JP5398511B2 - 光回路デバイス及び方法 - Google Patents
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Description
[001] 光デバイスは論理及び他の回路機能を行うために用いることができる。これらの光デバイスには一般的には2つの異なる種類、すなわち電気光学デバイス及び全光デバイスがある。電気光学デバイスは、例えば、導波路の屈折率を変更するためにシリコン導波路内に電界を電気的に誘発することによって、光の伝搬を生成する又は光の伝搬に影響を与えるために電気信号を用いてもよい。これらのデバイスは、シリコン基板で製造することが困難であるか、又は過度のパワーを消費するなどの性能及び他の制限を有し得る。全光デバイスは、光信号を用いて光の伝播を生成するか、又は光の伝搬に影響を与え得る。例えば、ぞれぞれのデータに対応する光パルスは様々な論理機能を実行するために組み合わされてもよい。
[002] 本開示の上述した特徴及び他の特徴は、添付の図面を用いて説明される、以下の記載及び添付の請求の範囲から、さらに明らかになるであろう。これらの図面は、単に本開示にかかるいくつかの例を示すものであり、したがって本開示の範囲を限定するものとみなされるべきではないことを理解されたい。以下、本開示を添付の図面を用いてさらに具体的かつ詳細に説明する。
Claims (20)
- 第1導波路分岐及び第2導波路分岐を含む第1光導波路と、
ギャップによって前記第1光導波路から離された第2光導波路と、
前記第1光導波路と前記第2光導波路との間に延在する半導体材料と、を含み、
前記半導体材料は、前記第2光導波路を介して前記半導体材料に結合される光に応答して、前記第1導波路分岐又は前記第2導波路分岐の少なくともいずれかの屈折率を変更するように構成されたフォトダイオード接合部を形成する、
光回路デバイス。 - 前記第1光導波路及び前記第2光導波路はそれぞれシリコン光導波路を含む、請求項1に記載の光回路デバイス。
- 前記半導体材料はシリコン及びゲルマニウムのうちの1つ以上を含む、請求項1に記載の光回路デバイス。
- 前記第1光導波路及び前記第2光導波路は第1波長の光を優先的に結合するように構成されている、請求項1に記載の光回路デバイス。
- 前記半導体材料は前記第1波長の光を優先的に吸収するように動作可能である、請求項4に記載の光回路デバイス。
- 光信号に応答する光回路デバイスであって、
光供給ポート及び出力ポートを有する第1光導波路であって、前記第1光導波路は前記光供給ポートと前記出力ポートとの間で第1導波路分岐及び第2導波路分岐に分かれ、前記光供給ポートは光源からの光を受けるように適合されている、第1光導波路と、
入力ポート及び出力ポートを有する第2光導波路であって、前記第2光導波路の前記出力ポートはギャップによって前記第1導波路分岐から離されている、第2光導波路と、
前記第2光導波路の前記出力ポートと前記第1光導波路の前記第1導波路分岐との間に延在する半導体材料であって、前記第2光導波路の前記入力ポートで受けて前記第2光導波路を介して前記半導体材料に結合される前記光信号に応答して前記第1光導波路の前記第1導波路分岐の前記屈折率を変更するように構成されたフォトダイオード接合部を形成する、半導体材料と、
を含む、光回路デバイス。 - 前記光信号は振幅変調された光を含む、請求項6に記載の光回路デバイス。
- 前記光源からの前記光はコヒーレント光を含み、前記光信号は前記光源からの前記光とコヒーレントである光を含む、請求項6に記載の光回路デバイス。
- 前記振幅変調された光はデジタル的に変調された光信号を含む、請求項6に記載の光回路デバイス。
- 前記第1導波路分岐の長さは前記第2導波路分岐の長さと実質的に同等である、請求項6に記載の光回路デバイス。
- 前記第1導波路分岐の長さは、前記光源の前記光の波長の実質的に半分だけ前記第2導波路分岐の長さと異なる、請求項6に記載の光回路デバイス。
- 前記半導体材料は、前記第1光導波路の前記第1導波路分岐の前記屈折率を前記光源からの前記光の波長の半分だけ変更するために前記光信号に応答して動作可能である、請求項6に記載の光回路デバイス。
- 請求項6に記載の光回路デバイスであって、前記光信号は第1デジタル光信号を含み、前記光源からの前記光は第2デジタル光信号を含んでおり、
前記光回路デバイスは、
入力ポート及び出力ポートを有する第3光導波路であって、前記第3光導波路は前記光供給ポートと前記出力ポートとの間の第1導波路分岐及び第2導波路分岐に分かれ、前記第3光導波路の前記出力ポートは共通出力ポートを提供するために前記第1光導波路の前記出力ポートに結合され、前記第3光導波路の前記入力ポートは前記第1デジタル光信号を受ける、第3光導波路と、
入力ポート及び出力ポートを有する第4光導波路であって、前記第4光導波路の前記出力ポートは第2のギャップによって前記第3光導波路の前記第1導波路分岐から離されている、第4光導波路と、
前記第4光導波路の前記出力ポートと前記第3光導波路の前記第1導波路分岐との間に延在する第2半導体材料であって、前記第4光導波路の前記入力ポートで受けて前記第4光導波路を介して前記第2半導体材料に結合される前記第1デジタル光信号に応答して前記第3光導波路の前記第1導波路分岐の前記屈折率を変更するように構成されたフォトダイオード接合部を形成する、第2半導体材料と
をさらに含む、請求項6に記載の光回路デバイス。 - 前記第1光導波路の前記第1分岐の長さは前記第1光導波路の前記第2分岐の長さと実質的に同等であり、前記第3光導波路の前記第1分岐の長さは前記第3光導波路の前記第2分岐の長さと実質的に同等であり、前記第1光導波路の前記入力ポートから前記第1光導波路の前記出力ポートへの前記第1光導波路の長さは、前記第3光導波路の前記入力ポートから前記第3光導波路の前記出力ポートへの前記第3光導波路の長さと実質的に同等であり、前記半導体材料は、前記第1光導波路の前記第1導波路分岐の前記屈折率及び前記第3光導波路の前記第1分岐の前記屈折率をそれぞれ前記第2デジタル光信号及び前記第1デジタル光信号のそれぞれ含む光の波長の半分だけ変更するように前記第1デジタル光信号及び前記第2デジタル光信号に応答して動作可能である、請求項13に記載の光回
路デバイス。 - 各々が入力ポート及び出力ポートを有する複数の付加的光導波路であって、前記付加的光導波路のそれぞれの前記出力ポートは、前記第1導波路分岐の長さに沿って間隔をあけて配置されたそれぞれの位置におけるそれぞれのギャップによって前記第1光導波路の前記第1導波路分岐から離されている、複数の付加的光導波路と、
前記付加的光導波路の各々の前記出力ポートと前記第1光導波路の前記第1導波路分岐との間に延在する半導体材料であって、前記それぞれの付加的光導波路の前記入力ポートで受けるそれぞれの光信号に応答して前記第1光導波路の前記第1導波路分岐の前記屈折率を変更するように構成されたそれぞれのフォトダイオード接合部を形成する半導体材料と
をさらに含む、請求項6に記載の光回路デバイス。 - 前記付加的光導波路の各々の前記出力ポートと前記第1光導波路の前記第1導波路分岐との間に延在する前記半導体材料は、前記それぞれの光信号に応答して前記第1光導波路の前記第1導波路分岐の前記屈折率を均一に変更するように構成されている、請求項15に記載の光回路デバイス。
- 第1光導波路の第1導波路分岐及び第2導波路分岐のそれぞれを介して、該第1光導波路の入力ポートから出力ポートへと光を結合することと、
ギャップによって前記第1導波路分岐から離された第2光導波路を介して、光を結合することと、
前記ギャップに形成されたフォトダイオード接合部を用いて前記第1光導波路の前記第1導波路分岐の屈折率を光学的に変更することと
を含む、機能を光学的に行う方法。 - 前記第1導波路分岐の前記屈折率を変更することは、前記第1光導波路の前記第1導波路分岐と前記第2光導波路との間の前記ギャップにおける半導体材料によって形成される前記フォトダイオード結合部に光を結合することを含む、請求項17に記載の方法。
- シリコンを基板上に配置することと、
前記基板上に第1光導波路を形成するために前記シリコンをエッチングすることであって、前記エッチングすることは、入力ポートと出力ポートとの間の第1導波路分岐及び第2導波路分岐に分かれる第1光導波路を形成し、前記エッチングすることは、ギャップによって前記第1導波路分岐から離された入力ポート及び出力ポートを有する第2光導波路をさらに形成する、ことと、
半導体材料の第1の層を前記第2光導波路の前記出力ポートと前記第1光導波路の前記第1導波路分岐との間の前記第1光導波路及び前記第2光導波路上に配置することであって、前記半導体材料の第1の層は、Pドープ半導体材料又はNドープ半導体材料のうちの1つを形成するためにドープされる、ことと、
半導体材料の第2の層を前記半導体材料の第1の層上に配置することであって、前記半導体材料の第2の層は、Pドープ半導体材料又はNドープ半導体材料のうちの他方を形成するためにドープされる、ことと
を含む、光回路デバイスを製造する方法。 - Pドープ半導体材料又はNドープ半導体材料のうちの1つを形成するためにドープされた半導体材料の第1の層の堆積させることは、堆積される前に前記半導体材料をドープすることを含み、Pドープ半導体材料又はNドープ半導体材料のうちの他方を形成するためにドープされた半導体材料の第2の層を堆積させることは、堆積される前に前記半導体材料をドープすることを含む、請求項19に記載の方法。
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