JP6945954B2 - グレーティングカプラシステム及び一体型グレーティングカプラシステム - Google Patents
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Description
2つの光学チップ間の光学結合は、ハイブリッドPICの最も重要な部分を構成する。位置合わせの容易性及び高い結合効率は、非常に重要な因子である。グレーティングカプラは、これらの能力を提供する。
1)シリコン基板とSiO2層の底部との間のブラッグ反射器(異なる屈折率を有する層のペア)。
2)主回折格子の一本一本の少なくとも片側のサブ回折格子。
3)上側SiO2クラッド層の上のシリコンアモルファス層。
4)シリコン基板とSiO2層の底部との間の金属層。
Claims (28)
- 第2の光学チップの導波路に光ビームを結合するために第1の端部及び第2の端部を有し、前記第1の端部から光ビームを受信し、前記第2の端部を通じて前記第2の光学チップに放射する、第1の光学チップの導波路が前記第2の光学チップの上面よりも上方に位置するように構成される、前記第1の光学チップを有するグレーティングカプラシステムであって、
第1の屈折率を有し、前記第1の光学チップ内に位置決めされた基板と、
第2の屈折率を有し、第1の回折格子部を設けられ、前記第1の光学チップ内の前記基板に光学的に接続された第1の回折格子層と、
第3の屈折率を有し、前記第1の光学チップ内の前記第1の回折格子層に光学的に接続された、クラッド層と、
を備え、
前記第1の光学チップから放出される光ビームの放射角は、33度から90度の範囲内に維持するように構成されており、
前記第1の屈折率は、前記第2の屈折率よりも小さく、
前記第2の屈折率は、前記第3の屈折率よりも大きい、
グレーティングカプラシステム。 - 第2の回折格子ピッチを有する第2の回折格子部を設けられ、前記第2の光学チップ内に位置決めされた第2の回折格子層を更に備え、
前記第1の回折格子部は、第1の回折格子ピッチを有し、
前記第1の回折格子ピッチは、前記第2の回折格子ピッチよりも大きく、
前記第1の光学チップは、前記光ビームが入力される入力部を備え、
前記第2の光学チップは、前記光ビームが放射される終端部を備え、
前記第1の回折格子部及び前記第2の回折格子部は、前記入力部から前記終端部への方向において離隔される、請求項1に記載のグレーティングカプラシステム。 - 前記第1の回折格子層は、導波路層を更に備えることで、前記導波路層上の回折格子線を接続する回折格子幾何形状を形成し、厚さdを有する前記導波路層は、前記基板上に配置される、請求項1に記載のグレーティングカプラシステム。
- 前記第1の回折格子層は、線幅w及びピッチΛを有するとともに、線幅w2及び高さd及び第2のピッチΛ2を有するサブ回折格子を更に備え、前記ピッチΛは、前記第2のピッチΛ2よりも大きく、前記サブ回折格子は、前記回折格子線の各々の少なくとも片側に配置される、請求項3に記載のグレーティングカプラシステム。
- 前記ピッチΛは、距離の関数に従って前記第2の光学チップの導波路層上に光ビームを集束させるように、前記第1の光学チップの第1の端部から前記第1の光学チップの第2の端部に変化する、請求項4に記載のグレーティングカプラシステム。
- 前記線幅wと前記ピッチΛとの間の比w/Λは、前記第1の回折格子層からの光ビームの2次回折を削減するために0.5となるように構成される、請求項4に記載のグレーティングカプラシステム。
- 前記第2の端部上に配置された端部反射防止膜を更に備える、請求項5に記載グレーティングカプラシステム。
- 前記端部反射防止膜は、異なる材料を有する少なくとも2つの層からなる、請求項7に記載のグレーティングカプラシステム。
- 前記クラッド層に配置された誘電体膜を更に備える、請求項1に記載のグレーティングカプラシステム。
- 前記クラッド層の前記第3の屈折率n3は、前記基板の前記第1の屈折率n1と同じである、請求項1に記載のグレーティングカプラシステム。
- 前記回折格子線は、前記第2の光学チップの導波路層に光ビームを集束させるように配置された楕円回折格子線である、請求項3に記載のグレーティングカプラシステム。
- 前記第2の光学チップは、前記基板上に配置された第2の導波路層を更に備え、前記第1の回折格子層の前記回折格子線は、前記第2の導波路層の上に離隔して配置されるとともに、前記クラッド層に埋め込まれる、請求項3に記載のグレーティングカプラシステム。
- 前記第1の回折格子層の回折格子線は、前記基板と前記クラッド層との間に離隔して配置される、請求項1に記載のグレーティングカプラシステム。
- 前記基板は、InP基板である、請求項1に記載のグレーティングカプラシステム。
- 第2の光学チップ上に積層される第1の光学チップ上に形成されたグレーティングカプラであって、前記グレーティングカプラは、前記第2の光学チップの導波路に光ビームを結合するために第1の端部及び第2の端部を有し、前記第1の端部から光ビームを受信し、前記第2の端部を通じて前記第2の光学チップに放射し、前記グレーティングカプラは、
第1の屈折率を有し、前記第1の光学チップ内に位置決めされた基板と、
第2の屈折率を有し、第1の回折格子部を設けられ、前記第1の光学チップ内の前記基板に光学的に接続された第1の回折格子層と、
第3の屈折率を有し、前記第1の光学チップ内の前記第1の回折格子層に光学的に接続された、クラッド層と、
を備え、
前記第1の光学チップから放出される光ビームの放射角は、33度から90度の範囲内に維持するように構成されており、
前記第1の屈折率は、前記第2の屈折率よりも小さく、
前記第2の屈折率は、前記第3の屈折率よりも大きい、
グレーティングカプラと、
前記グレーティングカプラの前記第1の端部に、直接又は導波路を通じて接続されたゲイン領域であって、前記ゲイン領域は、
前記グレーティングカプラの基板と同一の基板と、
第1の厚さd1を有する活性層であって、前記活性層は、前記基板上に配置され、前記活性層は、前記グレーティングカプラの前記第1の回折格子層に接続される、活性層と、
前記活性層上に配置されたレーザクラッド層であって、第2の厚さd2を有する前記レーザクラッド層は、前記グレーティングカプラの前記クラッド層に接続される、レーザクラッド層と、
を備える、ゲイン領域と、
を備える、一体型グレーティングカプラシステム。 - 第2の回折格子ピッチを有する第2の回折格子部を設けられ、前記第2の光学チップ内に位置決めされた第2の回折格子層を更に備え、
前記第1の回折格子部は、第1の回折格子ピッチを有し、
前記第1の回折格子ピッチは、前記第2の回折格子ピッチよりも大きく、
前記第1の光学チップは、前記光ビームが入力される入力部を備え、
前記第2の光学チップは、前記光ビームが放射される終端部を備え、
前記第1の回折格子部及び前記第2の回折格子部は、前記入力部から前記終端部への方向において離隔される、請求項15に記載のグレーティングカプラシステム。 - 前記活性層は、多重量子井戸構造部からなる、請求項15に記載の一体型グレーティングカプラシステム。
- 前記第1の回折格子層は、ガイド層を更に備えることで、前記ガイド層上の回折格子線を接続する回折格子幾何形状を形成し、厚さdを有する前記ガイド層は、前記基板上に配置される、請求項15に記載の一体型グレーティングカプラシステム。
- 前記第1の回折格子層は、線幅w2及び高さd及び第2のピッチΛ2を有するサブ回折格子を更に備え、前記回折格子線のピッチΛは、前記第2のピッチΛ2よりも大きく、前記サブ回折格子は、前記回折格子線の各々の少なくとも片側に配置される、請求項18に記載の一体型グレーティングカプラシステム。
- 前記第2の端部上に配置された端部反射防止膜を更に備える、請求項15に記載の一体型グレーティングカプラシステム。
- 前記ゲイン領域は、前記活性層と組み合わされた波長選択反射器を含む、請求項15に記載の一体型グレーティングカプラシステム。
- 前記ゲイン領域は、第1の電極及び第2の電極を更に備え、前記第1の電極は、前記レーザクラッド層に電気的に接続され、前記第2の電極は、前記第1の光学チップの表面又は前記第2の光学チップの表面に電気的に接続される、請求項15に記載の一体型グレーティングカプラシステム。
- 前記第2の光学チップは、Si3N4導波路を含む、請求項15に記載の一体型グレーティングカプラシステム。
- 第2の光学チップ上に積層される第1の光学チップ上に形成されたグレーティングカプラであって、前記グレーティングカプラは、前記第2の光学チップの導波路に光ビームを結合するために第1の端部及び第2の端部を有し、前記第1の端部から光ビームを受信し、前記第2の端部を通じて前記第2の光学チップに放射し、前記グレーティングカプラは、
第1の屈折率を有し、前記第1の光学チップ内に位置決めされた基板と、
第2の屈折率を有し、第1の回折格子部を設けられ、前記第1の光学チップ内の前記基板に光学的に接続された第1の回折格子層と、
第3の屈折率を有し、前記第1の光学チップ内の前記第1の回折格子層に光学的に接続された、クラッド層と、
を備え、
前記第1の光学チップから放出される光ビームの放射角は、33度から90度の範囲内に維持するように構成されており、
前記第1の屈折率は、前記第2の屈折率よりも小さく、
前記第2の屈折率は、前記第3の屈折率よりも大きい、
グレーティングカプラと、
前記グレーティングカプラの前記第1の端部に接続されたレーザ構造部であって、前記レーザ構造部は、
前記グレーティングカプラの基板と同一の基板と、
前記グレーティングカプラに光ビームを放射する活性層であって、前記活性層は、第1の厚さd1及び第5の屈折率n5を有し、前記活性層は、第2の基板上に配置され、前記活性層は、前記グレーティングカプラの前記第1の回折格子層に接続される、活性層と、
前記活性層上に配置されたレーザクラッド層であって、第2の厚さd2及び第6の屈折率n6を有する前記レーザクラッド層は、前記グレーティングカプラの前記クラッド層に接続される、レーザクラッド層と、
前記レーザ構造部を通じて電圧を印加する第1の電極及び第2の電極と、
を備える、レーザ構造部と、
前記グレーティングカプラ及び前記レーザ構造部に搭載された導波路デバイスであって、前記導波路デバイスは、
前記グレーティングカプラ及び前記レーザ構造部の底部に接続された第1のクラッド層であって、前記第1のクラッド層は、第7の屈折率n7を有する、第1のクラッド層と、
第2の回折格子構造部を有する導波路構造部であって、前記第2の回折格子構造部は、前記グレーティングカプラから前記導波路構造部にレーザビームを結合するように、前記導波路構造部の一部に配置された第2の回折格子線を備え、前記導波路構造部は、第8の屈折率n8を有し、前記第1の回折格子層の回折格子線は、第2の線幅w2及び第2の高さd2を有するとともに、第2のピッチΛ2によって配置されており、前記第8の屈折率n8は、第7の屈折率n7よりも大きい、導波路構造部と、
前記導波路構造部に接続された導波路基板であって、前記導波路基板は、第9の屈折率n9を有し、前記第9の屈折率n9は、前記第8の屈折率n8よりも小さい、導波路基板と、
を備える、導波路デバイスと、
を備える、一体型グレーティングカプラシステム。 - 第2の回折格子ピッチを有する第2の回折格子部を設けられ、前記第2の光学チップ内に位置決めされた第2の回折格子層を更に備え、
前記第1の回折格子部は、第1の回折格子ピッチを有し、
前記第1の回折格子ピッチは、前記第2の回折格子ピッチよりも大きく、
前記第1の光学チップは、前記光ビームが入力される入力部を備え、
前記第2の光学チップは、前記光ビームが放射される終端部を備え、
前記第1の回折格子部及び前記第2の回折格子部は、前記入力部から前記終端部への方向において離隔される、請求項24に記載のグレーティングカプラシステム。 - 前記レーザ構造部は、選択可能波長を有する光ビームの部分を抽出するように、第1の波長選択反射器及び第3の電極を更に備え、前記導波路デバイスは、所定の波長を有する光ビームの部分を抽出するように、第2の波長選択反射器及び第2のペア電極を備える、請求項24に記載の一体型グレーティングカプラシステム。
- 前記第1の電極は、前記レーザクラッド層に電気的に接続され、前記第2の電極は、前記第1の光学チップの表面又は前記第2の光学チップの表面に電気的に接続される、請求項24に記載の一体型グレーティングカプラシステム。
- 前記レーザ構造部は、前記第1の波長選択反射器と前記第2の波長選択反射器との間に位相制御領域を更に備え、注入電流、印加逆バイアス電圧、又はヒータによって制御される温度によって光学位相を制御することができる、請求項26に記載の一体型グレーティングカプラシステム。
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