deuxième couche isolante enterrée 31 du deuxième substrat 3.
Les épaisseurs des deux couches du miroir de Bragg 26 sont choisies ici de manière à ce que le produit de l’épaisseur de chaque couche par l’indice de réfraction du matériau qui la compose soit au plus proche du quart de la longueur d’onde du signal incident Ll. Cette caractéristique permet d’augmenter d’avantage l’efficacité du miroir 26. Toutefois cette valeur n’est qu’indicative, et le résultat du produit peut être adapté de manière à être plus ou moins proche de cette valeur en fonction de l’épaisseur de la première couche isolante enterrée 21.
Ici, l’épaisseur de la portion 220 du premier substrat 22 est la même que l’épaisseur des composants du premier substrat, notamment du premier guide d’ondes 24 et de la photodiode 25. Ainsi, la réalisation du miroir de Bragg 26 ne nécessite pas d’étape de procédé spécifique.
Il convient de noter que les dessins présentés ici sont des vues en coupe simplifiées de modes de réalisation de l’invention. Ainsi, bien que le deuxième guide d’ondes 34 et le coupleur optique 36 soient représentés dans un même plan de coupe, ils peuvent en réalité se trouver dans des plans distincts et/ou être orientés selon des directions différentes.
Comme illustré sur la figure 2, le coupleur à réseau 36 est un coupleur de type à polarisation unique, c'est-à-dire qu’un signal lumineux L2 issu du coupleur et entrant dans le deuxième guide d’ondes 34 est polarisé selon un seul état de polarisation, par exemple ici une polarisation transverse électrique, c'est-à-dire une polarisation dans laquelle la composante du champ électrique de l’onde lumineuse est perpendiculaire au plan d’incidence (également connue par l’homme du métier sous l’appellation « polarisation s »).
Le coupleur à réseau 36 est réalisé au dessus du miroir de Bragg 26. De ce fait, une grande partie des rayons incidents traversant le coupleur 36 arrivent sur le miroir 26 afin d’être réfléchis vers le coupleur 36 et couplés au guide d’ondes 34. Ainsi, les pertes de signal dues au couplage sont diminuées. Pour une longueur d’onde proche de mille trois cents dix nanomètres, un tel miroir présente une réflectivité de 90%, pour une onde incidente L1 en mode transverse électrique (TE, selon l’acronyme bien connu de l’homme du métier), arrivant sous un angle un angle Θ de 13°.
Le deuxième guide d’ondes 34 possède une portion réalisée au dessus du premier guide d’ondes 24, et ayant les même dimensions. Ainsi, ces deux portions parallèles des premier et deuxième guides d’ondes forment un coupleur adiabatique permettant un transfert de lumière du deuxième guide d’ondes vers le premier guide d’ondes.
La figure 3 illustre un mode de réalisation dans lequel la première portion 220 du premier film de semi-conducteur 22 a subi une gravure supplémentaire de manière à la rendre moins épaisse. Cette épaisseur peut, par exemple et avantageusement, correspondre à l’épaisseur de silicium de certaines portions semi-conductrices de composants photoniques gravés dans le premier film semi-conducteur 22, de telle sorte que la même étape de gravure peut servir à former ces composants photoniques et le miroir de Bragg 26.
Ainsi, le miroir de Bragg est ici formé par la première portion 220 du premier film de silicium 22 ayant dans cet exemple une épaisseur de cent-cinquante nanomètres, par la première portion 230 de la couche de matériau diélectrique 23, ayant donc une épaisseur de trois cents nanomètres, et d’une portion 310 de la couche isolante enterrée 31 du deuxième substrat 3, d’une épaisseur de cent nanomètres.
Ainsi, le miroir de Bragg est optimisé pour réfléchir un signal incident Ll’ ayant ici une longueur d’onde proche de mille cinq cent cinquante nanomètres. Pour cette longueur d’onde, un tel miroir présente une réflectivité de 80%, pour une onde incidente Ll’ en mode transverse électrique, arrivant sous un angle un angle Θ de 13°.
La figure 4 illustre un autre mode de réalisation de l’invention, dans lequel la région intermédiaire INT comporte une couche de silicium additionnelle 27, par exemple en silicium polycristallin ou en silicium amorphe, d’une épaisseur de cent cinquante nanomètres, réalisée au dessus du premier film de silicium 22 afin d’améliorer encore d’avantage la réflectivité du miroir de Bragg 26.
Ici, la portion 220 de la première couche de silicium a été gravée de manière à avoir une épaisseur de cent cinquante nanomètres. Elle a été recouverte d’une première portion 231 de la première couche de matériau diélectrique 23, qui a été aplanie avant le dépôt et gravure de la couche de silicium additionnelle 27, laquelle a elle-même été recouverte d’une deuxième portion 232 de la première couche de matériau diélectrique 23.
Ainsi, le miroir de Bragg comporte dans cet exemple quatre couches : - la première portion 220 du premier film de silicium 22, d’une épaisseur de cent cinquante nanomètres, - une première portion 231 de la première couche de matériau diélectrique 23, ici d’une épaisseur de cent cinquante nanomètres, - la couche de silicium additionnelle 27, et - l’empilement d’une deuxième portion 232 de la première couche de matériau diélectrique 23, d’une épaisseur de cinquante nanomètres et d’une portion 310 de la couche isolante enterrée 31 du deuxième substrat 3, d’une épaisseur de cent nanomètres.
Ainsi, il est particulièrement avantageux que les deux épaisseurs des paires de couches de silicium et de dioxyde de silicium soient identiques, ce qui permet d’avoir une réflectivité améliorée. Cependant il serait possible d’envisager un miroir présentant des épaisseurs de couches différentes.
Comme illustré sur la figure 5, le coupleur à réseau est dans cet exemple un coupleur de type à séparation de polarisation (PSGC, « Polarization Splitter Grating Coupler ») selon l’acronyme anglo- saxon bien connu de l’homme du métier). Cela étant, ce mode de réalisation est compatible avec un coupleur à polarisation unique.
Ainsi, un signal lumineux Ll passant dans le coupleur 36 sera séparé en deux sous-signaux de polarisations distinctes. Par exemple, un premier sous-signal L3 sera ici polarisé de façon transverse électrique et dirigé dans le deuxième guide d’ondes 34, et un deuxième sous-signal L4 sera dirigé dans un troisième guide d’ondes 37 et polarisé de manière transverse magnétique (ou polarisation p), c'est-à-dire une polarisation dans laquelle la composante du champ magnétique de l’onde lumineuse est perpendiculaire au plan d’incidence.
Il convient de noter que les modes de réalisation présentée ici ne sont nullement limitatifs. Notamment, bien qu’il ait été présenté un réflecteur de Bragg d’une épaisseur de cinq cent cinquante nanomètres, il est tout à fait possible d’envisager un réflecteur ayant une épaisseur différente, préférentiellement mais non limitativement avec des couches dont le produit de l’épaisseur par l’indice de réfraction soit proche du quart de la longueur d’onde du signal incident. Il en est de même pour le nombre de couches du miroir qui peut varier par rapport aux exemples illustrés aux figures 1, 3 et 4.

Claims (7)

  1. REVENDICATIONS
    1. Structure intégrée photonique tridimensionnelle comprenant un premier substrat semi-conducteur (22) incorporant au moins un premier guide d’ondes (24), un deuxième substrat semi-conducteur (32) incorporant au moins un deuxième guide d’ondes (34), et au moins une région intermédiaire (INT) située entre les deux substrats (22, 32) et comportant au moins une couche diélectrique (23), le deuxième substrat (32) comportant au moins un coupleur optique (36) configuré pour recevoir un signal lumineux (Ll), et le premier substrat (22) et ladite au moins une couche diélectrique (23) comportant un élément réflecteur (26) situé en dessous et en regard dudit au moins un coupleur optique (36) et apte à réfléchir au moins une partie dudit signal lumineux (Ll), dans laquelle l’élément réflecteur (26) comporte une portion (220) du premier substrat semi-conducteur (22) et une portion (230) de ladite couche (23) de matériau diélectrique, et dans laquelle le produit de l’épaisseur de la portion du premier substrat semi-conducteur (220) par son indice de réfraction et le produit de l’épaisseur de la portion (230) de ladite couche de matériau diélectrique par son indice de réfraction sont tous les deux environ égaux au quart de la longueur d’onde du signai lumineux (Ll)
  2. 2. Structure selon la revendication 1, dans laquelle la région intermédiaire (INT) comporte en outre au moins une couche semi-conductrice additionnelle (27) enrobée dans la couche diélectrique (23) et située en regard du coupleur optique (36), l’élément réflecteur (26) comportant en outre ladite couche additionnelle (27).
  3. 3. Structure selon la revendication 1 ou 2, dans laquelle le premier substrat (22) et le deuxième substrat (32) sont des films semi-conducteurs situés sur des couches isolantes, et la région intermédiaire (INT) comprend la couche isolante (31) sur laquelle est situé le deuxième film semi-conducteur (32).
  4. 4. Structure selon l’une quelconque des revendications 1 à 3 dans laquelle an moins une partie de l’élément réflecteur (26) a une épaisseur inférieure ou égale à l’épaisseur du premier substrat (22).
  5. 5. Structure selon la revendication 4, dans laquelle l’épaisseur de ladite portion (220) du premier substrat semi-conducteur (22) correspond à l’épaisseur d’autres composants photoniques réalisés dans le premier substrat semi-conducteur.
  6. 6. Structure selon l’une quelconque des revendications 1 à 5, dans laquelle le coupleur optique (36) est un coupleur à réseau à polarisation unique et est couplé à un seul guide d’ondes (34).
  7. 7. Structure selon l’une quelconque des revendications 1 à 5, dans laquelle le coupleur optique (36) est un coupleur à réseau à séparation de polarisation et est couplé à plusieurs guides d’ondes (34, 37).
FR1654523A 2016-05-20 2016-05-20 Dispositif photonique integre a couplage optique ameliore Expired - Fee Related FR3051561B1 (fr)

Priority Applications (5)

Application Number Priority Date Filing Date Title
FR1654523A FR3051561B1 (fr) 2016-05-20 2016-05-20 Dispositif photonique integre a couplage optique ameliore
US15/377,848 US10126497B2 (en) 2016-05-20 2016-12-13 Integrated photonic device with improved optical coupling
US16/156,601 US10656331B2 (en) 2016-05-20 2018-10-10 Integrated photonic device with improved optical coupling
US16/847,189 US11231548B2 (en) 2016-05-20 2020-04-13 Integrated photonic device with improved optical coupling
US17/540,626 US11709315B2 (en) 2016-05-20 2021-12-02 Integrated photonic device with improved optical coupling

Applications Claiming Priority (2)

Application Number Priority Date Filing Date Title
FR1654523A FR3051561B1 (fr) 2016-05-20 2016-05-20 Dispositif photonique integre a couplage optique ameliore
FR1654523 2016-05-20

Publications (2)

Publication Number Publication Date
FR3051561A1 FR3051561A1 (fr) 2017-11-24
FR3051561B1 true FR3051561B1 (fr) 2019-07-12

Family

ID=56802599

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
FR1654523A Expired - Fee Related FR3051561B1 (fr) 2016-05-20 2016-05-20 Dispositif photonique integre a couplage optique ameliore

Country Status (2)

Country Link
US (4) US10126497B2 (fr)
FR (1) FR3051561B1 (fr)

Families Citing this family (7)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
FR3007589B1 (fr) * 2013-06-24 2015-07-24 St Microelectronics Crolles 2 Circuit integre photonique et procede de fabrication
US11500157B1 (en) 2019-03-22 2022-11-15 Ciena Corporation Silicon Selective Epitaxial Growth (SEG) applied to a Silicon on Insulator (SOI) wafer to provide a region of customized thickness
US10921526B2 (en) * 2019-07-18 2021-02-16 Globalfoundries U.S. Inc. Grating couplers with a silicide mirror
US11243350B2 (en) * 2020-03-12 2022-02-08 Globalfoundries U.S. Inc. Photonic devices integrated with reflectors
US11508658B2 (en) * 2020-04-01 2022-11-22 Taiwan Semiconductor Manufacturing Company Ltd. Semiconductor device package and method of manufacturing the same
US11768391B2 (en) 2021-02-05 2023-09-26 Ciena Corporation Carrier depletion-based silicon photonic modulator using capacitive coupling
CN115685442A (zh) * 2021-07-30 2023-02-03 北京万集科技股份有限公司 一种光学相控阵天线及其制造方法

Family Cites Families (36)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US5917980A (en) * 1992-03-06 1999-06-29 Fujitsu Limited Optical circuit device, its manufacturing process and a multilayer optical circuit using said optical circuit device
US6661942B1 (en) * 1998-07-20 2003-12-09 Trans Photonics, Llc Multi-functional optical switch (optical wavelength division multiplexer/demultiplexer, add-drop multiplexer and inter-connect device) and its methods of manufacture
US6785447B2 (en) * 1998-10-09 2004-08-31 Fujitsu Limited Single and multilayer waveguides and fabrication process
US6912330B2 (en) * 2001-05-17 2005-06-28 Sioptical Inc. Integrated optical/electronic circuits and associated methods of simultaneous generation thereof
US6738546B2 (en) * 2001-05-17 2004-05-18 Sioptical, Inc. Optical waveguide circuit including multiple passive optical waveguide devices, and method of making same
GB2396705B (en) * 2002-12-23 2006-05-03 Univ Surrey Optical coupler
US7099360B2 (en) * 2003-02-03 2006-08-29 Intel Corporation Method and apparatus to generate and monitor optical signals and control power levels thereof in a planar lightwave circuit
US7184625B2 (en) * 2003-02-11 2007-02-27 Luxtera, Inc Optical waveguide grating coupler incorporating reflective optical elements and anti-reflection elements
US7006732B2 (en) * 2003-03-21 2006-02-28 Luxtera, Inc. Polarization splitting grating couplers
CA2564658A1 (fr) * 2005-10-19 2007-04-19 Mcgill University Demultiplexeur de longueurs d'ondes base sur une matrice multicouche gravee integree
US20080002929A1 (en) * 2006-06-30 2008-01-03 Bowers John E Electrically pumped semiconductor evanescent laser
US7949210B2 (en) * 2006-10-09 2011-05-24 Colorado School Of Mines Silicon-compatible surface plasmon optical elements
FR2922031B1 (fr) * 2007-10-03 2011-07-29 Commissariat Energie Atomique Dispositif optique a circuits photoniques superposes, pour couplage avec un ou plusieurs guides optiques.
KR100918381B1 (ko) * 2007-12-17 2009-09-22 한국전자통신연구원 광통신을 위한 회절격자 커플러를 포함하는 반도체집적회로 및 그 형성 방법
FR2937426B1 (fr) * 2008-10-20 2012-12-07 Commissariat Energie Atomique Structure et procede d'alignement d'une fibre optique sur un guide d'ondes optique
US8213751B1 (en) * 2008-11-26 2012-07-03 Optonet Inc. Electronic-integration compatible photonic integrated circuit and method for fabricating electronic-integration compatible photonic integrated circuit
US8977086B2 (en) * 2009-02-12 2015-03-10 Governors Of The University Of Alberta Tapered waveguide coupler and spectrometer
US8494315B2 (en) * 2009-12-17 2013-07-23 Alcatel Lucent Photonic integrated circuit having a waveguide-grating coupler
US8787417B2 (en) * 2010-02-24 2014-07-22 Universiteit Gent Laser light coupling into SOI CMOS photonic integrated circuit
TWI440908B (zh) * 2010-04-19 2014-06-11 Nat Univ Tsing Hua 可二階段耦合之三維波導耦合器及其製造方法
JP2012227332A (ja) * 2011-04-19 2012-11-15 Sumitomo Electric Ind Ltd リッジ型半導体レーザ及びその製造方法
KR20130008299A (ko) * 2011-07-12 2013-01-22 삼성전자주식회사 반도체 장치
US20130016744A1 (en) * 2011-07-13 2013-01-17 Oracle International Corporation Laser source with tunable-grating-waveguide reflections
US8548287B2 (en) * 2011-11-10 2013-10-01 Oracle International Corporation Direct interlayer optical coupler
US8548288B2 (en) * 2011-12-20 2013-10-01 Oracle International Corporation Efficient inter-chip optical coupling
CA2866107A1 (fr) * 2012-03-01 2013-09-06 Tyco Electronics Corporation Codage pour systemes mpo
CN203117468U (zh) * 2013-02-18 2013-08-07 中兴通讯股份有限公司 一种光纤连接器组件、光纤连接器插头及适配器组件
JP2015118372A (ja) * 2013-12-19 2015-06-25 アイメックＩｍｅｃ 放射線カプラ
US9429776B2 (en) * 2014-06-30 2016-08-30 Sifotonics Technologies Co., Ltd. Silicon-based rib-waveguide modulator and fabrication method thereof
US9599781B1 (en) * 2014-09-11 2017-03-21 Sandia Corporation Plasmon-assisted optical vias for photonic ASICS
US9274283B1 (en) * 2014-09-30 2016-03-01 Globalfoundries Inc. Silicon photonics alignment tolerant vertical grating couplers
FR3028050B1 (fr) 2014-10-29 2016-12-30 Commissariat Energie Atomique Substrat pre-structure pour la realisation de composants photoniques, circuit photonique et procede de fabrication associes
US9484711B2 (en) * 2015-01-20 2016-11-01 Sae Magnetics (H.K.) Ltd. Semiconductor laser apparatus and manufacturing method thereof
US20170207603A1 (en) * 2015-04-29 2017-07-20 Infinera Corporation Laser arrays comprising compact lasers with extended tunability
EP3091381B1 (fr) * 2015-05-07 2020-07-01 IMEC vzw Procédé pour réaliser des circuits intégrés photoniques à silicium iii-v hétérogène
US9810840B2 (en) * 2016-01-06 2017-11-07 Elenion Technologies Llc Integrated on-chip polarizer

Also Published As

Publication number Publication date
US20200241201A1 (en) 2020-07-30
US11709315B2 (en) 2023-07-25
US20170336560A1 (en) 2017-11-23
US20190049664A1 (en) 2019-02-14
US10126497B2 (en) 2018-11-13
US10656331B2 (en) 2020-05-19
US11231548B2 (en) 2022-01-25
US20220091330A1 (en) 2022-03-24
FR3051561A1 (fr) 2017-11-24

Similar Documents

Publication Publication Date Title
FR3051561B1 (fr) Dispositif photonique integre a couplage optique ameliore
US7190524B2 (en) Process for fabrication of high reflectors by reversal of layer sequence and application thereof
EP3610309B1 (fr) Puce photonique à structure de collimation intégrée
EP3495861B1 (fr) Puce photonique à repliement de trajet optique et structure de collimation intégrée
EP2286289B1 (fr) Dispositif de couplage entre une fibre optique et un composant nanophotonique
EP3521879A1 (fr) Puce photonique à structure de collimation intégrée
FR2570839A1 (fr) Dispositif de couplage entre des guides d'onde, monolithiquement integre avec ceux-ci sur un substrat semiconducteur
FR2906934A1 (fr) Detecteur optique ultrasensible a grande resolution temporelle, utilisant un couplage a reseau.
WO2012093119A1 (fr) Filtre optique a reseaux resonnants insensible a la polarisation accordable en fonction de l'angle d'incidence
FR3063151A1 (fr) Dispositif de couplage optique a large bande passante et a pertes de puissance reduites
EP0324694B1 (fr) Dispositif d'optique intégrée permettant de séparer les composantes polarisées d'un champ électromagnétique guide et procédé de réalisation du dispositif
EP3491438B1 (fr) Coupleur optique multi-spectral à faibles pertes en réception
FR2942549A1 (fr) Reseau de diffraction polarisant, coupleur a reseau de diffraction polarisant et systeme planaire d'imagerie ou de transport de faisceau optique a coupleurs diffractifs polarisants
FR3054894A1 (fr) Dispositif integre photonique a compacite amelioree
FR3053479A1 (fr) Region de jonction entre deux guides d'ondes et procede de fabrication associe
WO1999064905A1 (fr) Dispositif de diffraction de lumiere enfoui dans un materiau
FR3060772A1 (fr) Circuit photonique integre optimise
FR3121783A1 (fr) Procéde de fabrication d’un dispositif photonique pourvu d’au moins deux puces photoniques et dispositif photonique
FR3041115A1 (fr) Modulateur electro-optique integre
WO2004025336A1 (fr) Composant de filtrage optique en creneau
FR2856804A1 (fr) Filtres optiques a reseau resonnant
WO2004079419A1 (fr) Coupleur optique pour circuits integres a guide d'onde optique
EP0198735A1 (fr) Transducteur opto-électronique intégré et son procédé de fabrication

Legal Events

Date Code Title Description
PLFP Fee payment

Year of fee payment: 2

PLSC Publication of the preliminary search report

Effective date: 20171124

PLFP Fee payment

Year of fee payment: 3

PLFP Fee payment

Year of fee payment: 4

PLFP Fee payment

Year of fee payment: 5

ST Notification of lapse

Effective date: 20220105