JP2022171567A - 横方向に傾斜した導波路コアを有する光導波路回路 - Google Patents

横方向に傾斜した導波路コアを有する光導波路回路 Download PDF

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Abstract

【課題】横方向に傾斜した導波路コアを有する光導波路回路を提供すること【解決手段】フォトニック集積回路（ＰＩＣ）において、一部の光導波路が横方向に傾斜した導波路コアを有し、例えば、偏波分割多重光通信信号の処理に適した受動偏波処理回路素子を実現するために使用される。このような導波路コアの異なるセクションは、連続的に変化するまたは固定された横方向傾斜角を有していてもよい。異なる偏波処理回路素子は、例えば、端部接続された非傾斜で横方向傾斜した導波路コアセクションの異なる組合せを用いて実現することができる。いくつかの実施形態では、横方向傾斜した導波路コアは、多重量子井戸構造を組み込んで、能動回路素子を実現するために使用されてもよい。少なくともいくつかの実施形態は、再現性の高い製造プロセスに有利であり、製造プロセスは、製造中に対応するＰＩＣの比較的高い収率を達成するために有利に使用することができる。【選択図】図１Ａ

Description

様々な例示的な実施形態は、光通信機器に関し、より具体的には、フォトニック集積回路（ＰＩＣ）に関するが、これに限定されない。
本セクションでは、本開示の理解を促進するのに役立つ態様を紹介する。したがって、本セクションの記述は、この観点から読まれるべきであり、先行技術にあるものまたは先行技術にないものについての容認として理解されるべきではない。
ＰＩＣは、例えば、光ファイバーネットワークの様々な要素および構成要素において広く使用されている。いくつかのＰＩＣは、光導波路のコアとクラッディングの屈折率が大きく異なる材料プラットフォームを使って実現されている。このようなＰＩＣでは、横電気（ＴＥ）偏光と横磁気（ＴＭ）偏光は、それらの群指数、すなわち実効屈折率に比較的大きな差を有し得る。例えば、代表的なシリコン系オンチップ導波路のＴＥ偏波モードとＴＭ偏波モードの群指数はそれぞれ約４．１、約２．８である。このような大きな群指数差は、偏波分割多重（ＰＤＭ）光通信信号を適切に取り扱うことができる機能的なＰＩＣの構築および／または製造を比較的困難にするという不都合がある。
本明細書で開示されるのは、例えばＰＤＭ通信信号の処理に適した受動偏波処理回路素子を実装するために使用される、いくつかの光導波路が横方向に傾斜した導波路コアを有するＰＩＣの様々な実施形態である。そのような導波路コアの異なるセクションは、連続的に変化するまたは固定された横方向傾斜角を有することができる。異なる偏波処理回路素子は、例えば、端部接続された非傾斜のおよび横方向傾斜した導波路コアセクションの異なる組合せを用いて実現することができる。いくつかの実施形態では、横方向傾斜した導波路コアは、多重量子井戸（ＭＱＷ）構造を組み込んで、能動回路素子を実現するために使用されてもよい。
少なくともいくつかの実施形態は、十分に制御可能で高度に再現可能な製造プロセスに有利であり、この製造プロセスは、製造中に対応するＰＩＣの比較的高い収率を達成するために有利に使用され得る。
例示的な実施形態によれば、装置が提供される。装置は、フォトニック集積回路を備え、フォトニック集積回路は：実質的に平面の主面を有する基板と、前記主面に隣接し、前記主面に沿って基板に取り付けられた光導波路であって、光導波路が導波路コアを含む、光導波路とを備え；導波路コアの第１のセクションは、導波路コアの第１および第２の表面が互いに接続される第１のエッジを有し、第１の表面は前記主面に対して実質的に直交し、第２の表面は前記主面に対して非ゼロの横方向傾斜角を有する。
上記装置のいくつかの実施形態において、非ゼロの横方向傾斜角は、第１の非ゼロ傾斜角値と、異なる第２の非ゼロ傾斜角値との間で第１のセクションの長手導波路方向に沿って連続的に変化する。
上記装置のいずれかのいくつかの実施形態において、非ゼロの横方向傾斜角は、５度より大きく、６０度より小さい。
上記装置のいずれかのいくつかの実施形態において、導波路コアの第１のセクションは、導波路コアの第１の表面と第３の表面が互いに接続される第２のエッジを有し、第３の表面は前記主面に対して非ゼロの横方向傾斜角を有する。
上記装置のいずれかのいくつかの実施形態において、第２のエッジは、第１のエッジよりも前記主面に近い。
上記装置のいずれかのいくつかの実施形態において、導波路コアの第１のセクションは、導波路コアの第１の表面と第３の表面とが互いに接続される第２のエッジを有し、第３の表面は、第２の表面よりも前記主面に対して小さい非ゼロの横方向傾斜角を有する。
上記装置のいずれかのいくつかの実施形態において、導波路コアの第１のセクションは、導波路コアの第１の表面と第３の表面とが互いに接続される第２のエッジを有し、第３の表面は前記主面に平行である。
上記装置のいずれかのいくつかの実施形態において、導波路コアの第１のセクションは、半導体ダイオードを備える。
上記装置のいずれかのいくつかの実施形態において、導波路コアの第１のセクションは、複数の半導体層を有する多重量子井戸構造を備え、前記半導体層の少なくともいくつかは、第２の表面に対して平行である。
上記装置のいずれかのいくつかの実施形態において、導波路コアの第２のセクションは、前記主面に対して非傾斜であり、導波路コアの第１および第２のセクションは、互いに端部接続されている。
上記装置のいずれかのいくつかの実施形態において、フォトニック集積回路は、導波路コアの第１および第２のセクションを含む偏光スプリッタ－ローテータを備える。
上記装置のいずれかのいくつかの実施形態において、導波路コアの第２のセクションは、異なる非ゼロの横方向傾斜角を有し、導波路コアの第１および第２のセクションは、互いに端部接続されている。
上記装置のいずれかのいくつかの実施形態において、導波路コアの第３のセクションは、前記主面に対して非傾斜であり、導波路コアの第２および第３のセクションは、互いに端部接続されている。
上記装置のいずれかのいくつかの実施形態において、導波路コアの第３のセクションは、前記主面に対して非傾斜であり、導波路コアの第１および第３のセクションは、互いに端部接続されている。
上記装置のいずれかのいくつかの実施形態において、フォトニック集積回路は、導波路コアの第１、第２、および第３のセクションを含む偏光スプリッタ－ローテータを備える。
上記装置のいずれかのいくつかの実施形態において、光導波路は、前記主面に隣接し、前記主面に沿って基板に取り付けられたリッジ導波路構造を備え、リッジ導波路構造は、前記主面に実質的に直交する第１および第２の側壁を有し、第１の側壁は第１の表面を含む。
上記装置のいずれかのいくつかの実施形態において、リッジ導波路構造は、導波路クラッディングの少なくとも一部を含み、前記一部は、導波路コアの第１のセクションよりも前記主面から遠い。
様々な開示された実施形態の他の態様、特徴、および利点は、例として、以下の詳細な説明および添付の図面からより完全に明らかになるであろう。
一実施形態による光導波路回路の異なる部分の概略図である。 一実施形態による光導波路回路の異なる部分の概略図である。 一実施形態による光導波路回路の異なる部分の概略図である。 図１Ａ－１Ｂに示される光導波路回路のいくつかの代替的な実施形態によるリッジ導波路構造の概略断面図である。 図１Ａ－１Ｂに示される光導波路回路のいくつかの代替的な実施形態によるリッジ導波路構造の概略断面図である。 図１Ａ－１Ｂに示される光導波路回路のいくつかの代替的な実施形態によるリッジ導波路構造の概略断面図である。 図１Ａ－１Ｂに示される光導波路回路のいくつかの代替的な実施形態によるリッジ導波路構造の概略断面図である。 一実施形態による図１Ａ－１Ｃの光導波路回路を製造するために使用することができる例示的な製造プロセスを絵入りで示す図である。 図３Ａに対応する例示的な製造プロセスのいくつかの実施形態で使用することができる誘電体マスクの面内レイアウトを概略的に示す図である。 図３Ａに対応する例示的な製造プロセスのいくつかの実施形態で使用することができる誘電体マスクの面内レイアウトを概略的に示す図である。 図１Ａ－１Ｂに示す光導波路回路のさらに別の実施形態によるリッジ導波路構造の概略断面図である。 他の実施形態による光導波路回路の概略図である。 他の実施形態による光導波路回路の概略図である。 他の実施形態による光導波路回路の概略図である。 他の実施形態による光導波路回路の概略図である。
本明細書で使用する場合、「フォトニック集積回路」（またはＰＩＣ）という用語は、平面光波回路（ＰＬＣ）、集積光電子デバイス、基板上のウエハスケール製品、個々のフォトニックチップおよびダイ、ならびにハイブリッドデバイスを対象にすると解釈されるべきである。様々なＰＩＣの製造に使用することができる例示的な材料系は、ＩＩＩ－Ｖ半導体材料、シリコンフォトニクス（ＳｉＰ）、シリカオンシリコン製品、シリコンオンインシュレータ（ＳＯＩ）製品、シリカガラスベースのＰＬＣ、ポリマー集積プラットフォーム、リチウムニオブ酸および誘導体、非線形光学材料等を含み得るが、これらに限定されるものではない。パッケージされたデバイス（例えば、配線済みおよび／またはカプセル化されたチップ）とパッケージされていないデバイス（例えば、ダイ）の両方をＰＩＣと呼ぶことができる。
ＰＩＣは、電気通信、計測、信号処理の分野で様々な用途に使用することができる。既存のＰＩＣの用途の多くは、数ｋｍ以下、あるいは数十ｍ以下の光信号到達が期待されるサブフィールドである。
ＰＩＣは通常、光スイッチ、カプラ、ルータ、スプリッタ、偏波ローテータ、マルチプレクサ／デマルチプレクサ、フィルタ、変調器、移相器、レーザ、増幅器、波長変換器、光電気（Ｏ／Ｅ）信号変換器、電気光（Ｅ／Ｏ）信号変換器など様々な回路構成要素を実現および／または相互接続するために光導波路を使っている。ＰＩＣの導波路は、通常、導波路のコアとクラッディング間の屈折率コントラストによって光を導くオンチップ固体光導体である。ＰＩＣは通常、平面基板を含み、平面基板上に光学、電気、および／または光電子デバイスがアディティブ製造プロセスによって成長し、および／または平面基板内に光電子デバイスがサブストラクティブ製造プロセスによって、例えば、フォトリソグラフィーおよび化学処理ステップの適切な順序を用いて組み込まれる。
ダイ、ＰＩＣ、基板、または電子集積回路（ＩＣ）などの物体の「主要面」は、物体のすべての外面の中で最大のサイズ、例えば長さと幅を有する実質的に平面の表面に平行な面である。この実質的に平面の表面は、主面とも呼ばれることがある。主面に沿った特徴の高さの変動は、典型的には、前記表面の長さもしくは幅、または長さと幅の両方よりもはるかに小さい場合がある。そのような場合、そのような主面は、実質的に平面の表面と呼ばれることがある。１つの比較的大きなサイズ、例えば長さ、および１つの比較的小さなサイズ、例えば高さを有する物体の外面は、典型的には物体のエッジと称される。
本明細書で使用する場合、「基板」という用語は、様々な回路要素に構造的支持を提供し、異なる部分間の電気的および／または光学的接続を支持して、それらの部分に位置し、そこに取り付けられ、または接続された電気、光学、および／または光電子構成要素の適切な動作を可能にするように設計および構成された回路もしくはデバイスキャリア、プレート、ボード、または基体を意味する。そのような構成要素は、例えば、基板上に製造された電子ＩＣまたはＰＩＣの異なる部分、またはパッケージされたまたはパッケージされていない電子集積回路、フォトニック集積回路、およびディスクリート（例えば、集中した）素子の任意の組合せを含んでもよい。基板の異なる部分間の電気的接続は、例えば、本体内または基板表面に配置されたパターン化された導電（金属など）層および／または従来の電気配線を用いて形成することができる。基板上の異なる光学および／または光電子部品間の光接続は、内蔵の光導波路、光カプラ、および／または光ファイバを使用して、または自由空間を通して、例えば、基板上に取り付けられたディスクリート光学素子を使用して形成することができる。いくつかの実施形態では、基板は、例えば、再配線層（ＲＤＬ）、インターポーザ、積層板、および／またはプリント回路基板を含む、いくつかの異なるレベルを有することができる。
例示的な実施形態において、基板は、例えば、シリコン層または基体、ＳＯＩウェハ、またはＩＩＩ－Ｖ族半導体層または基体を用いて実現され得る。典型的には、このような基板は、その厚さよりも著しく大きい横方向の寸法（例えば、長さおよび幅）を有する。
従来の偏光スプリッタ、コンバイナ、およびローテータなどのＰＩＣの統合偏光処理部品は、１つ以上の傾斜した側壁、すなわちＰＩＣまたはその基板の対応する主要面に対して直交しない側壁を有するオンチップ導波路を使用して実現されてもよい。このような傾斜した側壁は、例えば、異方性ウェットエッチングを用いて形成することができるが、これは、通常、比較的大きなプロセス変動を示し、バッチ間の再現性を達成することを困難にしている。ガイドされた光学モードは、長手方向導波路方向（すなわち、光信号伝播方向）に沿った傾斜角およびそれらのプロファイルに対して非常にセンシティブであり得るので、低いチップ収率が生じる場合があり、これは、対応するＰＩＣ、およびそのようなＰＩＣが使用されるアセンブリおよび／またはデバイスのコストを不利にまたは法外にさえ増加させる場合がある。
当技術分野における上記問題の少なくともいくつかは、例えば本明細書に開示されるような、横方向に傾斜した導波路コアに依存するＰＩＣ設計ソリューションを用いて対処することができる。少なくともいくつかの実施形態は、有利には、約１．４μｍと１．７μｍとの間の波長範囲において信頼性の高い偏光処理を提供することができる。特に有益なのは、標準的な製造プロセス、例えば、多くの半導体ファウンドリで既に使用されている制御が容易なプロセスを使用して、対応する光導波路を製造する付随的な能力であり得る。このようなプロセスは、有利には、比較的高いチップ収率をサポートし、および／またはＰＤＭ対応ＰＩＣのコスト効率の良い製造を促進し得る。
図１Ａ－１Ｃは、実施形態による光導波路回路１００の異なる部分の概略図である。より具体的には、図１Ｂは、回路１００の概略上面図である。図１Ａは、図１Ｂに示される平面断面ＡＡに沿った回路１００の概略断面図である。図１Ｃは、回路１００に用いられる導波路コア１１４の三次元透視図である。図１Ａ－１Ｃの各々に示されるＸＹＺ座標の三要素は、これらの図に示される描画の相対的な向きを示す。
回路１００は、基板１０２の主面１０４に形成され支持された光導波路１１０を備える。例示的な実施形態では、表面１０４は、実質的に平面の表面であり得る。回路１００は、基板１０２上に形成および／または支持されたより大きなＰＩＣ（図１Ａ－１Ｃには明示的に示されていない）の一部であってよい。説明のために、表面１０４は、ＸＺ座標平面に平行であるとして図１Ａ－１Ｂに示されている。
図１Ａを参照すると、光導波路１１０は、導波路コア１１４と、マルチパート導波路クラッディング、例えば、１１２／１１６／１１８とを含む。導波路コア１１４は、（関連する波長での）屈折率が、クラッディング部１１２、１１６、１１８のいずれかの材料の屈折率よりも高い材料で作られている。この特性により、光導波路１１０は、本明細書において長手方向の導波路方向と呼ばれることがあるＺ座標方向に沿って光を導くことができる。
本明細書では、直線（すなわち、線形）導波路セクションを参照して例示的な実施形態を以下に説明するが、このような参照は、限定的な意味で解釈されることを意図するものではない。関連する技術分野における当業者は、開示された発明概念が湾曲した光導波路にも適用されることを容易に理解するであろう。例えば、湾曲した光導波路の場合、長手方向の導波方向の向きは、導波路曲線に沿って変化する。長手方向の導波方向と局所的に直交し、基板に平行な（例えば、表面１０４に平行な）方向は、横方向の導波方向と呼ばれることがある。図１Ａに示す平面断面ＡＡは、ＸＹ座標平面に平行であり、Ｚ座標軸に直交している。断面ＡＡにおいて、横方向の導波方向は、Ｘ座標軸に平行である。湾曲した光導波路の場合、横方向の導波方向の向きは長手方向の導波方向と同期して導波路曲線に沿って変化する。
光導波路１１０のマルチパート導波路クラッディングは、下部クラッディング１１２、上部クラッディング１１６、および封止層１１８を含む。いくつかの実施形態では、封止層１１８は存在しなくてもよい。そのような実施形態では、リッジ導波路構造１２０（下部クラッディング１１２、導波路コア１１４、および上部クラッディング１１６を含む）は、空気（または他のガスもしくは真空）によって囲まれてもよい。いくつかの実施形態では、リッジ導波路構造１２０に隣接する基板１０２の一部は、マルチパート導波路クラッディングの一部としても機能し得る（例えば、図２Ｂ－２Ｃを参照）。
例示的な実施形態では、導波路コア１１４は、ＩｎＧａＡｓＰを含んでもよい。基板１０２、下部クラッディング１１２、上部クラッディング１１６、および封止層１１８は、様々にドープされた、同一にドープされた、および／または真性ＩｎＰを含んでもよい。
リッジ導波路構造１２０は、側壁１２２および１２４を有する。例示的な実施形態では、側壁１２２および１２４の少なくとも一方は、基板１０２の表面１０４に対して実質的に（例えば、±５度以内または±２度以内）直交している。説明のために、図１Ａは、側壁１２２および１２４の各々が平面的であり、表面１０４に対して直交している例を示している。側壁１２２の異なる平面部分は、それぞれ、下部クラッディング１１２、導波路コア１１４、および上部クラッディング１１６に対応する。同様に、側壁１２４の異なる平面部分は、それぞれ、下部クラッディング１１２、導波路コア１１４、および上部クラッディング１１６に対応する。
リッジ導波路構造１２０は、一定の幅（すなわち、Ｘ座標軸に対応するサイズ）を有するものとして図１Ｂに示されているが、対応するリッジ導波路構造が変化する幅を有する実施形態も企図されている。
断面ＡＡにおいて、導波路コア１１４は、平行四辺形の断面形状を有し、その四辺はそれぞれａ、ｂ、ｃ、およびｄとラベル付けされている。平行四辺形の辺ａおよびｃは、互いに、および側壁１２２および１２４上で、それぞれ平行である。したがって、平行四辺形の辺ａおよびｃは、基板１０２の表面１０４に対して実質的に直交している。平行四辺形の辺ｂおよびｄは、互いに平行であり、表面１０４に対して傾斜角αで配向している。辺ｂは、辺ｄよりも表面１０４に対してより大きなオフセット距離に位置する（すなわち、より遠い）。したがって、辺ｂは、導波路コア１１４の上面の一部であると称することができ、辺ｄは、導波路コア１１４の下面の一部であると称することができる。例示的な実施形態では、傾斜角αは、任意の非ゼロ角、例えば、０度から６０度の間の範囲にすることができる。この角度は、表面１０４に対する導波路コア１１４の上面および／または下面の傾きを定量化するために使用され得るので、傾斜角度αは、横方向傾斜角と呼ばれ得る。
導波路１１０のいくつかのセクションにおいて、導波路コア１１４の横方向傾斜角αは、セクションの長手方向の長さに沿って一定であってもよい。導波路１１０のいくつかの他のセクションでは、導波路コア１１４の横方向傾斜角αは、第１の傾斜角α１から第２の傾斜角α２まで連続的に変化していてよく、α１≠α２である。いくつかの実施形態では、そのような変化は、導波路１１０によって導かれる光の関連する特性に関して断熱的であってよい。いくつかの実施形態では、導波路１１０のセクションは、横方向傾斜角αの値が、第１の傾斜角α１から第２の傾斜角α２まで実質的に不連続に（例えば、ステップ状に）変化する接合部を含んでもよく、α１≠α２である。いくつかの実施形態では、導波路１１０のセクションは、導波路コアの傾いていないセクションが導波路コアの傾いたセクションに接続される、すなわち、有効傾斜角がゼロから非ゼロの値αに変化するステップ状の接合部を含んでもよい。
図１Ｃは、一定の横方向傾斜角αによって特徴付けられる直線導波路セクションにおける導波路コア１１４の例示的な３次元形状を絵的に示す。この場合、導波路コア１１４は多角柱の形状を有し、そのうちの１３０１および１３０２とラベル付けされた２つの底面は合同な平行四辺形である。この多角柱はまた、それぞれ１３２、１３４、１３６、１３８とラベル付けされた４つの長方形の横面を有する。
底面１３０１は、先に述べた４つの辺ａ、ｂ、ｃ、およびｄを有し、これらは図１Ａにも示されている。横面１３２は、側壁１２２の一部である（図１Ａも参照）。横面１３６は、側壁１２４の一部である（図１Ａも参照）。したがって、横面１３２および１３６の各々は、基板１０２の表面１０４に対して実質的に直交する。横面１３４および１３８は、導波路コア１１４の上述の上面および下面をそれぞれ表している。横面１３４および１３８の各々は、図１Ｃに示されるように、ＸＺ座標平面に対して横方向傾斜角αを有する。既に上述したように、基板１０２の表面１０４は、ＸＺ座標平面に平行である。
横面１３２および１３４は、多角柱のエッジ１３３で互いに接続されている。横面１３４と１３６は、多角柱のエッジ１３５で互いに接続されている。横面１３６と１３８は、多角柱のエッジ１３７で互いに接続されている。横面１３２と１３８は、多角柱のエッジ１３９で互いに接続されている。
図１Ｃに示す例では、横面１３２、１３４、１３６、および１３８は平坦であり、エッジ１３３、１３５、１３７、および１３９は直線である。しかしながら、連続的に可変な横方向傾斜角αを有する導波路セクションの場合、導波路コア１１４の上面および下面はもはや平坦ではなく、対応するエッジは直線ではない。湾曲した導波路セクションの場合、導波路コアの横面のすべては、典型的には、平坦ではなく、対応するエッジは、直線ではない。
図２Ａ－２Ｄは、リッジ導波路構造１２０のいくつかの代替的な実施形態の概略断面図ＡＡである（図１Ａも参照）。さらに明確にするために、オプションの封止層１１８は、図２Ａ－２Ｄのいずれにも明示的に示されていない。
図２Ａの実施形態では、リッジ導波路構造１２０は、下部クラッディング２１２、導波路コア１１４、および上部クラッディング１１６を含む。下部クラッディング２１２は、その断面形状が下部クラッディング１１２（図１Ａ）とは異なる。より具体的には、下部クラッディング２１２は三角形の断面形状を有し、一方、下部クラッディング１１２（図１Ａ）は台形の断面形状を有する。図示の例では、下部クラッディング２１２の断面は、直角三角形の形状を有するが、他の三角形の形状も可能である。下部クラッディング２１２の三角形の断面形状は、導波路コア１１４のエッジ１３７を基板１０２の表面１０４と直接物理的に接触させる（すなわち、直接基板１０２の表面１０４上に位置させる）。
図２Ｂの実施形態では、リッジ導波路構造１２０は、導波路コア２２４と上部クラッディング１１６とを含む。下部クラッディング１１２は存在しない。導波路コア２２４は、その断面形状が導波路コア１１４（図１Ａ、図２Ａ）と異なる。より具体的には、導波路コア２２４の断面形状は、直角台形である。台形の底辺は、それぞれ側壁１２２および１２４上にある。台形の１つの脚は、ゼロ傾斜角を有し、基板１０２の表面１０４と直接物理的に接触している（すなわち、基板１０２の表面１０４上に位置している）。台形の他方の（上側の）脚は、非ゼロの横方向傾斜角α０を有する。図２Ｂの実施形態は、図２Ａの実施形態の変更とみなすことができ、下部クラッディング２１２（図２Ａ）が導波路コア１１４と同じ材料で作られており、それによって導波路コアが基板１０２まで延び、導波路コア２２４をもたらす。
図２Ｃの実施形態では、リッジ導波路構造１２０は、導波路コア２３４と上部クラッディング１１６とを含む。この場合、下部クラッディング１１２は同様に存在せず、導波路コア２３４の断面形状は直角三角形である。三角形の下辺は、基板１０２の表面１０４に平行であり、直接物理的に接触している（すなわち、基板１０２の表面１０４上に位置している）。三角形の上辺は、非ゼロの横方向傾斜角α０を有する。三角形の第３の辺は、側壁１２２上にある。導波路コア２３４の三角形の断面形状は、上部クラッディング１１６の下部コーナーエッジ２３６を、基板１０２の表面１０４と直接物理的に接触させる（すなわち、基板１０２の表面１０４上に位置させる）。
図２Ｄの実施形態では、リッジ導波路構造１２０は、下部クラッディング１１２、導波路コア２４４、および上部クラッディング１１６を含む。この場合、導波路コア２４４の断面形状は、鈍角台形である。台形の底辺は、それぞれ側壁１２２および１２４上にある。台形の１つの（すなわち、下側の）脚は、第１の非ゼロ横方向傾斜角α１を有する。台形の他方の（上側の）脚は、第２の非ゼロ横方向傾斜角α２を有し、α１＜α２である。
図３Ａは、実施形態による光導波路回路１００（図１Ａ－１Ｃ）の製造プロセスで使用することができる層状構造３００の簡略化した断面側面図である。図３Ａに示されたＸＹＺ座標の三要素は、図１Ａ－１Ｃに示されたものと同じ座標系を表す。層状構造３００のいくつかの実施形態に存在し得るいくつかの追加の層（エッチングストップ層、バッファ層、および関連技術の当業者に知られている他の技術層など）は、描写を明確にするために図３Ａには明示的に示されていない。
層状構造３００は、基板１０２、誘電体マスク３０２、および半導体層３１２、３１４、および３１６を含む。例示的な実施形態では、基板１０２、層３１２、および層３１６は、異なってドープされたＩｎＰで作られてもよい。層３１４は、ＩｎＧａＡｓＰで作られてもよい。
裸の基板１０２から出発して光導波路回路１００に到達するために、層状構造３００に対応する以下の製造ステップ例を使用することができる。
（ｉ）適切に選択された厚さおよび面内形状の平面誘電体マスク３０２を、例えばリソグラフィーを用いて、基板１０２の表面１０４上に形成する。
（ｉｉ）次に、選択的面積成長（ＳＡＧ）エピタキシーを使用して、半導体層３１２、３１４、および３１６を順次堆積させる。特定の知られている条件下では、ＳＡＧエピタキシーは、マスク３０２などの誘電体マスクの近傍で成長率の増加を示すことがある。より具体的には、エピタキシャル成長率は、マスク３０２のエッジ３０４などの誘電体マスクの近接エッジからの距離に依存し、典型的にはマスクの近くでより高くなる。成長率勾配は、例えば、関連技術の当業者に知られているように、エピタキシャル成長が実施される条件を調整することによって制御することができる。図３Ａに示される半導体層３１２、３１４、および３１６の厚さプロファイルは、このような制御を用いて製造することができる層スタック形状の一例を示すに過ぎない。例えば、中に異なる（３つとは異なる）数の半導体層を有する層スタックも同様に製造することができる。一般に、ＳＡＧエピタキシーは、良好に制御可能であり、再現性が高いことが知られており、これは、例えば、製造中に対応するＰＩＣの許容可能な高い収率を達成するために有益である。
（ｉｉｉ）半導体層３１６の上面３１８は、化学機械研磨（ＣＭＰ）を受けて、例えば、基板１０２の表面１０４に平行な、平坦な上面を生成する。次いで、関連技術において知られているように、破線３２０と３２２の間の「コリドー」の外側の不要な材料を表面１０４まで除去するために、パターニングおよびエッチングが使用される。このようなコリドー内の半導体層３１２、３１４、および３１６の残りの部分は、図１Ａのリッジ導波路構造１２０を生成する。
（ｉｖ）任意選択の封止層１１８は、次に、ステップ（ｉｉｉ）で得られたリッジ導波路構造１２０の上に堆積され、図１Ａ－１Ｃの光導波路回路１００を生成することができる。
図３Ａに示す例から、当業者であれば、コリドー３２０－３２２をマスク３０２のエッジ３０４に近づける、またはマスクの前記エッジから遠くすることによって、異なる横方向傾斜角αを得ることができることを理解するであろう。連続的に変化する横方向傾斜角αは、例えば、コリドー３２０－３２２の異なる部分がマスクの湾曲したエッジ３０４から異なるそれぞれの距離に位置するように方向付けられた連続的に湾曲したマスク３０２を使用することによって得ることができる。このような場合、エッジ３０４の面内形状が、長手方向導波路方向に沿った傾斜角勾配を決定する。横方向傾斜角αの急激な（例えば、実質的に不連続な）変化によって特徴付けられる遷移は、例えば、エッジ３０４が表面１０４の平面内で適切に配向されたジグザグ形状を有する誘電体マスク３０２を使用することによって得ることができる。
図３Ｂ－３Ｃは、図３Ａを参照して上述した例示的な製造プロセスのいくつかの実施形態で使用することができるマスク３０２の２つの例示的な面内レイアウトを模式的に示す図である。より具体的には、図３Ａの断面図は、図３Ｂおよび３Ｃの各々に示される断面平面ＦＦに対応する。図３Ｂおよび３Ｃに示すＸＹＺ座標の三要素は、図３Ａに示すものと同じ座標系を表す。
図３Ｂの例では、マスク３０２のエッジ３０４は、それぞれ３０４１、３０４２、３０４３とラベル付けされた３つの直線セグメントを含む。セグメント３０４１および３０４３は、新生（ｎａｓｃｅｎｔ）リッジ導波路構造１２０の境界３２０および３２２に平行である。セグメント３０４１は、セグメント３０４３よりも境界３２２に近い。セグメント３０４２は、境界３２２に直交しておらず、図３Ｂに示されるように、セグメント３０４１および３０４３の対応する端部を接続する。
このマスクレイアウトにより、上述の製造ステップ（ｉｉｉ）の後に形成されるリッジ導波路構造１２０は、それぞれ１２０１、１２０２、および１２０３とラベル付けされた３つのセクションを有する。セクション１２０１内では、横方向傾斜角αは実質的に一定であり、第１の値、例えば、α＝α１を有する。セクション１２０３内では、また、横方向傾斜角αは実質的に一定であり、第２の値、例えば、α３＜α１であるα＝α３を有する。セクション１２０２に沿って、横方向傾斜角αは、第１の値から第２の値まで徐々に変化する。
図３Ｃの例では、セグメント３０４２は、境界３２２に直交する。この特定のマスクレイアウトでは、セクション１２０２は、対応するリッジ導波路構造１２０に存在しない。むしろ、セクション１２０１と１２０３との間の接合部３０６の狭い近傍において、横方向傾斜角αの値は、第１の傾斜角値α１から第２の傾斜角値α３へと比較的急激に変化する。
図４は、さらに別の実施形態によるリッジ導波路構造１２０（図１Ａ）の概略断面図ＡＡを示す。図４の実施形態では、リッジ導波路構造１２０は、下部クラッディング１１２と、導波路コア４１４と、上部クラッディング１１６とを含む。導波路コア４１４は、導波路コア４１４が能動光学素子として機能するように構成され得るのに対し、他の上述の導波路コアは典型的に受動光学素子として機能するように構成される点で、上述の導波路コア、例えば１１４（図１Ａ）とは機能的に異なる。
本明細書で使用する場合、「受動光学部品または素子」という用語は、動作するために外部電力を必要としない光学部品または素子を指す。ほとんどの受動光学部品／素子は、新たな光を生成せず、単に、そこに印加された外部生成光を所定の方法で処理するだけである。受動光学部品および素子の代表例としては、光コネクタや固定式信号分配器、減衰器、アイソレータ、カプラ、フィルタなどが挙げられるが、これらに限定されない。
これに対して、「能動的光学部品または要素」という用語は、外部の電気（例えば、制御、電力、またはポンプ）信号を用いて制御可能および／または動作可能に設計された光学部品または素子を指す。いくつかの能動的光学部品および素子は、新しい光を発生させることができる。他のいくつかの能動的光学部品および素子は、外部の電気信号に応答して光を可変的および制御可能に減衰させることができる。能動的光学部品および素子の代表的な例は、半導体レーザ、半導体光増幅器、電界吸収型変調器等を含むが、これらに限定されない。
導波路コア４１４は、比較的薄い、横方向に傾いた半導体層のスタックを含む。例示的な実施形態では、導波路コア４１４の上面および下面の両方が、例えば図４に示されるように、同じ横方向傾斜角αを有していてもよい。層のスタックは、異なるそれぞれの半導体材料からなる比較的薄い層４０４および４０６を交互に形成した多重量子井戸（ＭＱＷ）構造を含む。いくつかの実施形態では、層４０４および４０６の半導体材料は、真性半導体であってもよい。下部クラッディング１１２および上部クラッディング１１６は、それぞれ、ｎドープおよびｐドープ半導体材料で作られてもよい。
例示的な実施形態では、層４０４－４０６を実現するために以下の半導体材料を使用することができる：（ｉ）層４０４のためのＩｎ（ｘ）Ｇａ（１－ｘ）Ａｓ、および（ｉｉ）層４０６のためのＩｎ（ｘ）Ａｌ（１－ｘ）Ａｓ。代替の実施形態では、他の半導体材料および／またはドーパントが同様に使用され得る。
下部クラッディング１１２および上部クラッディング１１６ならびにその間の交互層４０４／４０６は、下部クラッディング１１２および上部クラッディング１１６に接続された電極（図４に明示的に示されていない）を用いて電気的にバイアスされ得るｐ－ｉ－ｎダイオード（「ＰＩＮダイオード」とも呼ばれる場合がある）を形成する。動作において、かかる電極は、ＰＩＮダイオードに適切な直流バイアスまたは直流バイアスと無線周波数（ＲＦ）信号との組合せを印加するように電気的に接続され得る。ＰＩＮダイオードの異なる電気的構成において、直流バイアスは、逆バイアスまたは順バイアスであり得る。
本明細書で使用する場合、「逆バイアス」という用語は、ｎ型材料が高電位にあり、ｐ型材料が低電位にある半導体接合ダイオードの電気的構成を意味する。逆バイアスにより、典型的には電子および／または正孔が不足して空乏層が広がり、接合のインピーダンスが高くなり、実質的に電流が流れにくくなる。しかし、逆バイアス構成では、非常に小さな逆方向リーク電流が依然として接合を通して流れ得る。
同様に、「順方向バイアス」という用語は、ｎ型材料が低電位にあり、ｐ型材料が高電位にある半導体接合ダイオードの電気的構成を意味する。順方向バイアスが、対応するｐ－ｉ－ｎ接合の固有電圧降下Ｖｐｎよりも大きい場合、対応する電位障壁を電気キャリアが乗り越えることができ、比較的大きな順方向電流が接合を通して流れ得る。例えば、シリコン系ダイオードの場合、Ｖｐｎの値は約０．７Ｖである。ゲルマニウムベースのダイオードの場合、Ｖｐｎの値は約０．３Ｖなどである。
いくつかの実施形態では、導波路コア４１４はまた、例えば図４に示されるように、その上側および下側に任意選択の閉じ込めヘテロ構造４１０を含んでいてもよい。そのような閉じ込めヘテロ構造４１０は、例えば、その効率を向上させるために、上記ＭＱＷ構造において光をよりよく閉じ込めるために使用されてもよい。
リッジ導波路構造１２０の様々な代替実施形態において、他の、例えば、より複雑な層スタックおよび／またはドーピングプロファイルに基づくＭＱＷ構造も実現することができる。例えば、ｎ－ｉ－ｎまたはｎ－ｉ－ｐ－ｎ半導体構造は、そのような代替的な実施形態のいくつかにおいて実現され得る。
図５Ａ－５Ｄは、別の実施形態による光導波路回路５００の概略図である。より具体的には、図５Ａは、回路５００の概略上面図である。図５Ｂは、図５Ａに示された平面断面ＢＢまたはＥＥに沿った回路５００の概略断面図である。図５Ｃは、図５Ａに示される平面断面ＣＣに沿った回路５００の概略断面図である。図５Ｄは、図５Ａに示された平面断面ＤＤに沿った回路５００の概略断面図である。図５Ａおよび５Ｂに示されるＸＹＺ座標の三要素は、これら２つの図に示される描画の相対的な向きを示す。図５Ｃおよび５Ｄに示される描画は、図５Ｂの描画と同じ向きを有する。
回路５００は、基板１０２の主面１０４に形成され支持されたリッジ導波路構造５２０を含む。リッジ導波路構造５２０は、概してリッジ導波路構造１２０と同様であるが、それぞれ５２０１、５２０２、５２０３、および５２０４とラベル付けされた４つの異なる導波路セクションを有する。動作において、導波路セクション５２０１の端部５１８に印加された光入力信号５０２は、導波路セクション５２０１、５２０２、５２０３、および５２０４を順次横断し、光出力信号５０４として後者の導波路セクションの端部５３８に出る。光信号５０２および５０４は、例えば、以下でより詳細に説明するように、その偏光状態において互いに異なっていてもよい。
図５Ｂを参照すると、導波路セクション５２０１は、下部クラッディング５１２、導波路コア５１４、および上部クラッディング５１６を含む。導波路コア５１４は、非傾斜状または平坦であると称されることがある。より具体的には、下部クラッディング５１２、導波路コア５１４、および上部クラッディング５１６のそれぞれは、それぞれの断面形状が長方形である。その結果、導波路コア５１４の下面５１３および上面５１５の両方は、平面であり、基板１０２の表面１０４に平行である。表面５１３および５１５のこの配向は、ゼロ横方向傾斜角α、すなわちα＝０に対応すると記述することもできる。導波路コア５１４は、導波路セクション５２０１の長手方向の全長に沿って非傾斜になっている。
導波路セクション５２０４は、導波路セクション５２０１と同じ構造である。そのため、図５Ｂは、導波路セクション５２０１の断面ＢＢと導波路セクション５２０４の断面ＥＥの両方を表している。
図５Ｃを参照すると、導波路セクション５２０２は、下部クラッディング５２２と、導波路コア５２４と、上部クラッディング５２６とを含む。導波路コア５１４の横方向傾斜角αは、導波路セクション５２０１と５２０２との間の接合部５４２におけるゼロ値（すなわち、α＝０）から導波路セクション５２０２と５２０３との間の接合部５４４における非ゼロ傾斜角α２まで導波路セクション５２０２の長手方向に沿って連続的に変化している。その結果、導波路コア５２４の断面形状は、接合部５４２において長方形であることから、接合部５４４において平行四辺形であることへと変化する。導波路セクション５２０２の長手方向中間部に位置する断面平面ＣＣにおいて、導波路コア５２４は、０＜α１＜α２である非ゼロの横方向傾斜角α１を有する。
図５Ｄを参照すると、導波路セクション５２０３は、下部クラッディング５３２、導波路コア５３４、および上部クラッディング５３６を含む。導波路コア５３４の横方向傾斜角αは、導波路セクション５２０３の長手方向の全長に沿って一定である。導波路コア５３４の断面形状は、図５Ｄに示すような固定平行四辺形である。導波路セクション５２０３と５２０４との間の接合部５４６において、導波路コアの断面形状は、（図５Ｄに示されるように）平行四辺形であることから（図５Ｂに示されるように）長方形であることへ急激に変化する。
例示的な実施形態において、回路５００は、偏光スプリッタ－ローテータとして機能することができる。例えば、光入力信号５０２がＴＥ偏光を有すると仮定する。ここで、回路５００における光のＴＥ偏光は、電場が実質的にＹ座標軸に沿って配向している。これに対し、回路５００における光のＴＭ偏光は、電場が実質的にＸ座標軸に沿って配向している。
光入力信号５０２は、導波路セクション５２０１の１つ以上のＴＥ偏光固有モードに結合することができる。導波路セクション５２０１は、次に、結果として結合されたＴＥ偏光光信号を接合部５４２に導き、そこで前記信号を導波路セクション５２０２に印加する。導波路セクション５２０２における長手導波路方向に沿った導波路コア５２４の横方向傾斜角αが徐々に変化することにより、接合部５４４における対応する光信号がハイブリッド偏光モードになる。本明細書では、「ハイブリッド偏光モード」という用語は、ＴＥ偏光およびＴＭ偏光の両方の光が存在する導波モードを指す。
例示的な実施形態において、導波路セクション５２０３は、２つ以上のハイブリッド偏光モードをサポートしてもよい。導波路セクション５２０２および５２０３の実現仕様に応じて、そのようなハイブリッド偏光モードのうちの単一の１つまたはそのようなハイブリッド偏光モードのうちの２つ以上のハイブリッド偏光モードが、接合部５４６に実現されてもよい。接合部５４６から、導波路セクション５２０３の出力ハイブリッド偏光モードは、その中のＴＥおよびＴＭ固有モードの線形結合として導波路セクション５２０４に結合されてもよい。次に、導波路セクション５２０４は、ＴＥおよびＴＭ固有モードの前記線形結合をその端部５３８で光出力信号５０４として出力し、これは、対応するＰＩＣの下流回路にさらに向けられる場合がある。
光出力信号５０４におけるＴＥ偏光およびＴＭ偏光のパワー比は、典型的には、回路５００の実現の仕様に依存する。例えば、導波路セクション５２０１、５２０２、５２０３、および５２０４の様々なパラメータは、ＴＥ偏光光入力信号５０２に応答して、光出力信号５０４中のＴＥ偏光とＴＭ偏光の間の５０／５０パワー比が生成されるように選択されてもよい。回路５００のこのような実施形態は、したがって、３ｄＢ偏光スプリッタ－ローテータとして機能する。当業者であれば、回路５００の他の実施形態が、他のＴＥ／ＴＭパワー比を生成するように、および／または異なる偏光光入力信号５０２で動作するように構成されてもよいことを理解するであろう。
回路５００のいくつかの実施形態において、導波路セクション５２０３は存在しなくてもよい。
上記に開示された例示的な実施形態によれば、例えば、課題を解決するための手段のセクションにおいて、および／または、図１Ａ－５Ｄ中のいくつかまたはすべての任意の１つまたは任意の組合せを参照すると、提供されるのはフォトニック集積回路を含む装置である。フォトニック集積回路は：実質的に平面の主面（例えば、１０４、図１Ａ）を有する基板（例えば、１０２、図１Ａ）と；前記主面に隣接し、前記主面に沿って基板に取り付けられ、導波路コア（例えば、１１４、図１Ａ）を含む光導波路（例えば、１１０、図１Ａ）とを含み、導波路コアの第１のセクションは、導波路コアの第１および第２の表面（例えば、１３２、１３４、図１Ｃ）が互いに接続される第１のエッジ（例えば、１３３、図１Ｃ）を有し、第１の表面は前記主面に実質的に直交し、第２の表面は上記主面に対して非ゼロの横方向傾斜角（例えば、α、図１Ｃ）を有する。
上記装置のいくつかの実施形態では、非ゼロの横方向傾斜角は、第１の非ゼロ傾斜角値（例えば、α１、図５Ｃ）と異なる第２の非ゼロ傾斜角値（例えば、α２、図５Ｄ）との間で第１のセクションの長手導波路方向に沿って連続的に変化する。
上記装置のいずれかのいくつかの実施形態では、非ゼロの横方向傾斜角は、５度より大きく、６０度より小さい。
上記装置のいずれかのいくつかの実施形態において、導波路コアの第１のセクションは、導波路コアの第１の表面と第３の表面（例えば、１３８、図１Ｃ）が互いに接続される第２のエッジ（例えば、１３９、図１Ｃ）を有し、第３の表面は前記主面に対して非ゼロの横方向傾斜角（例えば、α、図１Ｃ）を有している。
上記装置のいずれかのいくつかの実施形態において、第２のエッジは、第１のエッジよりも前記主面に近い。
上記装置のいずれかのいくつかの実施形態において、導波路コアの第１のセクションは、導波路コアの第１の表面と第３の表面（例えば、下面２４４、図２Ｄ）とが互いに接続される第２のエッジを有し、第３の表面は、第２の表面よりも前記主面に対して小さい非ゼロの横方向傾斜角（例えば、α１＜α２、図２Ｄ）を有している。
上記装置のいずれかのいくつかの実施形態において、導波路コアの第１のセクションは、導波路コアの第１の表面と第３の表面（例えば、下面２２４、図２Ｂ）とが互いに接続される第２のエッジを有し、第３の表面は前記主面に平行である。
上記装置のいずれかのいくつかの実施形態において、導波路コアの第１のセクションは、半導体ダイオード（例えば、４１４、図４）を備える。
上記装置のいずれかのいくつかの実施形態において、導波路コアの第１のセクションは、複数の半導体層（例えば、４０４、４０６、図４）を有する多重量子井戸構造を備えみ、前記半導体層の少なくともいくつかは、第２の表面に対して平行である。
上記装置のいずれかのいくつかの実施形態において、導波路コアの第２のセクションは、前記主面に対して非傾斜であり、導波路コアの第１および第２のセクションは、互いに端部接続されている（例えば、５４６における５２０３／５２０４、図５Ａ）。
上記装置のいずれかのいくつかの実施形態では、フォトニック集積回路は、導波路コアの第１および第２のセクションを含む偏光スプリッタ－ローテータ（例えば、５００、図５Ａ）を備える。
上記装置のいずれかのいくつかの実施形態において、導波路コアの第２のセクションは、異なる非ゼロの横方向傾斜角を有し、導波路コアの第１および第２のセクションは、互いに端部接続されている（例えば、５４４における５２０２／５２０３、図５Ａ）。
上記装置のいずれかのいくつかの実施形態において、導波路コアの第３のセクションは、前記主面に対して非傾斜であり、導波路コアの第２および第３のセクションは、互いに端部接続されている（例えば、５４６における５２０３／５２０４、図５Ａ）。
上記装置のいずれかのいくつかの実施形態において、導波路コアの第３のセクションは、前記主面に対して非傾斜であり、導波路コアの第１および第３のセクションは、互いに端部接続されている（例えば、５４２における５２０２／５２０１、図５Ａ）。
上記装置のいずれかのいくつかの実施形態では、フォトニック集積回路は、導波路コアの第１、第２、および第３のセクションを含む偏光スプリッタ－ローテータ（例えば、５００、図５Ａ）を備える。
上記装置のいずれかのいくつかの実施形態において、光導波路は、前記主面に隣接し、前記主面に沿って基板に取り付けられたリッジ導波路構造（例えば、１２０、図１Ａ）を含み、リッジ導波路構造は、前記主面に実質的に直交する第１および第２の側壁（例えば、１２２、１２４、図１Ａ）を有し、第１の側壁は第１の表面を含む。
上記装置のいずれかのいくつかの実施形態において、リッジ導波路構造は、導波路クラッディングの少なくとも一部を含み、前記一部（例えば、１１６の一部、図１Ａ）は、導波路コアの第１のセクションよりも前記主面から遠い。
本開示は、例示的な実施形態への参照を含むが、本明細書は、限定的な意味で解釈されることを意図していない。説明された実施形態の様々な変更、および本開示が関係する技術分野の当業者に明らかな本開示の範囲内の他の実施形態は、例えば、以下の特許請求の範囲に表されるように、本開示の原理および範囲内にあるものとみなされる。
明示的に別段の記載がない限り、各数値および範囲は、「約」または「およそ」という語が値または範囲の前にあるかのように、近似的であると解釈されるべきである。
本開示の性質を説明するために説明され図示された部品の詳細、材料、および配置における様々な変更が、例えば以下の特許請求の範囲に表されるように、本開示の範囲から逸脱することなく当業者によってなされ得ることがさらに理解されよう。
特許請求の範囲における図番号および／または図参照ラベルの使用は、特許請求の範囲の解釈を容易にするために、特許請求された主題の１つ以上の可能な実施形態を識別することを意図している。そのような使用は、それらの特許請求の範囲を、対応する図に示される実施形態に必ずしも限定するものと解釈されない。
以下の特許請求の範囲の方法における要素は、もしあれば、対応する表示とともに特定の順序で記載されているが、特許請求の範囲の記載が、それらの要素の一部または全部を実施するための特定の順序を他に示唆しない限り、それらの要素は、必ずしも、その特定の順序で実施されることに限定されることを意図しているわけではない。
本明細書における「一実施形態」または「実施形態」への言及は、実施形態に関連して説明される特定の特徴、構造、または特性が、本開示の少なくとも１つの実施形態に含まれ得ることを意味する。本明細書の様々な場所における「一実施形態において」というフレーズの出現は、必ずしもすべてが同じ実施形態を指すものではなく、また、別個のまたは代替の実施形態が他の実施形態と必ずしも相互に排他的であるわけでもない。同じことが、「実現」という用語にも当てはまる。
本明細書で特に規定しない限り、複数の同種の物体を参照するための序数的形容詞「第１の」、「第２の」、「第３の」等の使用は、単にそのような同種の物体の異なる例が参照されていることを示し、そのように参照される同種の物体が、時間的、空間的、順位的または他の方法のいずれかで、対応する順序または配列でなければならないことを意味することは意図していない。
本明細書で特に指定しない限り、その明白な意味に加えて、接続詞「もし」はまた、または代替的に、「ときに」または「すると」または「決定に応答して」または「検出に応答して」を意味すると解釈され得、その解釈は、対応する特定の文脈に依存し得る。例えば、「もし決定された場合」または「もし［所定の条件］が検出された場合」というフレーズは、「決定すると」もしくは「決定に応答して」、または「［所定の条件またはイベント］が検出されると」もしくは「［所定の条件またはイベント］を検出することに応答して」という意味に解釈することができる。
詳細な説明を通じて、スケールされていない図面は例示に過ぎず、本開示を限定するのではなく、説明するために使用されている。高さ、長さ、幅、上部、下部、などの用語の使用は、厳密には、実施形態の説明を容易にするためであり、実施形態を特定の向きに限定することを意図するものではない。例えば、高さは、垂直方向の上昇制限のみを意味するものではなく、図に示すような３次元構造の３次元のうちの１つを識別するために使用される。このような「高さ」は、層が水平である場合には垂直であるが、層が垂直である場合には水平である、といったようになる。同様に、すべての図では基板が水平であるように示されているが、そのような方向は説明のためだけのものであり、限定として解釈されるべきものではない。
また、本明細書の目的のために、「結合」、「結合する」、「結合された」、「接続」、「接続する」または「接続された」という用語は、エネルギーが２つ以上の要素間で伝達されることを許容する、当技術分野で知られているまたは後に開発された任意の方法を指し、必須ではないが１つ以上の追加の要素の介在が企図されている。逆に、「直接結合された」、「直接接続された」等の用語は、そのような追加要素がないことを意味する。同じ種類の区別が、物理的構造の説明に適用される「取り付けられた」および「直接取り付けられた」という用語の使用にも適用される。例えば、接着剤または他の適切なバインダーの比較的薄い層は、そのような物理的構造における２つの対応する構成要素のそのような「直接の取り付け」を実施するために使用することができる。
記載された実施形態は、すべての点において、例示に過ぎず、制限的なものではないと考えられるべきである。特に、本開示の範囲は、本明細書の説明および図によってではなく、添付の特許請求の範囲によって示される。特許請求の範囲の意味および均等の範囲内に入るすべての変更は、特許請求の範囲内に包含されるものとする。
説明および図面は、単に本開示の原理を説明するものである。したがって、当業者であれば、本明細書に明示的に記載または示されていないが、本開示の原理を具現化し、その精神および範囲に含まれる様々な構成を考案できることが理解されるであろう。さらに、本明細書に記載されたすべての例は、主として、本開示の原理および本技術を促進するために発明者が貢献した概念の理解を読者に助けるための教育的目的のためだけに明示的に意図されており、そのような具体的に記載された例および条件に制限されないものと解釈されるべきである。さらに、本開示の原理、態様、および実施形態、ならびにその具体例を説明する本明細書のすべての記述は、その等価物を包含することを意図している。
本明細書における「課題を解決するための手段」は、いくつかの例示的な実施形態を紹介することを意図しており、追加の実施形態は「発明を実施するための形態」および／または１つ以上の図面を参照して記載される。「課題を解決するための手段」は、特許請求された主題の本質的な要素または特徴を識別することを意図しておらず、特許請求された主題の範囲を制限することも意図していない。
１００ 光導波路回路
１０２ 基板
１０４ 主面、表面
１１０ 光導波路
１１２ 下部クラッディング、半導体ダイオード
１１４ 導波路コア
１１６ 上部クラッディング、半導体ダイオード
１１８ 封止層
１２０ リッジ導波路構造
１２２、１２４ 側壁
１３０ 底面
１３２ 第１の表面、横面
１３３ 第１のエッジ
１３４ 第２の表面、横面
１３８ 第３の表面、横面
１３９ 第２のエッジ
３００ 層状構造
３０２ 誘電体マスク
３０４ エッジ
３１２、３１４、３１６ 半導体層
４１４ 導波路コア、半導体ダイオード
５００ 偏光スプリッタ－ローテータ、光導波路回路

Claims (15)

  1. 装置であって、
    フォトニック集積回路を備え、
    フォトニック集積回路が、
    実質的に平面の主面（１０４）を有する基板（１０２）と、
    前記主面に隣接し、前記主面に沿って基板に取り付けられた光導波路（１１０）であって、光導波路が導波路コア（１１４）を含む、光導波路（１１０）と
    を備え、
    導波路コアの第１のセクションが、導波路コアの第１および第２の表面（１３２、１３４）が互いに接続される第１のエッジ（１３３）を有し、第１の表面が前記主面に対して実質的に直交し、第２の表面が前記主面に対して非ゼロの横方向傾斜角を有する、
    装置。
  2. 非ゼロの横方向傾斜角が、第１の非ゼロ傾斜角値と、異なる第２の非ゼロ傾斜角値との間で第１のセクションの長手導波路方向に沿って連続的に変化する、請求項１に記載の装置。
  3. 非ゼロの横方向傾斜角が、５度より大きく、６０度より小さい、請求項１に記載の装置。
  4. 導波路コアの第１のセクションが、導波路コアの第１の表面と第３の表面（１３８）が互いに接続される第２のエッジ（１３９）を有し、第３の表面が前記主面に対して非ゼロの横方向傾斜角を有する、請求項１に記載の装置。
  5. 導波路コアの第１のセクションが、導波路コアの第１の表面と第３の表面とが互いに接続される第２のエッジを有し、第３の表面が、第２の表面よりも前記主面に対して小さい非ゼロの横方向傾斜角を有する、請求項１に記載の装置。
  6. 導波路コアの第１のセクションが、導波路コアの第１の表面と第３の表面とが互いに接続される第２のエッジを有し、第３の表面が前記主面に平行である、請求項１に記載の装置。
  7. 導波路コアの第１のセクションが、半導体ダイオード（１１２、４１４、１１６）を備える、請求項１に記載の装置。
  8. 導波路コアの第１のセクションが、複数の半導体層（４０４、４０６）を有する多重量子井戸構造を備え、前記半導体層の少なくともいくつかが、第２の表面に対して平行である、請求項１に記載の装置。
  9. 導波路コアの第２のセクションが、前記主面に対して非傾斜であり、導波路コアの第１および第２のセクションが、互いに端部接続されている、請求項１に記載の装置。
  10. フォトニック集積回路が、導波路コアの第１および第２のセクションを含む偏光スプリッタ－ローテータ（５００）を備える、請求項９に記載の装置。
  11. 導波路コアの第２のセクションが、異なる非ゼロの横方向傾斜角を有し、導波路コアの第１および第２のセクションが、互いに端部接続されている、請求項１に記載の装置。
  12. 導波路コアの第３のセクションが、前記主面に対して非傾斜であり、導波路コアの第２および第３のセクションが、互いに端部接続されている、請求項１１に記載の装置。
  13. 導波路コアの第３のセクションが、前記主面に対して非傾斜であり、導波路コアの第１および第３のセクションが、互いに端部接続されている、請求項１１に記載の装置。
  14. フォトニック集積回路が、導波路コアの第１、第２、および第３のセクションを含む偏光スプリッタ－ローテータ（５００）を備える、請求項１３に記載の装置。
  15. 光導波路が、前記主面に隣接し、前記主面に沿って基板に取り付けられたリッジ導波路構造（１２０）を備え、リッジ導波路構造が、前記主面に実質的に直交する第１および第２の側壁（１２２、１２４）を有し、第１の側壁が第１の表面を含み、
    リッジ導波路構造が、導波路クラッディングの少なくとも一部を含み、前記一部が、導波路コアの第１のセクションよりも前記主面から遠い、請求項１に記載の装置。
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