JP4473732B2 - 光学装置 - Google Patents
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（関連出願）
本出願は、Ｈｅｎｒｙ Ａ．Ｂｌａｕｖｅｌｔ、Ｋｅｒｒｙ Ｊ． Ｖａｈａｌａ、Ｄａｖｉｄ Ｗ．Ｖｅｒｎｏｏｙ、およびＪｏｅｌ Ｓ．Ｐａｓｌａｓｋｉ名義の２００２年６月２８日付けで出願された「Ｏｐｔｉｃａｌ ｊｕｎｃｔｉｏｎ ａｐｐａｒａｔｕｓ ａｎｄ ｍｅｔｈｏｄｓ ｅｍｐｌｏｙｉｎｇ ｏｐｔｉｃａｌ ｐｏｗｅｒ ｔｒａｎｓｖｅｒｓｅ−ｔｒａｎｓｆｅｒ」という名称の米国特許出願第１０／１８７，０３０号、Ａｌｂｅｒｔ Ｍ．Ｂｅｎｚｏｎｉ、Ｈｅｎｒｙ Ａ．Ｂｌａｕｖｅｌｔ、Ｄａｖｉｄ Ｗ．Ｖｅｒｎｏｏｙ、およびＪｏｅｌ Ｓ．Ｐａｓｌａｓｋｉ名義の２００２年７月５日付けで出願された「Ｍｉｃｒｏ−ｈｅｒｍｅｔｉｃ ｐａｃｋａｇｉｎｇ ｏｆ ｏｐｔｉｃａｌ ｄｅｖｉｃｅｓ」という名称の米国仮特許出願第６０／３９３，９７４号、並びにＤａｖｉｄ Ｗ．Ｖｅｒｎｏｏｙ、Ｊｏｅｌ Ｓ．Ｐａｓｌａｓｋｉ、およびＧｕｉｄｏ Ｈｕｎｚｉｋｅｒ名義の２００３年４月２９日付けで出願された「Ｌｏｗ−ｐｒｏｆｉｌｅ−ｃｏｒｅ ａｎｄ ｔｈｉｎ−ｃｏｒｅ ｏｐｔｉｃａｌ ｗａｖｅｇｕｉｄｅｓ ａｎｄ ｍｅｔｈｏｄｓ ｏｆ ｆａｂｒｉｃａｔｉｏｎ ａｎｄ ｕｓｅ ｔｈｅｒｅｏｆ」という名称の米国仮特許出願第６０／４６６，７９９号に基づいた優先権を主張するものである。
本発明の分野は、光導波路に関するものである。更に詳しくは、本明細書においては、それらの間で光パワーを横転送（ｔｒａｎｓｖｅｒｓｅ−ｔｒａｎｓｆｅｒ）する平面光導波路のアセンブルを円滑に実行するための様々な適合について開示している。
本出願は、Ｈｅｎｒｙ Ａ．Ｂｌａｕｖｅｌｔ、Ｋｅｒｒｙ Ｊ． Ｖａｈａｌａ、Ｄａｖｉｄ Ｗ．Ｖｅｒｎｏｏｙ、およびＪｏｅｌ Ｓ．Ｐａｓｌａｓｋｉ名義の２００２年６月２８日付けで出願された「Ｏｐｔｉｃａｌ ｊｕｎｃｔｉｏｎ ａｐｐａｒａｔｕｓ ａｎｄ ｍｅｔｈｏｄｓ ｅｍｐｌｏｙｉｎｇ ｏｐｔｉｃａｌ ｐｏｗｅｒ ｔｒａｎｓｖｅｒｓｅ−ｔｒａｎｓｆｅｒ」という名称の米国特許出願第１０／１８７，０３０号、Ａｌｂｅｒｔ Ｍ．Ｂｅｎｚｏｎｉ、Ｈｅｎｒｙ Ａ．Ｂｌａｕｖｅｌｔ、Ｄａｖｉｄ Ｗ．Ｖｅｒｎｏｏｙ、およびＪｏｅｌ Ｓ．Ｐａｓｌａｓｋｉ名義の２００２年７月５日付けで出願された「Ｍｉｃｒｏ−ｈｅｒｍｅｔｉｃ ｐａｃｋａｇｉｎｇ ｏｆ ｏｐｔｉｃａｌ ｄｅｖｉｃｅｓ」という名称の米国仮特許出願第６０／３９３，９７４号、並びにＤａｖｉｄ Ｗ．Ｖｅｒｎｏｏｙ、Ｊｏｅｌ Ｓ．Ｐａｓｌａｓｋｉ、およびＧｕｉｄｏ Ｈｕｎｚｉｋｅｒ名義の２００３年４月２９日付けで出願された「Ｌｏｗ−ｐｒｏｆｉｌｅ−ｃｏｒｅ ａｎｄ ｔｈｉｎ−ｃｏｒｅ ｏｐｔｉｃａｌ ｗａｖｅｇｕｉｄｅｓ ａｎｄ ｍｅｔｈｏｄｓ ｏｆ ｆａｂｒｉｃａｔｉｏｎ ａｎｄ ｕｓｅ ｔｈｅｒｅｏｆ」という名称の米国仮特許出願第６０／４６６，７９９号に基づいた優先権を主張するものである。
本発明の分野は、光導波路に関するものである。更に詳しくは、本明細書においては、それらの間で光パワーを横転送（ｔｒａｎｓｖｅｒｓｅ−ｔｒａｎｓｆｅｒ）する平面光導波路のアセンブルを円滑に実行するための様々な適合について開示している。
本出願は、Ｈｅｎｒｙ Ａ．Ｂｌａｕｖｅｌｔ、Ｋｅｒｒｙ Ｊ．Ｖａｈａｌａ、Ｄａｖｉｄ Ｗ．Ｖｅｒｎｏｏｙ、およびＪｏｅｌ Ｓ．Ｐａｓｌａｓｋｉ名義の２００２年２月２７日付けで出願された「Ａｌｉｇｎｍｅｎｔ−ｉｎｓｅｎｓｉｔｉｖｅ ｏｐｔｉｃａｌ ｊｕｎｃｔｉｏｎ ａｐｐａｒａｔｕｓ ａｎｄ ｍｅｔｈｏｄｓ ｅｍｐｌｏｙｉｎｇ ａｄｉａｂａｔｉｃ ｏｐｔｉｃａｌ ｐｏｗｅｒ ｔｒａｎｓｆｅｒ」という名称の米国仮特許出願第６０／３６０，２６１号と、Ｈｅｎｒｙ Ａ．Ｂｌａｕｖｅｌｔ、Ｋｅｒｒｙ Ｊ．Ｖａｈａｌａ、Ｐｅｔｅｒ Ｃ．Ｓｅｒｃｅｌ、Ｏｓｋａｒ Ｊ．Ｐａｉｎｔｅｒ、およびＧｕｉｄｏ Ｈｕｎｚｉｋｅｒ名義の２００１年１０月３０日付けで出願された「Ｉｎｔｅｇｒａｔｅｄ ｅｎｄ−ｃｏｕｐｌｅｄ ｔｒａｎｓｖｅｒｓｅ−ｏｐｔｉｃａｌ−ｃｏｕｐｌｉｎｇ ａｐｐａｒａｔｕｓ ａｎｄ ｍｅｔｈｏｄｓ」という名称の米国仮特許出願第６０／３３４，７０５号に開示されている主題に関係するものである。
第１平面光導波路は、第１導波路基板上の相対的に低い屈折率の第１クラッディング内に第１コアを含んでいる。第１コア上には、その長さの少なくとも一部に沿って、実質的に平坦な導波路上部クラッディング表面が提供されている。第２平面光導波路も、第２導波路基板上の相対的に低い屈折率の第２クラッディング内に第２コアを含んでいる。そして、第２コア上には、その長さの少なくとも一部に沿って、実質的に平坦な導波路上部クラッディング表面が提供されている。これらの第１および第２平面導波路は、その対応する実質的に平坦な導波路上部クラッディング表面の少なくとも一部が互いに対向するように、１つにアセンブルされ、この結果、第１および第２コアの個々の横結合（ｔｒａｎｓｖｅｒｓｅ−ｃｏｕｐｌｅｄ）部分に沿って、それらの間で光パワーを横転送するべく、これらの導波路が配置される。なお、導波路のアセンブルの際には、導波路上部クラッディング表面を、互いに接触した状態で配置することも可能であり、あるいは、互いに離隔させることも可能である。
導波路上部クラッディング表面の形成に使用する方式に類似した方式で、対応する構造上部クラッディング表面を提供するべく、クラッディング内に、コア材料の追加領域を提供可能である。これらの導波路および構造上部クラッディング表面は、実質的に平行であり、いくつかの例においては、実質的に同一平面内にあってよい。構造上部クラッディング表面は、平面導波路のアセンブルの際に、互いに接触した状態で配置され、これにより、アライメントおよび／または支持を提供する。
実質的に平坦な導波路および構造上部クラッディング表面は、薄型コア上にクラッディング材料を堆積させることによって形成可能であり、この場合に、コアの幅（すなわち、横方向の寸法）は、コアの高さ（すなわち、垂直方向の寸法）よりも大きい。あるいは、この代わりに、実質的に平坦な導波路および構造上部クラッディング表面は、化学機械研磨（Ｃｈｅｍｉｃａｌ−Ｍｅｃｈａｎｉｃａｌ Ｐｏｌｉｓｈｉｎｇ：ＣＭＰ）やその他の様々な形状のコア上に堆積されたクラッディングの好適な処理法によって形成することも可能である。
アセンブル済みの平面導波路を固定すると共に、その様々な光学表面を保護するべく、埋め込みまたはカプセル化媒体を採用可能である。埋め込みプロセスの際に機械的なアライメントおよび／または支持を提供することおよび／または、導波路周辺の適切な場所に埋め込み材料プレカーソルの流れを案内することにより、コア材料の領域によって形成された構造上部クラッディング表面を使用してカプセル化プロセスを円滑に実行することができる。このような埋め込みは、微小密封パッケージとして機能することおよび／または、パッケージングされたアセンブル済みの光導波路の光学特性／性能を向上させる役割も果たすことができる。
本明細書において開示されている横結合のためにアセンブルされた光導波路の目的および利点については、添付図面に図示され、以下の記述および／または請求項に開示されている模範的な実施例の開示内容を参照することにより、明らかとなろう。
添付図面に示されている実施例は、模範的なものであって、本開示および／または添付の請求項の範囲を限定するものと解釈してはならない。また、添付図面に示されている構造の相対的なサイズおよび／または比率は、いくつかの例においては、開示対象の実施例の図示を容易にするべく変形されていることにも留意されたい。
図１Ａ〜図１Ｅおよび図２Ａ〜図２Ｅの模範的な導波路に示されている薄型コアは、横結合光導波路の製造およびアセンブルにおいて利点を提供することができる。導波路のコア材料レイヤを堆積させ、次いで、パターニングしてコアを形成した後に、通常、更なるクラッディング材料を堆積させて製造プロセスを継続する。通常採用されている堆積プロセスによれば、整合の程度にばらつきが現れ、上部クラッディングの厚さとコアの高さが（例えば、約２倍以下の範囲で）同様になるようにクラッディング材料を導波路コア上に堆積させた場合にも、通常は、湾曲したクラッディング上部表面が結果的に生成される。そして、約２：１未満のアスペクト比（幅：高さ）を有する導波路コアの場合には、通常、導波路上の上部クラッディング表面の大部分が湾曲している（図３Ａに示されている導波路１２５０（基板１２５６上のコア１２５２およびクラッディング１２５４））。一方、これとは対照的に、類似の状況において、約２：１を上回るアスペクト比を具備する薄型コア（図３Ｂに示されている導波路１２６０（コア１２６２、クラッディング１２６４、および基板１２６６）、並びに図１Ｂおよび図２Ｂに示されているその他の例）の場合には、通常、コアの側部エッジ近傍においては湾曲しているが、（全部でない場合にも）コアの幅の大部分において実質的に平坦な上部クラッディング表面が生成される。結果的に生成されるこの実質的に平坦な導波路上部クラッディング表面により、その導波路と、別の同様に製造された導波路とのアセンブルを円滑に実行し、これらの導波路上部クラッディング表面を（図３Ｃに示されているように、互いに接触した状態で、または互いに離隔した状態で）互いに対向させることができる。そして、この実質的に平坦な導波路上部クラッディング表面により、光パワーの横転送のための導波路の安定した再現可能な配置が容易になるのである。
この導波路コア１２６２を形成するべく堆積される材料レイヤの実質的に均一な厚さと、クラッディング１２６４（および、その上部表面）を形成するために利用可能な実質的に均一な堆積プロセスにより、いくつかの利点が提供される。すなわち、短い長さ（数ミリメートル以下）にわたって、導波路コア１２６２の直接上方の上部クラッディング表面の部分（導波路上部クラッディング表面）が実質的に平坦かつ均一であり、この結果、上部クラッディング表面に接触した状態で導波路１２６０上に別の導波路１２７０を配置することが可能となり、導波路上部クラッディング表面間に無視可能な介在間隔を有する２つの導波路コアの再現可能かつ安定した相対的な配置が提供される（図３Ｃ）。また、相対的に大きな長さ（数センチメートル以上）にわたる堆積の実質的な均一性によれば、共通基板ウエハ上に同時形成された（実質的に同一の上部クラッディングイレヤを含む）複数の実質的に同一の導波路１２６０を得ることができる（ウエハスケールの製造）。この結果、このような光の横結合のために再現可能かつ安定的に配置された実質的に同一の導波路の光学性能に基づいて、光学装置の信頼性の高い製造およびアセンブルを実現可能である。
この図３Ｃの導波路１２６０および１２７０の横結合部分（ならびに、本明細書に記載および／または図示されているその他の模範的な導波路の横結合部分）は、実質的にモード／屈折率整合された横結合のために適合可能であり、あるいは、実質的な断熱横結合のために適合することも可能である。なお、横結合のためのこのような適合技法については、上記引用の米国特許出願第１０／１８７，０３０号、米国仮特許出願第６０／３６０，２６１号、および米国仮特許出願第６０／３３４，７０５号に詳述されている。一方、実質的な断熱結合のためのこのような１つの適合については、図４Ａ〜図４Ｄに示されており、これらの図面は、第１導波路のコア１１１２の幅が、その終端に至るまで徐々に細くなる一方で、この第１導波路と横結合された第２導波路のコア１１２２は、コア１１１２の下方の地点において始まり、コア１１１２が徐々に細くなるに伴って、その幅が徐々に太くなっていることを示している。
図１Ａ〜図１Ｅは、薄型コア３１０を含む平面光導波路の模範的な実施例の断面を示している。この導波路は、導波路基板３０２上に形成されており、この基板は、通常、シリコンなどの実質的に平坦な半導体基板である。本明細書において後程列挙するものおよびその等価物を含むあらゆる好適な導波路基板材料を使用可能である。コア３１０は、相対的に低い屈折率のクラッディング３２０によって取り囲まれている。この図１Ａ〜図１Ｅの例においては、導波路コア３１０は、通常、厚さ（すなわち、垂直方向の大きさ）が数十〜数百ナノメートルの範囲の窒化シリコン（ＳｉxＮy：屈折率が約２である）または窒化酸化シリコン（ＳｉＮxＯy）の薄いレイヤから構成される。一方、この例におけるクラッディング３２０は、シリカまたはドーピングされたシリカ（屈折率が約１．５である）から構成可能であり、この結果、これらの模範的な導波路は、高屈折率比（これは、本明細書においては、約５％を上回るコア／クラッディング屈折率比として定義されている）を有している。なお、本明細書において後程列挙するものおよびその等価物を含むコアおよびクラッディング材料のその他の好適な高屈折率比の組み合わせも同様に使用可能である。
一般的な通信波長（可視または近赤外）における光学モードをサポートするには、模範的な高屈折率比導波路３００のコア３１０は、幅（すなわち、横方向の大きさ）が約０．５μｍ〜約８μｍの範囲をとることができる。特定の垂直および横方向の大きさの選定は、導波路３００に望ましい特性（本明細書において後程詳述する）によって左右される。半導体光学装置モードとの空間モード整合のためには、高さが約５０〜１００ｎｍで、幅が約２〜３μｍの窒化シリコンコアが非常に適しており（これは、高さが約１〜２μｍで、幅が約１．５〜２μｍの横モードサイズを提供する（このモードサイズは、１／ｅ2ＨＷ強度で表現されている））、更に大きなモードとの空間モード整合には（または、別の導波路との光学横結合を促進するには）、約５〜６μｍの更に薄い（垂直方向の大きさ）窒化シリコンコアが非常に好適であろう。
基板３０２とコア３１０間のクラッディング３２０は、導波路３００から基板３０２内への光パワーの漏洩を（動作上許容可能な限度内に）削減または実質的に防止するために、十分に厚く製造可能である。この目的を実現するには、約５μｍを上回る（通常は、約１０μｍを上回る）下部クラッディングの厚さがあれば十分である。シリコンまたはその他の半導体基板上に形成された実施例の場合には、しばしば、基板上に、酸化物バッファレイヤが提供される。このようなバッファレイヤが下部クラッディングを構成することも可能であり、あるいは、上部にこの下部クラッディングレイヤを堆積させる基板の上部表面を構成することも可能である。なお、本開示および／または請求項の範囲を逸脱することなしに、導波路から基板内への光の漏洩を実質的に防止するべく、その他の好適な構造を使用することも可能である。
コア３１０上のクラッディング３２０の厚さは、その導波路の意図する使用法によって変化し、これによって左右されることになる。導波路の上部表面を通じた光の漏洩を（動作上許容可能な限度内に）削減または実質的に防止すると共に／または、サポートされている光学モードを使用環境から（動作上許容可能な限度内において）実質的に隔離するべく、導波路の長さの各部分に沿って、上部クラッディングを十分に厚くすることができる。この目的を実現するには、約５μｍを上回る（通常は、約１０μｍを上回る）上部クラッディング厚さがあれば十分である。導波路の長さの横結合部分に沿って、更に薄い上部クラッディングレイヤが更に好適である場合も存在する。このような更に薄い上部クラディングの場合には、横結合された導波路の光学モード間における横方向の空間的なオーバーラップを促進するべく、通常、垂直方向の大きさは、約１μｍ未満であり、垂直方向の大きさが約０．５μｍ未満であることも多い。なお、その他の例において、クラッディングの屈折率を下回るまたは略等しい屈折率を具備する透明な光学媒体内に導波路を後から埋め込むまたはカプセル化する場合には、薄い上部レイヤであっても十分であろう。この場合には、現実的に、この埋め込み媒体が、追加のクラッディングとして機能することになるからである。
導波路に対して課される物理的および／または機械的な制約および／または要件に応じて、コア３１０がサポートする光学モードに対する導波路クラッディングの側部エッジの影響を削減または実質的に除去するべく、クラッディング３２０は、（図１Ｂおよび図１Ｅに示されているように）コア３１０から離れる方向に横に延長可能である。あるいは、この代わりに、クラッディング３２０は、（図１Ａ、図１Ｃ、および図１Ｄに示されているように）コア３１０の１つのまたは両方の側部に突出した側部表面を有するように形成することも可能であり、このような表面は、サポートされている光学モードの特性に影響を与えることもあり、与えない場合もある。このようなクラッディングの側部表面は、様々な深さで提供可能であり、コア３１０の深さの近傍またはこれを越えて下方に延長することも可能であり、あるいは、延長しなくてもよい。導波路は、このような様々な構成を具備する複数のセグメントを含むように形成可能である。
図２Ａ〜図２Ｅの断面には、導波路基板４０２上に配置された薄型コアを含む平面導波路の更なる模範的な実施例が示されている。基板４０２は、（前述の例におけるように）シリコンなどの半導体基板から構成可能であり、あるいは、本明細書において後程列挙するものまたはその等価物を含むあらゆる好適な基板材料を使用することができる。これらの例においては、導波路は、相対的に低い屈折率のクラッディング４２０内のドーピングされたシリカコア４１０を含むことが可能であり、クラッディングは、ドーピングされたまたはドーピングされていないシリカから構成可能である。屈折率比は、通常、図１Ａ〜図１Ｅの例におけるよりも格段に小さく、例えば、約１または２％未満であってよい（なお、本明細書において、低屈折率比とは、約５％未満のコア／クラッディング屈折率比として定義されている）。この例においては、コアは、高さが約０．５μｍで、幅が約５μｍであってよく、高さが約４〜５μｍで、幅が４〜５μｍの横モードサイズが提供される（モードイサイズは、１／ｅ2ＨＷ強度で表現されている）。このようなモードは、光ファイバモードとの空間モード整合に非常に好適であろう。薄型で低屈折率比の導波路コアは、高さが約０．３μｍから最大で約２〜３μｍであり、幅が１μｍ〜約１０μｍの範囲をとることができる。特定の寸法の組み合わせは、所望の空間モード特性と採用する特定の屈折率比のレベルによって左右されることになる。なお、ドーピングされたまたはドーピングされていないシリカに加え、本明細書において後程列挙するものおよびその等価物を含むコアおよびクラッディング材料のその他の好適な低屈折率比の組み合わせも同様に使用可能である。
以前の例におけるように、コア４１０の下のクラッディング４２０は、導波路４００から基板４０２（該基板のみ、または該基板上に提供されるバッファレイヤとの組み合わせ）内への光の漏洩を（動作上許容可能な限度内に）削減または実質的に防止するべく、十分に厚くすることができる。一方、上部クラッディングは、導波路の上部表面を通じた光の漏洩を実質的に防止するべく、導波路の各部分に沿って十分に厚くすることおよび／または、導波路間における光学的な横結合を促進するべく、導波路の長さのその他の部分に沿って十分に薄くすること、も可能である。クラッディング４２０の側部部分は、前述の様々な方法のいずれかによって構成可能であり、導波路４００は、このような様々な構成を具備する複数のセグメントを含むように形成可能である。
レイヤの構造特性と、薄型コアを有する導波路の形成に使用する空間的に選択的な材料処理段階を更に活用することにより、横結合のためにアセンブルされた光導波路をアライメントおよび／または支持するための隣接構造部材を形成可能である。図５Ａ、図５Ｂ、および図５Ｄには、コア１３１０の両側に、コア材料の長い領域のペア１３３０が示されており、これらはいずれも、基板１３０２上のクラッディングの下部レイヤ１３２０上に堆積されたコア材料の共通レイヤからパターニングされたものである。コア材料レイヤから追加領域１３４０を同様にパターニングすることも可能である。コア１３１０ならびに構造領域１３３０および１３４０は、同一のコア材料レイヤから同時形成されるため、これらの個々の上部表面は、実質的に同一平面内にある。追加クラッディング１３２０を堆積させることにより、導波路１３００の上部クラッディング表面の実質的に平坦な領域（コア１３１０上において導波路上部クラッディング表面を形成するものと、先程の領域１３３０および１３４０上において構造上部クラッディング表面を形成するもの）が生成される。これらの個々の上部クラッディング表面は、実質的に同一平面内にあり、この結果、光の横結合のために共にアセンブルされる（光学装置１３５６と共に、基板１３５５上のコア１３５１、クラッディング１３５２、および構造領域１３５３および１３５４を含む図５Ａ、図５Ｃ、および図５Ｄに示されている）別の同様に適合された導波路１３５０用の大きな機械的接合表面が提供されることになる。アセンブルされた導波路間におけるこの大きな接触表面領域により、配置、アライメント、およびボンディング（圧縮、熱、はんだ付け、またはその他の方法による）の際に導波路に対して機械的な損傷を与える可能性が軽減されると共に、このような機械的接触のための大きな領域を有していないアセンブル済みの導波路と比べた場合に、安定しかつ再現可能な配置が提供されることになる。この導波路コア１３１０と同一のレイヤからの構造部材１３３０／１３４０のパターンニングと、これに続く全体的なクラッディング材料１３２０の同時堆積により、関連する光学表面に対して良好にアライメントされた構造表面が結果的に生成される。また、導波路コア１３５１と同一のレイヤからの構造部材１３５３／１３５４のパターニングと、これに続く全体的なクラッディング１３５２の同時堆積により、同様に、関連する光学表面に対して良好にアライメントされた構造表面が結果的に生成されることになる。
アセンブルされた基板の更なるアライメントおよび／または支持を提供すると共に、（横結合のために導波路を１つにアセンブルするための）基板１３０２上における基板１３５５の操作および配置を容易にするべく、広い構造領域１３４０／１３５４を、それぞれ導波路コア１３１０／１３５１の周辺に配設することができる。図５Ｄは、基板１３０２上に配置された基板１３５５のアウトラインを（対応する導波路コア１３５１およびアライメント／支持構造部材１３５３／１３５４と共に）示している。基板１３５５の操作に使用する装置の「フットプリント」１３５９のアウトラインも示されている。広いアライメント／支持構造部材１３４０／１３５４が十分に離隔して配置されている場合には、基板１３０２および１３５５の非平行な位置関係によって基板が互いに傾斜（および、１つのエッジにおいて基板が離隔）することにはならず、むしろ、基板は１つになって、実質的に平行な構成となり、個々の構造上部クラッディング表面は互いに接触した状態で配置されることなる。また、基板１３０２および１３５５には、金属はんだ接触領域および／またははんだパッド（図示されてはいない）を更に提供することも可能である。これらは、基板を１つにアセンブルする際に最初に接触するように構成可能である。リフロー温度にハンダを加熱することにより、基板は、個々の構造上部クラッディング表面が接触するまで、互いに更に接近することができる。そして、ハンダを冷却し凝固させることにより、基板は、この完全な係合位置に保持されることになる。
導波路コア１３１０およびアライメント／支持構造部材１３３０の形成に使用可能な模範的な寸法および位置は、（この例における約５０〜１００ｎｍの厚さの窒化シリコンレイヤから形成された）コア１３１０および構造部材１３３０の場合には、幅が約６μｍであって、コアと隣接構造部材間における離隔幅は、約９μｍであってよい。基板１３５５上における構造の対応する模範的な寸法は、（この例における約５０〜１００ｎｍの厚さの窒化シリコンから形成された）導波路コア１３５１の幅が、約２μｍであり、アライメント／支持構造部材１３５３の幅は、約１０μｍであり、導波路コアと隣接構造部材間におけるギャップは、約９μｍであってよい。導波路コア１３５１と比べて、大きな導波路コア１３１０の幅により、光の横結合の動作上許容可能なレベルを実現可能な相対的に広い範囲の横方向位置が提供され、かつ、構造部材１３３０と比べて、大きな構造部材１３５３の幅により、十分な機械的係合を維持可能な対応する相対的に大きな範囲の横方向位置が提供されることになる。具体的には、導波路上部クラッディング表面間におけるごくわずかな（または、傾斜した）機械的接触により、動作上許容可能な光の横結合を実現可能な例も存在する。このような例においては、導波路コア近傍における接触が実質的に欠如している場合にも、構造上部クラッディング表面間における接触により、必要な機械的アライメントおよび支持が提供されることになる。アセンブルされた横結合導波路に望ましい光学的および／または機械的特性に応じて、様々なアライメントおよび／または支持構造部材の数、形状、位置、および／または寸法の多数の好適な組を（本明細書に記述されている模範的な構成に加えて）採用可能である。
構造部材１３３０は、コアとの光学横結合を（動作上許容可能な限度内において）実質的に回避すると共に、アセンブルの際に導波路コア１３５１との光学横結合をも同様に（相対的な導波路位置の範囲にわたって、アセンブル許容値内において）実質的に回避するべく、コア１３１０から十分に離隔させる必要がある。同様に、構造部材１３５３も、コアとの光学結合を（動作上許容可能な限度内において）回避すると共に、（相対的な導波路位置の範囲にわたって、アセンブル許容値内において）アセンブルの際の導波路コア１３１０との光学結合を同様に実質的に回避するべく、コア１３５１から十分に離隔させる必要がある。なお、導波路コアと、隣接する長い構造部材間の離隔幅を、導波路コアの幅よりも大きくすれば、多くの状況において十分であろう。
実質的に平坦な導波路および構造上部クラッディング表面を形成するには、様々な材料処理シーケンスおよび／または技法を使用可能である。第１の模範的な手順（図６）においては、コア材料レイヤからなるコア領域６１０および構造部材領域６３０の少なくとも一部を含む基板および下部クラッディングの一部上にクラッディング材料６２０を堆積させることができる。クラッディング材料６２０は、コア材料レイヤを堆積させ、所望の領域６１０および６３０のパターニングを完了した後に、このコア材料の領域上に、クラッディング材料に望ましい厚さで堆積させる。この結果生成される導波路および構造上部クラッディング表面は、実質的に同一平面内にあり、２つのこのような導波路をアセンブルすることにより、結果的に、導波路および構造上部クラッディング表面の両方が互いに接触した状態で配置されることになる。別の模範的な手順（図７）は、基板上の別の場所において、クラッディング材料の相対的に厚い領域が望ましい場合に、採用可能である。すなわち、相対的に厚いクラッディングレイヤ７２０を基板上に堆積させた後に、パターニングされたコア材料レイヤからなる構造領域７３０とコア領域７１０の少なくとも一部を含む領域に対して空間的に選択的なエッチングを実行する。この堆積およびエッチングの両プロセスは、コア材料のパターニングされた領域の表面形状を保持する傾向を有している。パターニングされたコア材料上におけるクラッディングの最終的な厚さ（ならびに、従って、導波路および構造上部クラッディング表面の高さ）は、エッチングプロセスの時間設定によって部分的に決定されることになるが、これは、関連する動作上の許容可能なパラメータに応じて、十分に正確なものであってもよく、あるいは、そうでなくてもよい。
上部クラッディング材料８２０を、まず、導波路および構造上部クラッディングに望ましい厚さに堆積させる別の模範的な手順も採用可能である（図８）。そして、構造的なコア材料領域８３０（エッチング停止領域８３１）および導波路コア領域８１０の少なくとも一部（エッチング停止領域８１１）を覆うように、なんらかの好適なタイプの第１エッチング停止レイヤを堆積させ、パターニングする。次いで、更なるクラッディング材料８２０を、基板のその他の領域に望ましい厚さで基板上に堆積させて、エッチング停止領域８１１および８３１を覆う。そして、エッチング停止レイヤ領域８１１および８３１上のクラッディングは露出させる一方で、厚いクラッディングが望ましい領域は保護するべく、なんらかの好適なタイプの第２エッチング停止レイヤ８２１を堆積させてパターニングする。次いで、この基板全体に対して適切なエッチングプロセスを適用する（このプロセスは、個々のエッチング停止レイヤにおいて停止することになる）。そして、（この段階では露出している）エッチング停止レイヤを除去すれば、所望の導波路および構造上部クラッディング表面が、横結合のための別の導波路８５０とのアセンブルのために準備が完了した状態になっている。なお、この図７および図８の手順によって製造された構造によれば、類似の導波路および構造部材が生成されるが、導波路コアおよび構造部材の望ましい上部クラッディングの厚さを実現する際に提供可能な精度は、図８の手順のほうが高い。
以上の模範的なプロセスのそれぞれによれば、実質的に同一平面内にある導波路および構造上部クラッディング表面が提供され、この結果、横結合のためのアセンブルの際に、導波路および構造部材上部クラッディング表面は、いずれも、もう一方の同様に適合された導波路基板上のその相手と接触した状態で配置されることになる。これは、通常、好ましい構成であろう。しかしながら、対向する導波路上部クラッディング表面間にギャップ（通常は、１ミクロンの数分の１から１０分の１のレベルである）を残しつつ、これらの間の光パワーの横転送のために導波路をアセンブルすることが望ましい例も存在する。基板上における高さが異なる実質的に平行な導波路および構造上部クラッディング表面を提供するべく、図７および図８の手順をそれぞれ適合可能である。すなわち、図７の手順の模範的な適合においては、コア７１０上の領域に限定して、更なるエッチング段階を実行し、これにより、構造上部クラッディング表面よりも低い導波路上部クラッディング表面を生成可能である。高さの差は、採用するエッチングパラメータを制御することによって決定可能である。同様に、図８の場合には、（例えば、エッチング停止レイヤ８１１を選択的に除去した後に）コア８１０上の領域に限定して、更なるエッチング段階を採用することによって適合可能である。
図９の手順においては、コア材料レイヤをパターニングしてコア領域９１０と構造領域９３０を形成した後に、基板上に、クラッディング材料９２０を導波路上部クラッディングに望ましい厚さで堆積させる。そして、好ましいエッチング停止レイヤ９１１を堆積させてパターニングし、コア領域９１０の部分のみを覆う。次いで、基板上に、更なるクラッディング９２０を、構造部材上部クラッディングに望ましい厚さで堆積させる（第１エッチング停止レイヤ９１１を覆う）。そして、第２エッチング停止レイヤ９３１を堆積させてパターニングし、構造部材領域９３０のみを覆う。次いで、基板上に、更なるクラッディング９２０を、基板の残りの部分に望ましい厚さで堆積させ（第２エッチング停止レイヤ９３１を覆う）、第３エッチング停止レイヤ９２１を堆積させて、更に厚いクラッディングが望ましい領域を覆う（ただし、第１および第２エッチング停止レイヤ上のクラッディングの望ましい領域は露出された状態に残しておく）。次いで、基板全体に対して適切なエッチングプロセスを適用する（このプロセスは、それぞれの個々の領域上において、エッチング停止レイヤにおいて停止することになる）。そして、これらのエッチング停止レイヤを除去すれば、所望の導波路および構造上部クラッディング表面が、横結合のための別の導波路９５０とのアセンブルのために準備が完了した状態になっている。この結果、アセンブルされた横結合導波路の対向する導波路上部クラッディング表面間にギャップを残しつつ、導波路上部クラッディング表面よりも高い（領域９３０上の）構造上部クラッディング表面を別の導波路基板上のその相手と接触した状態で配置することができる。
なお、以上の手順は模範的なものであることに留意されたい。多くのその他の材料処理シーケンスおよび手順を考案し、本開示および／または添付の請求項の範囲を逸脱することなしに、導波路および構造上部クラッディング表面を製造可能である。
以上のそれぞれの模範的なプロセスは、１つまたは複数の段階において、薄型導波路コア上における堆積によって実質的に平坦なクラッディング材料表面を形成する段階に依存している。一方、これとは対照的に、化学機械研磨（Ｃｈｅｍｉｃａｌ−Ｍｅｃｈａｎｉａｌ Ｐｏｌｉｓｈｉｎｇ：ＣＭＰ）および／またはこれと等価な処理技法を使用し、基礎となるコア材料の形状とは無関係に、実質的に平坦な導波路および構造上部クラッディング表面を製造することも可能である。薄型コア上におけるクラッディング材料の堆積は、結果的に、例えば、図１Ｂおよび図２Ｂに似た導波路構造を提供可能であるが、ＣＭＰを使用することにより、例えば、図１Ｅおよび図２Ｅに似た導波路構造を製造することができる。ＣＭＰおよび／またはこれと等価なプロセスを使用することにより、薄型コア領域９９８（図１０Ａ）、ならびにこの厚さと同等またはこれを上回る高さを具備するコア領域９９９（図１０Ｂ）について、実質的に平坦であって実質的に同一平面内にある導波路および構造上部クラッディング表面を製造可能である。ＣＭＰを使用することにより、パターニングされたコア材料レイヤの構造領域９９６およびコア領域９９７上に、本明細書において前述したものに類似した別個の導波路および構造部材表面を提供可能であり（図１１の中間段階）、あるいは、ＣＭＰを実行することにより、導波路コアおよび構造領域の両方の上において単一の実質的に連続した実質的に平坦な表面を提供することも可能である（図１１の最後の段階）。このような単一の平坦な表面は、別の同様に構成された導波路基板とアセンブル可能であり、あるいは、別個の導波路および構造上部クラッディング領域を具備する（例：図５Ａの導波路１３５０などの）基板とアセンブルすることも可能である。
アセンブル済みの光学コンポーネントを１つに固定すると共に汚染および損傷から重要な光学表面を隔離するために機械的／湿気／化学的障壁を提供するべく、透明な埋め込み媒体が頻繁に使用される。このような埋め込み媒体は、伝統的な密封パッケージングの機能を実現可能であると共に、多くの場合、液体の形態で光学アセンブリに適用され、光学アセンブリ内およびその周囲の所望の容積に流入してこれを充填した後に、硬化してアセンブル済みの光学コンポーネントを取り囲む実質的に固体の埋め込み媒体を形成可能なポリマープレカーソルの形態になっている。このような埋め込みは、光学アセンブリの様々なコンポーネントとその周囲の環境間における屈折率比を削減する役割も果たすことができる。この屈折率比の低下は、透過性コンポーネント表面における望ましくない反射を減少させ、不完全または不規則なコンポーネント表面に起因する光の散乱および／または望ましくない光の結合を減少させ、別の光導波路、コンポーネント、または装置と端部結合された光導波路の回折損失を減少させ、横結合されたまたは端部結合された光学コンポーネントの並進および／または回転アライメントの許容値を緩和する作用および／または、横結合された光学コンポーネントの機械的な並列関係に起因する光学損失および／または望ましくない光の結合を減少させる作用を有している。図１２Ａ〜図１２Ｂには、横結合された光導波路１６００（基板１６０２上に、コア１６１０、クラッディング１６２０、および支持部材１６３０を含んでいる）ならびに１７００（基板１７２０上に、コア１７１０、クラッディング１７２０、および支持部材１７３０を含んでいる）を含む模範的な光学アセンブリが示されている。導波路１７００は、端面１７０１において終端しており、導波路１６００は、端面１６０１において終端している。光の横結合が発生する導波路セグメントに沿って、コア１６１０および１７１０には、それぞれ、相対的に薄い上部クラッディング（それぞれ、クラッディング１６２０および１７２０；通常、この厚さは１μｍ未満である）が提供されている。この薄い上部クラッディングにより、個々のコアは、横結合アクセス可能になっている。そして、（ｉ）装置端面１７０３によって導波路１７００内に、（ｉｉ）端面１６０１における導波路１６００の突然の出現によって導波路１７００内に、（ｉｉｉ）端面１７０１における導波路１７００の突然の出現によって導波路１６００内に、ならびに（ｉｖ）面１６０３における相対的に厚い上部クラッディングレイヤの突然の出現によって導波路１６００内に、望ましくないレベルの光学損失および／または望ましくない光学モード結合が誘発される可能性がある。導波路１６００および／または１７００の側部および／または露出表面に沿った表面の不規則性および／または汚染によっても、許容不能なレベルの光学損失および／または望ましくない光学モード結合が発生する可能性がある。空間１８０１、１８０２、１８０３、および１８０４をクラッディング１６２０および／または１７２０のものに近い（または、少なくとも全体としての屈折率よりも近い）屈折率を具備する埋め込み媒体によって充填することは、このような光学損失およびモード結合を削減する作用を有している。そして、埋め込み材料の屈折率がクラッディング１６２０および１７２０の屈折率と整合しておれば、これらを原因とする損失およびモード結合を実質的に除去することができる。
望ましい効果を得るには、埋め込み媒体により、関連する光学表面を実質的に均一に覆わなければならない。このカバレージが不均一な場合には、光学損失および／または望ましくない光学モード結合を十分に削減できないのみならず、場合によっては、非埋め込み型の光学アセンブリよりも悪化させる可能性もある。ただし、容積１８０３および１８０４を実質的に均一に充填するのは、その長い形状と相対的に薄い垂直方向のサイズ（例えば、窒化シリコンコア１６１０および１７１０の場合には０．５μｍ未満である）のために、困難である。すなわち、埋め込みプレカーソルの表面張力および／または粘度、ならびに、これらの容積内にトラップされた空気のために、結果的に、必ずしも常に容積１８０３／１８０４の均一な充填が実現するわけではないのである。支持構造セグメント間における横方向チャネル（１８０５）を残し、支持構造１６３０および／または１７３０を（図１３に示されているように）セグメント化可能である。これらの横方向チャネルは、必要な容積１８０３および１８０４のすべてを埋め込みプレカーソルが実質的に充填するための複数のフロー経路（矢印によって示されている）を提供し、かつ、埋め込み材料の流入に伴う空気の逃げ道をも提供する。埋め込み材料のフローを制御するべく、様々な深さのフローチャネルを採用可能である。例えば、相対的に深い縦方向チャネル１８０６は、高速のフローを提供可能であり、この結果、横方向チャネル１８０５を流れる相対的に低速のフローは、すべてのチャネルにおいて同一方向に流れることになる。このような一方向性のフローは、結果的に、容積１８０３／１８０４の相対的に均一な充填を実現することができる。このように、アセンブルされた導波路基板の両方の上において、あるいは、アセンブルされた導波路基板の一方またはもう一方のみの上において、支持構造をセグメント化可能である。必ずしも、更なる機械的な支持を提供するためにではなく、光学アセンブリ上における埋め込みプレカーソルのフローの更なる案内（いくつかの例においては、フローの案内、その他の例においては、フローの転送や妨害）のために、基板１６０２および１７２０の中の１つまたは両方の上において、個々の導波路の近傍に、支持構造１６３０／１７３０に類似した（図示されてはいない）更なる構造を提供することが望ましであろう。
硬化の前に埋め込み材料プレカーソルのフローを案内するべく、導波路基板上の別の場所に更なる構造を採用可能である。図１４は、基板１９０２上にアセンブルされた導波路１９００および光学装置１９１０を有する導波路基板１９０２を示している。装置１９１０の下に隠れているのは、（導波路の周りの埋め込みプレカーソルのフローを促進するためのセグメント化された支持構造を含む）図１２Ａ〜図１２Ｂおよび図１３に示されている光横結合された導波路および支持構造である。また、埋め込みプレカーソルのフローのレベルを制限するべく、光学アセンブリの周囲に形成された溝１９２０も示されている。過剰なプレカーソルは、この溝の中に流入し、そこに留まるか、または、この例においては、鋸による刻み目１９２２を通じて基板上から流れ去ることになろう。図１２Ａ〜図１２Ｂおよび図１３の支持構造１６３０／１６４０に形態が類似した構造１９３０が示されており、装置１９１０の１つの近傍においてプレカーソルのフローを制限している。このような溝および障壁は、本開示および／または添付の請求項の範囲を逸脱することなしに、埋め込み材料の場所に関する特定の構造要件を満足するように、様々な方法で構成可能である。
なお、基板１９０２上に形成されるその他の構造と同様に、このような埋め込みフロー制御構造も、多くの基板１９０２について、ウエハスケールで空間的に選択的な材料処理を同時に使用することにより、形成可能であることに留意されたい。基板１９０２上へのコンポーネント１９１０のアセンブルは、ウエハを分割する前に、複数の基板１９０２についてウエハスケールで実行可能であり、あるいは、このアセンブルは、ウエハを分割した後に、（ウエハから分割された単一の列内の複数の基板１９０２について「バー」レベルで、または、個別の基板レベルにおいて）実行することも可能である。なお、ウエハの分割の前、またはバーレベルで、アセンブルを実行する場合には、基板１９０２およびアセンブル済みのコンポーネント１９０２に対する埋め込みプレカーソルの適用も、それぞれ、基板ウエハの分割の前、またはバーレベルにおいて実行可能である。
前述のように、平面導波路基板上には、様々な光導波路、光学装置、および／または光学コンポーネントを固定して埋め込むことが可能である。そして、埋め込まれた光学コンポーネントおよび／または導波路は、横結合したり、端部結合したり、あるいは、所望の光学機能を実現するべくその他の構成にすることができる。このようなコンポーネントおよび／または導波路の埋め込みは、本開示および／または添付の請求項の範囲内に属するものである。
平面導波路基板上に光導波路およびその他の光学コンポーネントおよび／または装置を埋め込むために使用可能な好適な材料には、多数のものが存在する。すなわち、このような埋め込みのために、従来は、様々な種類のシリコンおよびシリコンベースのポリマーが良好に使用されている。そして、その他の好適な材料には、ポミイミド、エポキシ、ＣＹＴＯＰ（旭硝子株式会社：架橋結合可能なポリフッ素化ポリマー材料）、シリコン、およびシリコンベースのポリマー、シロキサンポリマー、Ｃｙｃｌｏｔｅｎｅ（商標）（Ｂ段階のビス−ベンゾシクロブタン、Ｄｏｗ社）、Ｔｅｆｌｏｎ（登録商標）ＡＦ（ＤｕＰｏｎｔ社）、またはその他のポリマーが含まれる（ただし、これらに限定されない）。これらの様々な材料は、高度に温度に依存した屈折率を具備している。従って、このような材料を使用する場合には、その温度依存性を、いくつかの例においては、補償しなければならず、その他の例においては、能動的な装置制御のために活用可能であり、あるいは、更に別の例においては、安全に無視することができる。
なお、以上の記述および／または添付の請求項においては、「屈折率」という用語は、特定の材料のバルク屈折率（本明細書においては、「材料インデックス」とも呼ぶ）を表すか、またはβ＝２πｎeff／λによる特定の光学要素の特定の光学モードの伝播定数βに関連する「有効屈折率」ｎeffを表すものである。なお、この有効屈折率は、本明細書においては、「モード屈折率」とも呼ばれている。また、本明細書において使用されている「低屈折率」という用語は、約２．５未満の屈折率を具備する材料および／または光学構造を表しており、「高屈折率」という用語は、約２．５を上回る屈折率を具備する材料および／または構造を表すものである。これらの定義に従い、「低屈折率」は、シリカ（ＳｉＯx）、ゲルマノシリケート、ボロシリケート、その他のドーピングされたシリカ、および／またはその他のシリカベースの材料；窒化シリコン（ＳｉxＮy）および／または窒化酸化シリコン（ＳｉＯxＮy）；その他のガラス；その他の酸化物；様々なポリマー；および／または約２．５を下回るインデックスを具備するその他の好適な光学材料を表すことができる。また、「低屈折率」は、光ファイバ、光導波路、平面光導波路、および／またはこれらの材料を含むことおよび／または、約２．５を下回るモード屈折率を示すその他の光学コンポーネントをも含むことができる。同様に、「高屈折率」は、半導体、ＩＲ材料、および／または約２．５を上回る屈折率を具備するその他の好適な光学材料、および／またはこれらの材料を含むことおよび／または約２．５を上回るモード屈折率を示す好適なタイプの光導波路を表すことができる。なお、これらの「低屈折率」および「高屈折率」という用語は、こちらも本明細書に使用されている「相対的に低い屈折率」および「相対的に高い屈折率」という用語とは区別する必要がある。すなわち、「低屈折率」および「高屈折率」は、（約２．５を上回るまたは下回る）屈折率の絶対的な数値を意味するものであり、一方、「相対的に低い屈折率」および「相対的に高い屈折率」は、屈折率の絶対的な数値とは無関係に、２つの特定の材料の中のいずれが相対的に大きな屈折率を具備しているかを示す相対的な用語である。
また、以上の記述および／または添付の請求項においては、本明細書に使用されている「光導波路」（または、等価的に「導波路」）という用語は、１つまたは複数の光学モードをサポートするべく適合された構造を意味するものである。このような導波路は、通常、縦次元に沿った伝播を許容する一方で、２つの横次元においては、サポートされている光学モードの閉じ込めを提供する。これらの横および縦次元／方向は、湾曲した導波路においては、ローカルに定義されることになり、従って、横および縦次元の絶対的な向きは、例えば、曲線からなる導波路の長さに沿って変化可能である。光導波路の例には、様々なタイプの光ファイバおよび様々なタイプの平面導波路が含まれる（ただし、これらに限定されない）。又、本明細書において使用されている「平面光導波路」（または、等価的に「平面導波路」）という用語は、実質的に平坦な基板上に提供される光導波路を意味している。縦次元（すなわち、伝播次元）は、基板に対して実質的に平行であると考えられる。基板に実質的に平行な横次元は、横または水平次元と呼ぶことが可能であり、基板に対して実質的に垂直の横次元は、垂直次元と呼ぶことができる。このような導波路の例は、リッジ導波路、埋め込み型導波路、半導体導波路、その他の高屈折率導波路（「高屈折率」とは、約２．５を上回るものである）、シリカベースの導波路、ポリマー導波路、その他の低屈折率導波路（「低屈折率」とは、約２．５を下回るものである）、コア／クラッド型導波路、マルチレイヤ反射器（Ｍｕｌｔｉ−Ｌａｙｅｒ Ｒｅｆｌｅｃｔｏｒ：ＭＬＲ）導波路、金属クラッド導波路、空気案内導波路（Ａｉｒ−ｇｕｉｄｅｄ ｗａｖｅｇｕｉｄｅ）、真空案内導波路（Ｖａｃｕｕｍ−ｇｕｉｄｅ ｗａｖｅｇｕｉｄｅ）、フォトニック結晶ベースまたはフォトニックバンドギャップベースの導波路、電気−光（Ｅｌｅｃｔｒｏ−ｏｐｔｉｃ：ＥＯ）および／または電気−吸収（Ｅｌｅｃｔｒｏ−ａｂｓｏｒｐｔｉｖｅ：ＥＡ）材料を含む導波路、非線形光学（Ｎｏｎ−ｌｉｎｅａｒ−ｏｐｔｉｃａｌ：ＮＬＯ）材料を含む導波路、本開示および／または添付の請求項の範囲に属する本明細書には明示的に記述されていない無数のその他の例が含まれる。半導体、結晶質、シリカまたはシリカベース、その他のガラス、セラミック、金属、および本開示および／または添付の請求項の範囲に属する本明細書には明示的に記述されていない無数のその他の例を含む多くの好適な基板材料を採用可能である。
本明細書に開示されている光学コンポーネントと共に使用するのに好適な平面導波路の１つの模範的なタイプは、所謂ＰＬＣ（Ｐｌａｎａｒ Ｌｉｇｈｔｗａｖｅ Ｃｉｒｃｕｉｔ）導波路である。このような導波路は、通常、実質的に平坦なシリコン基板（通常は、介在するシリカまたはシリカベースの光バッファレイヤを有している）上に支持されたシリカまたはシリカベースの導波路（しばしば、リッジまたは埋め込み型導波路であるが、その他の導波路構成も採用可能である）を有している。１つまたは複数のこのような導波路の組を、平面導波路回路、光集積回路、または光電子集積回路と呼ぶことができる。１つまたは複数のＰＬＣ導波路を有するＰＬＣ基板は、１つまたは複数の光源、レーザー、変調器、および／または適切に適合されたＰＬＣ導波路による光パワーの端部転送用に適合されたその他の光学装置を取り付けるべく容易に適合可能である。また、１つまたは複数のＰＬＣ導波路を有するＰＬＣ基板は、１つまたは複数の光源、レーザー、変調器、および／または適切に適合されたＰＬＣ導波路による光パワーの横転送（モード干渉結合、または実質的に断熱、横転送（横結合とも呼ばれる））用に適合されたその他の光学装置を取り付けるべく、（先程引用した米国仮特許出願第６０／３３４，７０５号、米国仮特許出願第６０／３６０，２６１号、米国特許出願第１０／１８７，０３０号、および／または米国仮特許出願第６０／４６６，７９９号の開示内容に従って）容易に適合可能である。
また、以上の記述および／または添付の請求項においては、「空間的に選択的な材料処理技法」という文言は、エピタキシー、層成長、リソグラフィ、フォトリソグラフィ、蒸着、スパッタリング、気相成長、化学気相成長、ビーム蒸着、ビームアシスト蒸着、イオンビーム蒸着、イオンビームアシスト蒸着、プラズマアシスト蒸着、湿式エッチング、乾式エッチング、イオンエッチング（反応性イオンエッチングを含む）、イオンミリング、レーザー加工、スピン成膜、スプレー成膜、電気化学メッキまたは成膜、無電解メッキ、フォトレジスト、ＵＶ硬化および／または焼きしまり、精密な鋸および／またはその他の機械的切削／成形ツールを使用する微小機械加工、選択的な金属化および／またははんだ成膜、平坦化のための化学機械研磨、その他の適切な空間的に選択的な材料処理技法、これらの組み合わせ、および／またはその機能的な等価物を含んでいる。特に、レイヤまたは構造を「空間的に選択的に提供する段階」に関連する段階は、空間的に選択的な堆積および／または成長、または（所与の領域における）実質的に均一な堆積および／または成長と、これに続く空間的に選択的な除去のいずれかまたは両方を必要とし得ることに留意されたい。空間的に選択的な堆積、除去、またはその他のプロセスは、所謂直接書き込みプロセスであってもよく、あるいは、マスクを使用するプロセスであってもよい。なお、本明細書において使用されている「レイヤ」という用語は、実質的に均質な材料レイヤを有することも可能であり、あるいは、１つまたは複数のサブレイヤの異質な組を有することも可能である。空間的に選択的な材料処理技法は、共通基板ウエハ上において複数の構造を同時製造／処理するべく、ウエハスケールで実装可能である。
尚、本明細書において、基板に「固定」、「接続」、基板上に「堆積」、「形成」、または「配置」すると記述されている様々なコンポーネント、要素、構造、および／またはレイヤは、基板材料と直接的に接触可能であり、あるいは、基板上に既に存在する１つまたは複数のレイヤおよび／またはその他の中間構造と接触可能であり、従って、基板に対して間接的に、例えば、「固定」可能である。
また、本明細書に使用されている「動作上許容可能」という文言は、光パワー転送効率（等価的に、光結合効率）、光学損失、および望ましくない光学モード結合などの光学コンポーネントおよび／または光学装置の様々な性能パラメータのレベルを表現するものである。動作上許容可能なレベルは、性能、製造、装置の歩留まり、アセンブル、試験、可用性、費用、供給、需要、および／またはその他の特定の光学装置の製造、配備、および／または使用を取り巻く要因から生じる適用可能な制約および／または要件の関連する組またはサブセットによって判定可能である。このようなパラメータからなるこの「動作上許容可能」なレベルは、それらの制約および／または要件に応じて、所与の装置クラス内において変化可能である。例えば、低い光結合効率は、いくつかの例においては、低い装置製造費用を実現するための許容可能なトレードオフであり、その他の例においては、その高い製造費用にも拘らず、高度な光結合が必要とされる場合がある。従って、「動作上許容可能」な結合効率は、その例ごとに異なっている。別の例においては、高い光学損失（散乱、吸収、および望ましくない光学結合などに起因するもの）は、低い装置製造費用または小さい装置サイズを実現するための許容可能なトラードオフであり、その他の例においては、高い製造費用および／または大きな装置サイズにも拘らず、低い光学損失が必要とされる場合がある。従って、光学損失の「動作上許容可能」なレベルは、その例ごとに異なるものである。このようなトレードオフの多くのその他の例を想起することが可能である。従って、本明細書に開示されている光学装置および製造方法並びにそれらの等価物は、このような「動作上許容可能」な制約および／または要件に応じて、様々な精度の許容値内において実装可能である。また、本明細書において使用されている「実質的に断熱の」、「実質的に空間モード整合された」、「実質的にモード屈折率整合された」、「望ましくない光学結合を実質的に回避するべく」などの文言も、この「動作上許容可能」な性能の概念に照らして解釈するべきものである。
以上、特定の材料および／または材料の組み合わせを採用した特定の寸法および構成を具備する特定の例について開示したが、本明細書に開示および／または権利主張されている発明概念の範囲を逸脱することなしに、様々な寸法および／または構成において、多くの材料および／または材料の組み合わせを使用可能であることを理解されたい。
また、開示されている模範的な実施例および方法の等価物も、本開示および／または添付の請求項の範囲内に属するものであり、本開示および／または添付の請求項の範囲を逸脱することなしに、開示されている模範的な実施例および方法、ならびにこれらの等価物を変更可能であることが意図されている。
Claims (23)
- 光学装置において、
第１クラッディング内の第１導波路コアを有する第１平面光導波路であって、
前記第１平面光導波路は、第１導波路基板上のクラッディング材料上に形成された第１導波路コアに対して更にクラッディング材料を堆積させることにより形成され、
前記第１クラッディングの上部表面における、前記第１導波路コアの側部エッジ近傍に対応する部分が湾曲している一方、前記第１導波路コア直接上方の前記第１クラッディングの上部表面は、前記第１導波路コアの幅の少なくとも一部に沿って実質的に平坦であり、これにより、第１の実質的に平坦な導波路上部クラッディング表面が形成されている、第１平面光導波路と、
第２クラッディング内の第２導波路コアを有する第２平面光導波路であって、
前記第２平面光導波路は、第２導波路基板上のクラッディング材料上に形成された第２導波路コアに対して更にクラッディング材料を堆積させることにより形成され、
前記第２クラッディングの上部表面における、前記第２導波路コアの側部エッジ近傍に対応する部分が湾曲している一方、前記第２導波路コア直接上方の前記第２クラッディングの上部表面は、前記第２導波路コアの幅の少なくとも一部に沿って実質的に平坦であり、これにより、第２の実質的に平坦な導波路上部クラッディング表面が形成されている、第２平面光導波路と、
を備え、
前記第１および第２導波路コアは、断面が矩形状でありかつ２：１を上回るアスペクト比（幅：高さ）を具備する薄型コアであり、
前記第１および第２平面光導波路は、前記第１および第２クラッディング上部表面が前記湾曲部および平坦部を有したまま１つにアセンブルされ、前記第１および第２導波路コア直接上方の実質的に平坦な導波路上部クラッディング表面の少なくとも一部が、互いに対向して配置されており、この結果、その対応する横結合部分に沿った前記第１および第２導波路コア間における光の横結合のために前記第１および第２平面光導波路が配置されている光学装置。 - 前記第１および第２平面光導波路は、１つにアセンブルされ、各々の平面光導波路の実質的に平坦な前記導波路コア直接上方クラッディング表面が、互いに接触した状態で配置されている請求項１に記載の装置。
- 前記第１および第２平面光導波路は、１つにアセンブルされ、各々の平面光導波路の実質的に平坦な前記導波路コア直接上方クラッディング表面が、互いに離隔している請求項１に記載の装置。
- 前記第１クラッディング内の第１コア材料の少なくとも１つの追加領域であって、前記第１の実質的に平坦な導波路上部クラッディング表面に実質的に平行な、対応する実質的に平坦な第１構造上部クラッディング表面を形成する少なくとも１つの追加領域と、
前記第２クラッディング内の第２コア材料の少なくとも１つの追加領域であって、前記第２の実質的に平坦な導波路上部クラッディング表面に実質的に平行な、対応する実質的に平坦な第２構造上部クラッディング表面を形成する少なくとも１つの追加領域と、
を更に備え、
前記第１および第２構造上部クラッディング表面は、前記第１および第２平面導波路のアセンブルの際に、互いに接触した状態で配置され、前記対応する導波路上部クラッディング表面は、互いに対向している請求項１に記載の装置。 - 前記第１導波路上部クラッディング表面と前記第１構造上部クラッディング表面とは、同一平面内にはなく、この結果、前記第１および第２平面光導波路のアセンブルの際に、前記第１および第２平面光導波路は、第１および第２平面光導波路における実質的に平坦な上部導波路クラッディング表面が、互いに離隔するように配置される請求項４に記載の装置。
- 前記第１導波路上部クラッディング表面および前記第１構造上部クラッディング表面は、実質的に同一平面内にある請求項４に記載の装置。
- 前記第１導波路上部クラッディング表面および前記第１構造上部クラッディング表面は、実質的に同一平面内にあり、
前記第２導波路上部クラッディング表面および前記第２構造上部クラッディング表面は、実質的に同一平面内にあり、
前記第１および第２導波路上部クラッディング表面は、前記第１および第２平面導波路のアセンブルの際に、互いに接触した状態で配置され、前記第１および第２構造上部クラッディング表面は、互いに接触した状態で配置される請求項４に記載の装置。 - 前記第１導波路コアの両側の前記第１クラッディング内に配設された第１コア材料の追加領域のペアであって、該ペアのそれぞれは、前記第１導波路コアに対して実質的に平行であってこれから横方向に離隔して延長する長い領域を有しており、該ペアは、前記第１の実質的に平坦な導波路上部クラッディング表面に対して実質的に平行な構造上部クラッディング表面の対応する第１のペアを形成している追加領域のペアと、
前記第２導波路コアの両側の前記第２クラッディング内に配設された第２コア材料の追加領域のペアであって、該ペアのそれぞれは、前記第２導波路コアに対して実質的に平行であってこれから横方向に離隔して延長する長い領域を有しており、該ペアは、前記第２の実質的に平坦な導波路上部クラッディング表面に対して実質的に平行な構造上部クラッディング表面の対応する第２のペアを形成している追加領域のペアと、
を更に備え、
前記構造上部クラッディング表面の第１および第２ペアは、前記第１および第２平面導波路のアセンブルの際に、互いに接触した状態で配置され、前記対応する導波路上部クラッディング表面は、互いに対向している請求項１に記載の装置。 - 前記第１導波路上部クラッディング表面および前記構造上部クラッディング表面の第１のペアは、同一平面内にはなく、この結果、前記第１および第２平面導波路のアセンブル
の際に、前記第１および第２平面光導波路は、第１および第２平面光導波路における実質的に平坦な上部導波路クラッディング表面が互いに離隔するように配置される請求項８に記載の装置。 - 前記第１導波路上部クラッディング表面および前記構造上部クラッディング表面の第１ペアは、実質的に同一平面内にある請求項８に記載の装置。
- 前記第１導波路上部クラッディング表面および前記構造上部クラッディング表面の第１ペアは、実質的に同一平面内にあり、
前記第２導波路上部クラッディング表面および前記構造上部クラッディング表面の第２ペアは、実質的に同一平面内にあり、
前記第１および第２導波路上部クラッディング表面は、前記第１および第２平面導波路のアセンブルの際に、互いに接触した状態で配置され、前記構造上部クラッディング表面の第１および第２ペアは、互いに接触した状態で配置される請求項８に記載の装置。 - 前記第１コア材料の追加領域のペアは、前記第１導波路コアの幅と少なくとも同じ大きさの距離だけ、前記第１導波路コアから横方向に離隔しており、
前記第２コア材料の追加領域のペアは、前記第２導波路コアの幅と少なくとも同じ大きさの距離だけ、前記第２導波路コアから横方向に離隔している請求項８に記載の装置。 - 前記第１コア材料の追加領域のペアは、該第１コア材料の追加領域のペアと前記第１および第２導波路コアのそれぞれの間における光結合を実質的に回避するべく、十分に大きな距離だけ、前記第１導波路コアから横方向に離隔しており、
前記第２コア材料の追加領域のペアは、該第２コア材料の追加領域のペアと前記第１および第２導波路コアのそれぞれの間における光結合を実質的に回避するべく、十分に大きな距離だけ、前記第２導波路コアから横方向に離隔している請求項８に記載の装置。 - 前記アセンブルされた第１および第２平面光導波路の前記個々の上部クラッディング表面間の容積を実質的に充填する埋め込み材料を更に備え、前記容積は、前記アセンブルされた第１および第２平面光導波路の実質的に平坦な構造上部クラッディング表面の前記係合したペア間に配設されている請求項８に記載の装置。
- コア材料の少なくとも１つの長い領域が、その内部に少なくとも１つのギャップを具備しており、前記ギャップは、埋め込み媒体の液体プレカーソルが前記アセンブルされた第１および第２平面光導波路の前記個々の上部クラッディング表面間の容積内に流入し、これを実質的に充填するためのフローチャネルを提供しており、前記容積は、実質的に平坦な構造上部クラッディング表面の前記係合したペア間において横方向に配設されている請求項８に記載の装置。
- 前記第１導波路コアと前記第１クラッディングとの間、および前記第２導波路コアと前記第２クラッディングとの間の屈折率比は、５％未満である請求項１に記載の装置。
- 前記第１導波路コアまたは前記第２導波路コアは、垂直方向の寸法が１．５μｍ未満であり、横方向の寸法が６μｍ未満である請求項１６に記載の装置。
- 前記第１導波路コアと前記第１クラッディングとの間、および前記第２導波路コアと前記第２クラッディングとの間の屈折率比は、５％を上回る請求項１に記載の装置。
- 前記第１導波路コアまたは前記第２導波路コアは、垂直方向の寸法が２００ｎｍ未満であり、横方向の寸法が５μｍ未満である請求項１８に記載の装置。
- 前記第１クラッディングまたは第２クラッディングは、前記対応するコアの前記横結合部分上において、厚さが１μｍ未満である請求項１に記載の装置。
- 前記第１クラッディングまたは第２クラッディングは、前記の対応する導波路コアの前記横結合部分上において、厚さが０．５μｍ未満である請求項１に記載の装置。
- 前記アセンブルされた第１および第２平面光導波路の個々の上部クラッディング表面間の容積を実質的に充填する埋め込み材料を更に備える請求項１に記載の装置。
- 前記第１導波路コアまたは前記第２導波路コアは、その少なくとも１つの端部において終端しており、前記終端している第１または第２導波路コアは、前記終端する端部に向かって、その前記横結合部分に沿って、横次元において、徐々に細くなっている請求項１に記載の装置。
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