JP6514326B2 - グレーティングの構造及びこれを備えたグレーティングカプラの製造方法 - Google Patents
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Description
βq=β0+qK (式1)
である。但し、Λを回折格子の周期とし、K=2π/Λで、qは放射光の次数(0、±1、±2、・・・)に相当する値である。
ncsinθ=N+qλ/Λ (式2)
の関係式より求められる。
Pin=Pup+Pdown+Ptrans+Pref (式3)
の関係にある。
Λ:530〜550nm,
FF(=1−w/Λ):0.3〜0.6,
d:60〜80nm,
D:180〜220nm.
ηup=Pup/Pin (式4)
で与えられる。光結合器としては当然ながら、上方放射効率ηupができるだけ1に近い方が良く、そのためには、(式3)から分かるように、Pupを大きくし、PdownとPtransとPrefをできるだけ小さくするのが良い。
第1の実施例では、図3Aに示すように、導波路からグレーティングに光350が入射する際に、導波路の上部に染み出した光のフィールドが第1の上部クラッド層316の端340に衝突し、散乱損失や反射損失を生じることによって上方放射効率を低下させるという問題が生じることがある。そのような問題を解決できる他の一実施例について次に説明する。
第1実施の形態の場合は、窒化珪素の膜のドライエッチングでオーバーエッチング量が多過ぎると、グレーティングカプラ以外の部分でSOI層が薄くなってしまい、デバイス特性が悪化する懸念があった。これに対して、第2の実施形態ではそのような懸念が無いので、製造工程としては、第2の実施形態の方が第1の実施形態よりも優れている。
101 基板
102 BOX層
116 上部クラッド層
114、214、314、514、814 コア層
230、231 下方散乱光
232、233 上方に散乱される光
240 グレーティングの段差
242 シリコン層
250、350、550、850 光
300、500、800 グレーティングの構造
301、501、801 第2の下部クラッド層
302、502、802 第1の下部クラッド層
316、515、815 第1の上部クラッド層
317、516、816 第2の上部クラッド層
320a、320b、520a、520b、820a、820b 凹凸
340 第1の上部クラッド層の端
517、817 第3の上部クラッド層
818 第4の上部クラッド層
819 第5の上部クラッド層
Claims (9)
- グレーティングカプラ用のグレーティングの構造であって、
周期的な凹凸が形成された上面を有するコア層と、
前記コア層の上面に接する第1の上部クラッド層と、
前記第1の上部クラッド層の上面に接する第2の上部クラッド層と、
前記コア層の下面に接する第1の下部クラッド層と、
を備え、
前記凹凸の凹部は、前記第1の上部クラッド層と同じ材料で満たされており、
前記コア層を成す材料の屈折率は、前記第1の上部クラッド層、前記第2の上部クラッド層及び前記第1の下部クラッド層のうちのいずれの層の材料の屈折率よりも大きく、
前記第1の上部クラッド層の材料の屈折率は、前記第2の上部クラッド層の材料の屈折率よりも大きく、
前記凹凸の凸部の上面から前記第1の上部クラッド層の上面までの厚さが、グレーティングカプラが入出力する光の、前記第1の上部クラッド層を成す材料中での波長の((2m1−1)/4±1/8)倍(m1は正の整数)から前記凹凸の深さの1/2倍を引いた長さの範囲内であることを特徴とするグレーティングの構造。 - グレーティングカプラ用のグレーティングの構造であって、
周期的な凹凸が形成された上面を有するコア層と、
前記コア層の上面に接する第1の上部クラッド層と、
前記第1の上部クラッド層の上面に接する第2の上部クラッド層と、
前記第2の上部クラッド層の上面に接する第3の上部クラッド層と、
前記コア層の下面に接する第1の下部クラッド層と、
を備え、
前記凹凸の凹部は、前記第1の上部クラッド層と同じ材料で満たされており、
前記コア層を成す材料の屈折率は、前記第1の上部クラッド層、前記第3の上部クラッド層及び前記第1の下部クラッド層のうちのいずれの層の材料の屈折率よりも大きく、
前記第2の上部クラッド層の材料の屈折率は、前記第1の上部クラッド層及び前記第3の上部クラッド層のうちのいずれの層の材料の屈折率よりも大きく、
前記凹凸の凸部の上面から前記第1の上部クラッド層の上面までの厚さが、グレーティングカプラが入出力する光の、前記第1の上部クラッド層を成す材料中での波長の(m2/2±1/8)倍(m 2 は正の整数)から前記凹凸の深さの1/2倍を引いた長さの範囲内であり、
前記第2の上部クラッド層の厚さが、グレーティングカプラが入出力する光の、前記第2の上部クラッド層を成す材料中での波長の((2m3−1)/4±1/8)倍(m3は正の整数)であることを特徴とするグレーティングの構造。 - 前記凹凸の凹部の底面から前記コア層の下面までの距離が、前記コア層を成す材料中での光の波長の(1/2±1/8)倍から前記凹部の深さの1/2倍を引いた長さの範囲内にあることを特徴とする請求項1または2に記載のグレーティングの構造。
- 前記第1の下部クラッド層の厚さが、グレーティングカプラが入出力する光の、前記第1の下部クラッド層を成す材料中での波長の((2m4−1)/4±1/8)倍(m4は正の整数)であることを特徴とする、請求項1または2に記載のグレーティングの構造。
- 前記凹凸の深さは、グレーティングカプラが入出力する光の、前記コア層を成す材料中での波長の1/8倍以下であることを特徴とする請求項1または2に記載のグレーティングの構造。
- 前記第1の上部クラッド層の材料が窒化珪素または酸化窒化珪素または珪素であることを特徴とする請求項1に記載のグレーティングの構造。
- 前記第2の上部クラッド層の材料が窒化珪素または酸化窒化珪素であることを特徴とする請求項2に記載のグレーティングの構造。
- グレーティングカプラを製造する方法であって、
作製すべきグレーティングの凹部に対応する部分が開口したフォトレジストパターンを、第1の下部クラッド層の上のコア層の上に形成するステップと、
該フォトレジストパターンをマスクとして、前記コア層の表面をエッチングして、グレーティングの凹凸を形成するステップと、
残ったフォトレジストを除去するステップと、
作製すべきグレーティングカプラの形状に対応するフォトレジストパターンを前記コア層の上に形成するステップと、
前記第1の下部クラッド層の表面まで前記コア層のドライエッチングを行うステップと、
残ったフォトレジストを除去するステップと、
第1の上部クラッド層を前記コア層の上に堆積するステップと、
前記グレーティングの凹凸部に対応する部分を覆うフォトレジストパターンを前記第1の上部クラッド層の上に形成するステップと、
該フォトレジストパターンをマスクとして、前記第1の上部クラッド層をドライエッチングし、前記グレーティングの凹凸部の上に前記第1の上部クラッド層が残るようにするステップと、
残ったフォトレジストを除去するステップと、
第2の上部クラッド層を前記第1の上部クラッド層及び前記コア層の上に堆積するステップと、
を含み、
前記コア層を成す材料の屈折率は、前記第1の上部クラッド層、前記第2の上部クラッド層及び前記第1の下部クラッド層のうちのいずれの層の材料の屈折率よりも大きく、
前記第1の上部クラッド層の材料の屈折率は、前記第2の上部クラッド層の材料の屈折率よりも大きく、
前記凹凸の凸部の上面から前記第1の上部クラッド層の上面までの厚さが、グレーティングカプラが入出力する光の、前記第1の上部クラッド層を成す材料中での波長の((2m1−1)/4±1/8)倍(m 1 は正の整数)から前記凹凸の深さの1/2倍を引いた長さの範囲内であることを特徴とする方法。 - グレーティングカプラを製造する方法であって、
作製すべきグレーティングの凹部に対応する部分が開口したフォトレジストパターンを、第1の下部クラッド層の上のコア層の上に形成するステップと、
該フォトレジストパターンをマスクとして、前記コア層の表面をエッチングして、グレーティングの凹凸を形成するステップと、
残ったフォトレジストを除去するステップと、
作製すべきグレーティングカプラの形状に対応するフォトレジストパターンを前記コア層の上に形成するステップと、
前記第1の下部クラッド層の表面まで前記コア層のドライエッチングを行うステップと、
残ったフォトレジストを除去するステップと、
第1の上部クラッド層を前記コア層の上に堆積するステップと、
第2の上部クラッド層を前記第1の上部クラッド層の上に堆積するステップと、
前記グレーティングの凹凸部に対応する部分を覆うフォトレジストパターンを前記第2の上部クラッド層の上に形成するステップと、
該フォトレジストパターンをマスクとして、前記第2の上部クラッド層をドライエッチングし、前記グレーティングの凹凸部の上に前記第2の上部クラッド層が残るようにするステップと、
残ったフォトレジストを除去するステップと、
第3の上部クラッド層を前記第1の上部クラッド層及び前記第2の上部クラッド層の上に堆積するステップと、
を含み、
前記コア層を成す材料の屈折率は、前記第1の上部クラッド層、前記第2の上部クラッド層、前記第3の上部クラッド層及び前記第1の下部クラッド層のうちのいずれの層の材料の屈折率よりも大きく、
前記第2の上部クラッド層の材料の屈折率は、前記第1の上部クラッド層及び前記第3の上部クラッド層のうちのいずれの層の材料の屈折率よりも大きく、
前記凹凸の凸部の上面から前記第1の上部クラッド層の上面までの厚さが、グレーティングカプラが入出力する光の、前記第1の上部クラッド層を成す材料中での波長の
(m2/2±1/8)倍(m2は正の整数)から前記凹凸の深さの1/2倍を引いた長さの範囲内であり、
前記第2の上部クラッド層の厚さが、グレーティングカプラが入出力する光の、前記第2の上部クラッド層を成す材料中での波長の((2m3−1)/4±1/8)倍(m3は正の整数)であることを特徴とする方法。
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