JP7325188B2 - コリメーション構造体が集積されたフォトニックチップ - Google Patents
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Description
‐ 基板が厚さThを有し、光ビームが前面及び背面に直交する軸と角度Θ2を成し、レンズが中心と、前面及び背面と直交し且つその中心を通る中心軸とを有し、レンズの中心軸が、前面及び背面に直交し且つ垂直結合器の中心を通る軸に対して距離Th×tanΘ2だけずらされる;
‐ 基板が有効屈折率n10を有し、光が波長λを有し、垂直結合器によって形成/受信された光ビームがモードサイズDo=2・woを有し、ポストが、Th×2λ/(π・wo×cosΘ2・n10)以上の特徴寸法の二次元アレイを形成する;
‐ 二次元アレイが周期的に繰り返される単位セルを含み、各単位セルが一つのポストを含み、ポストの寸法が一つの基本セルから次の基本セルへとセル毎に変調されている;
‐ レンズがその中心軸周りの円対称性を有し、中心軸から等距離にあるポストが同一サイズのものである;
‐ レンズが、前面及び背面に直交し且つ垂直結合器の中心を通る軸周りの円対称性を有し、その直交軸から等距離にあるポストが同一サイズのものである;
‐ レンズが前面及び背面に直交する対称軸周りの円対称性を有し、対称軸がレンズの中心とレンズの面における垂直結合器の中心の射影との間に位置する点を通り、対称軸から等距離にあるポストが同一サイズのものである;
‐ ポストが平行六面体又は円筒状である;
‐ レンズがフレネルレンズである;
‐ レンズからの光/レンズに向けて光を反射するように背面上に配置されたミラーを更に含む:
‐ 垂直結合器が傾斜ファセット導波路又は表面格子結合器である;
‐ 表面格子結合器が、導光構造体から光を受信して、レンズの方向に12μm未満、好ましくは6μm未満のモードサイズの光ビームを形成/レンズからその光ビームを受信して、導光構造体に光を伝送するように構成されている。
[-n11・sinθ+neff]/λ=1/Λ
ここで、n11は誘電体層11の屈折率であり、neffは導光層12の有効屈折率であり、Λはアレイのピッチである。λについてこの式を微分すると、以下の式が得られる:
dθ/dλ=(1/Λ)(1/n11)
Wsi(0)=P-cd_min 式(NR)
WSi‐max=WSi(X)=P-cd_min
(1)所与のP及びcd_minについて、コリメーション構造体の必要厚さを、x<D/であるか又はx>D/2であるかに応じて、式(3bis)又は式(4bis)に従って決定する;
(2)上記で分かった厚さhから、x<D/2であるか又はx>D/2であるかに応じて、式(3)又は式(4)に従ってコリメーション構造体の厳密なプロファイル(形状)を導き出す。
2 フォトニックチップ
10 基板
11 誘電体層
12 導光層
13 界面層
14 封止層
15 コリメーション構造体、レンズ
16 金属層
121 導光構造体、導波路
122 垂直結合器、表面格子結合器
Claims (13)
- フォトニックチップ(1、2)であって、基板(10)によって支持された導光層(12)と、前記導光層(12)側の前面(F1)と、前記基板(10)側の背面(F2)と、前記背面(F2)のレベルで集積されたデジタルレンズ(15)と、前記導光層中の導光構造体(121)と、前記導光層中の垂直結合器(122)とを含み、前記導光構造体に光学的に結合された前記垂直結合器が、前記導光構造体(121)から光を受信し前記デジタルレンズ(15)の方向に光ビームを形成するように及び/又は前記デジタルレンズ(15)から光ビームを受信して前記導光構造体(121)に光を伝送するように構成されていて、前記デジタルレンズ(15)が、前記背面(F2)に設けられた複数の溝(T1、T2、T3)を含み、前記溝がポスト(M1、M2)の二次元アレイを画定し、各ポストが前記前面及び前記背面に直交する方向において不変な厚さを有し、
前記基板が厚さTh及び有効屈折率n10を有し、前記光ビームが前記前面及び前記背面に垂直な軸と角度Θ2を成し、前記光が波長λを有し、前記垂直結合器によって形成及び/又は受信される光ビームがモードサイズDo=2・woを有し、前記ポストの二次元アレイがTh×2λ/(π・wo×cosΘ2・n10)以上の特徴寸法を有することを特徴とするフォトニックチップ。 - 前記ポストの二次元アレイが周期Pで周期的に繰り返される複数の基本セルを含み、各基本セルが一つのポストを含み、ポストの寸法が一つの基本セルから次の基本セルへと変調されている、請求項1に記載のフォトニックチップ。
- 前記周期Pがλ/2未満である、請求項2に記載のフォトニックチップ。
- 前記デジタルレンズが中心(C15)と、前記前面及び前記背面に直交し且つ該デジタルレンズの中心を通る中心軸(Am)とを有し、前記デジタルレンズの中心軸(Am)が、前記前面及び前記背面に直交し且つ前記垂直結合器の中心(C122)を通る軸に対して距離Th×tanΘ2だけずらされている、請求項1から3のいずれか一項に記載のフォトニックチップ。
- 前記デジタルレンズが該デジタルレンズの中心軸(Am)周りの円対称性を有し、該中心軸から等距離にある複数のポストが同一のサイズを有する、請求項4に記載のフォトニックチップ。
- 前記デジタルレンズが、前記前面及び前記背面に直交し且つ前記垂直結合器の中心(C122)を通る直交軸周りの円対称性を有し、該直交軸から等距離にある複数のポストが同一のサイズを有する、請求項4に記載にフォトニックチップ。
- 前記デジタルレンズが前記前面及び前記背面に直交する対称軸周りの円対称性を有し、該対称軸が、前記デジタルレンズの中心と前記デジタルレンズの面における前記垂直結合器の中心の射影との間に位置する点を通り、該対称軸から等距離にある複数のポストが同一のサイズを有する、請求項4に記載のフォトニックチップ。
- 前記ポストが平行六面体又は円筒状である、請求項1から7のいずれか一項に記載のフォトニックチップ。
- 前記デジタルレンズが反射性である、請求項1から8のいずれか一項に記載のフォトニックチップ(2)。
- 前記垂直結合器が傾斜ファセット導波路又は表面格子結合器である、請求項1から9のいずれか一項に記載のフォトニックチップ。
- 前記表面格子結合器が、前記導光構造体から光を受信して、前記デジタルレンズの方向に12μm未満のモードサイズの光ビームを形成するように及び/又は前記デジタルレンズから12μm未満のモードサイズの光ビームを受信し、前記導光構造体に光を伝送するように構成されている、請求項10に記載のフォトニックチップ。
- 前記表面格子結合器が、前記導光構造体から光を受信して、前記デジタルレンズの方向に6μm未満のモードサイズの光ビームを形成するように及び/又は前記デジタルレンズから6μm未満のモードサイズの光ビームを受信し、前記導光構造体に光を伝送するように構成されている、請求項11に記載のフォトニックチップ。
- 基板(10)によって支持された導光層(12)を含むフォトニックチップ(1、2)を製造するための方法であって、前記フォトニックチップが前面(F1)及び前記基板(10)側の背面(F2)を有し、前記背面上にデジタルレンズ(15)を形成することと、前記導光層中に導光構造体と、前記導光構造体から光を受信して前記デジタルレンズに向けられた光ビームを形成するように構成された垂直結合器とを形成することとを含み、前記デジタルレンズを形成することが、前記背面に複数の溝(T1、T2、T3)をエッチングすることを含み、前記溝がポスト(M1、M2)の二次元アレイを画定し、各ポストが前記前面及び前記背面に直交する方向において不変な厚さを有し、
前記基板が厚さTh及び有効屈折率n10を有し、前記光ビームが前記前面及び前記背面に垂直な軸と角度Θ2を成し、前記光が波長λを有し、前記垂直結合器によって形成及び/又は受信される光ビームがモードサイズDo=2・woを有し、前記ポストの二次元アレイがTh×2λ/(π・wo×cosΘ2・n10)以上の特徴寸法を有することを特徴とする方法。
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