JP4448859B2 - 光デバイスにおける光ビームをフォトニック結晶格子により調整するための装置および方法 - Google Patents
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Description
したがって、信号113は、第2の半導体領域419に電荷を注入すべく、コンタクト421と423との間の第2の半導体領域419を介し電流として印加される。
Claims (29)
- 装置であって、
SOIウェハ上に層として設けられる第1の半導体材料におけるフォトニック結晶格子であって、前記第1の半導体材料は、該第1の半導体材料内で定義される複数のホールを有し、該複数のホールは、前記フォトニック結晶格子を定義するホールピッチおよびホール半径により前記第1の半導体材料内に周期的に配列される、フォトニック結晶格子と、
前記複数のホールの各内面上に設けられる絶縁領域と、
前記絶縁領域上に形成されかつ前記第1の半導体材料から前記絶縁領域によって絶縁される第2の半導体材料領域と、
前記第2の半導体材料領域内で調整される電荷調整領域と、
前記第1の半導体材料の層内において、前記フォトニック結晶格子を介して光ビームを導く光導波管と、
を含む装置であって、
前記フォトニック結晶格子を介し導かれる光ビームは、該フォトニック結晶格子の調整された有効フォトニックバンドギャップに応答して調整され、該有効フォトニックバンドギャップは、前記電荷調整領域に応答して調整される装置。 - 前記フォトニック結晶格子の有効フォトニックバンドギャップは、前記電荷調整領域に応答して調整される前記第2の半導体材料における屈折率に応じて調整される、請求項1に記載の装置。
- 前記フォトニック結晶格子の有効フォトニックバンドギャップは、前記電荷調整領域に応答して調整される複数のホールのそれぞれの有効ホール半径に応じて調整される、請求項1または2に記載の装置。
- 前記光ビームは、第1の波長および第2の波長を含む複数の波長を有し、前記光ビームの第1および第2の波長の1つは、前記フォトニック結晶格子の前記調整された有効フォトニックバンドギャップに応答して前記フォトニック結晶格子を介し選択的に伝播されることができる、請求項1から3のいずれかに記載の装置。
- 前記第2の半導体材料領域に結合される電気的接点をさらに備え、
前記電荷調整領域を生ずるべく、前記第1の半導体材料に関連して前記第2の半導体材料領域に印加されるよう前記電気的接点を介して電圧信号が印加されることにより、前記フォトニック結晶格子の有効フォトニックバンドギャップが調整される、請求項1から4のいずれかに記載の装置。 - 前記第2の半導体材料領域に結合される電気的接点をさらに備え、
前記電荷調整領域を生ずるべく、前記電気的接点を介して前記第2の半導体材料に電流信号が印加されることにより、前記フォトニック結晶格子の有効フォトニックバンドギャップが調整される、請求項1から4のいずれかに記載の装置。 - 前記第1の半導体材料から第2の半導体材料領域のそれぞれを絶縁すべく、前記第2の半導体材料領域と、前記第1の半導体材料との間に配置された絶縁材料をさらに含む、請求項1から6のいずれかに記載の装置。
- 前記第1および第2の半導体材料は、シリコンを含む、請求項1から7のいずれかに記載の装置。
- 前記第1の半導体材料は、結晶シリコンを含み、前記第2の半導体材料は、ポリシリコンを含む、請求項8に記載の装置。
- 前記複数のホールのそれぞれは、前記第1の半導体材料の屈折率とは実質的に異なる屈折率を有する材料で満たされる、請求項1から9のいずれかに記載の装置。
- 前記電荷調整領域は、前記第1の半導体材料および前記第2の半導体材料領域における自由電荷担体の濃度を調整するための容量性構造を有する、請求項1から10のいずれかに記載の装置。
- 前記フォトニック結晶格子を介し前記第1の半導体材料に含まれる光導波管をさらに含み、該光導波管と前記フォトニック結晶格子とを介し前記光ビームが導かれる、請求項1から11のいずれかに記載の装置。
- 方法であって、
SOIウェハ上に層として設けられる第1の半導体材料内のフォトニック結晶格子を介し光ビームを導く工程であって、前記第1の半導体材料は、その内部に定義される複数のホールを有し、該複数のホールは、前記フォトニック結晶格子を定義するホールピッチおよびホール半径により前記第1の半導体材料内に周期的に配列される工程と、
絶縁領域上に設けられる第2の半導体材料領域における電荷調整領域で電荷濃度を調整する工程と、
前記調整された電荷濃度に応答し、前記フォトニック結晶格子の有効フォトニックバンドギャップを調整する工程と、
前記調整された有効バンドギャップに応答し、前記第1の半導体材料の層内において、前記フォトニック結晶格子を介し導かれる光ビームを調整する工程と、
を含み、
前記絶縁領域は、前記複数のホールの各内面上に設けられ、
前記第2の半導体材料領域は、前記第1の半導体材料から前記絶縁領域によって絶縁される方法。 - 前記第2の半導体材料領域内の前記電荷調整領域における電荷濃度の調整に応答し、前記第2の半導体材料における屈折率を調整する工程をさらに含む、請求項13に記載の方法。
- 前記第2の半導体材料領域内の前記電荷調整領域における電荷濃度の調整に応答し、前記複数のホールのそれぞれの有効ホール半径を調整する工程をさらに含む、請求項13または14に記載の方法。
- 前記フォトニック結晶格子を介し導かれる光ビームを調整する工程は、前記フォトニック結晶格子の調整された有効バンドギャップに応答し、前記光ビームの波長の1つが前記フォトニック結晶格子を介し伝播するのを選択的に遮断する工程を含む、請求項13から15のいずれかに記載の方法。
- 前記フォトニック結晶格子の変調された有効バンドギャップに応答し、前記光ビームの波長の1つが前記フォトニック結晶格子を介し伝播するのを選択的に遮断する一方で、前記光ビームの他の波長が前記フォトニック結晶格子を介し伝播されるようにする工程をさらに含む、請求項16に記載の方法。
- 前記第2の半導体材料領域内の電荷調整領域における電荷濃度を調整する工程は、前記第1の半導体材料に関連して、前記第2の半導体材料領域に結合される電気的接点を介して前記第2の半導体材料領域に印加される電圧信号を調整する工程をさらに含む、請求項13から17のいずれかに記載の方法。
- 前記第2の半導体材料領域内の前記電荷調整領域における電荷濃度を調整する工程は、前記第2の半導体材料領域に結合される電気的接点を介して前記第2の半導体材料領域に印加される電流信号を調整する工程をさらに含む、請求項13から17のいずれかに記載の方法。
- システムであって、
光ビームを伝送する光送信機と、
光受信機と、
前記光送信機と前記光受信機との間に光学的に結合される光デバイスであって、
SOIウェハ上に層として設けられる第1の半導体材料におけるフォトニック結晶格子であって、前記第1の半導体材料は、該第1の半導体材料内で定義される複数のホールを有し、該複数のホールは、前記フォトニック結晶格子を定義するホールピッチおよびホール半径により前記第1の半導体材内に周期的に配列される、フォトニック結晶格子と、
前記複数のホールの各内面上に設けられる絶縁領域と、
前記絶縁領域上に設けられかつ前記第1の半導体材料から前記絶縁領域によって絶縁される第2の半導体材料領域と、
前記第2の半導体材料領域内で調整される電荷調整領域と、
前記第1の半導体材料の層内において、前記フォトニック結晶格子を介して光ビームを導く光導波管と、
を含む光デバイスとを含み、
前記光ビームは、前記光送信機から受信され、かつ、前記フォトニック結晶格子を介し導かれ、前記光ビームは、前記フォトニック結晶格子の調整された有効フォトニックバンドギャップに応答して調整され、前記有効フォトニックバンドギャップは、前記電荷調整領域に応答して調整され、前記調整された光ビームは、前記光受信機により受信されるシステム。 - 前記フォトニック結晶格子の有効フォトニックバンドギャップは、前記電荷調整領域に応答して調整される前記第2の半導体材料における屈折率に応じて調整される、請求項20に記載のシステム。
- 前記フォトニック結晶格子の有効フォトニックバンドギャップは、前記電荷調整領域に応答して調整される前記複数のホールのそれぞれの有効ホール半径に応じて調整される、請求項20または21に記載のシステム。
- 前記光ビームは、第1の波長および第2の波長を含む複数の波長を有し、前記光ビームの第1および第2の波長の1つは、前記フォトニック結晶格子の調整された有効フォトニックバンドギャップに応答して前記フォトニック結晶格子を介し選択的に伝播されることができる、請求項20から22のいずれかに記載のシステム。
- 前記第2の半導体材料領域に結合された電気的接点をさらに備え、
前記電荷調整領域を生ずるべく前記第1の半導体材料に関連して前記電気的接点を介して前記第2の半導体材料領域に印加される電圧信号を受信するよう前記光デバイスを結合することにより、前記フォトニック結晶格子の有効フォトニックバンドギャップが調整される、請求項20から23のいずれかに記載のシステム。 - 前記第2の半導体材料領域に結合された電気的接点をさらに備え、
前記電荷調整領域を生ずるべく前記電気的接点を介して前記第2の半導体材料領域に印加される電流信号を受信するよう前記光デバイスを結合することにより、前記フォトニック結晶格子の有効フォトニックバンドギャップが調整される、請求項20から23のいずれかに記載のシステム。 - 前記光デバイスは、前記第1の半導体材料から前記第2の半導体材料領域のそれぞれを絶縁するべく、前記第2の半導体材料領域と前記第1の半導体材料との間に配置された絶縁材料をさらに含む、請求項20から25のいずれかに記載のシステム。
- 前記複数のホールのそれぞれは、前記第1の半導体材料の屈折率とは実質的に異なる屈折率を有する材料により満たされる、請求項20から26のいずれかに記載のシステム。
- 前記電荷調整領域は、前記第1の半導体材料および前記第2の半導体材料領域における自由電荷担体の濃度を調整するための容量性構造を有する、請求項20から27のいずれかに記載のシステム。
- 前記第1の半導体材料はシリコンであり、前記第2の半導体材料はポリシリコンであり、前記フォトニック結晶格子の有効フォトニックバンドギャップは、前記電荷調整領域に応答して調整される前記第2の半導体材料における屈折率に応じて調整される、請求項1に記載の装置。
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