KR20010113769A - 평면형 광 도파로 디바이스 및 제작 방법 - Google Patents
평면형 광 도파로 디바이스 및 제작 방법 Download PDFInfo
- Publication number
- KR20010113769A KR20010113769A KR1020017011876A KR20017011876A KR20010113769A KR 20010113769 A KR20010113769 A KR 20010113769A KR 1020017011876 A KR1020017011876 A KR 1020017011876A KR 20017011876 A KR20017011876 A KR 20017011876A KR 20010113769 A KR20010113769 A KR 20010113769A
- Authority
- KR
- South Korea
- Prior art keywords
- processing element
- optical signal
- waveguide structure
- semiconductor component
- semiconductor
- Prior art date
Links
- 230000003287 optical effect Effects 0.000 title claims abstract description 41
- 238000004519 manufacturing process Methods 0.000 title description 11
- VYPSYNLAJGMNEJ-UHFFFAOYSA-N Silicium dioxide Chemical compound O=[Si]=O VYPSYNLAJGMNEJ-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims abstract description 50
- 238000012545 processing Methods 0.000 claims abstract description 45
- 239000000377 silicon dioxide Substances 0.000 claims abstract description 25
- 239000004065 semiconductor Substances 0.000 claims description 54
- 238000000034 method Methods 0.000 claims description 35
- 229910021417 amorphous silicon Inorganic materials 0.000 claims description 13
- 239000000463 material Substances 0.000 claims description 13
- 238000010521 absorption reaction Methods 0.000 claims description 10
- 238000000623 plasma-assisted chemical vapour deposition Methods 0.000 claims description 9
- XUIMIQQOPSSXEZ-UHFFFAOYSA-N Silicon Chemical compound [Si] XUIMIQQOPSSXEZ-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims description 8
- 239000000758 substrate Substances 0.000 claims description 8
- 229910052710 silicon Inorganic materials 0.000 claims description 7
- 239000010703 silicon Substances 0.000 claims description 7
- 229910021420 polycrystalline silicon Inorganic materials 0.000 claims description 6
- JRPBQTZRNDNNOP-UHFFFAOYSA-N barium titanate Chemical compound [Ba+2].[Ba+2].[O-][Ti]([O-])([O-])[O-] JRPBQTZRNDNNOP-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims description 3
- 229910002113 barium titanate Inorganic materials 0.000 claims description 3
- 230000005540 biological transmission Effects 0.000 claims description 3
- 230000015572 biosynthetic process Effects 0.000 claims description 3
- 239000002245 particle Substances 0.000 claims description 3
- 230000001902 propagating effect Effects 0.000 claims description 3
- BLRPTPMANUNPDV-UHFFFAOYSA-N Silane Chemical compound [SiH4] BLRPTPMANUNPDV-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims description 2
- 238000005253 cladding Methods 0.000 claims description 2
- 238000002425 crystallisation Methods 0.000 claims description 2
- 230000008025 crystallization Effects 0.000 claims description 2
- QUZPNFFHZPRKJD-UHFFFAOYSA-N germane Chemical compound [GeH4] QUZPNFFHZPRKJD-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims description 2
- 229910052986 germanium hydride Inorganic materials 0.000 claims description 2
- 229910052990 silicon hydride Inorganic materials 0.000 claims description 2
- 239000007787 solid Substances 0.000 claims description 2
- 230000000694 effects Effects 0.000 description 6
- 230000008859 change Effects 0.000 description 5
- 238000000151 deposition Methods 0.000 description 3
- 238000005516 engineering process Methods 0.000 description 3
- 238000003475 lamination Methods 0.000 description 3
- 206010034972 Photosensitivity reaction Diseases 0.000 description 2
- 230000004888 barrier function Effects 0.000 description 2
- 230000008901 benefit Effects 0.000 description 2
- 238000004891 communication Methods 0.000 description 2
- 230000008021 deposition Effects 0.000 description 2
- 229910052732 germanium Inorganic materials 0.000 description 2
- 230000010354 integration Effects 0.000 description 2
- 230000010363 phase shift Effects 0.000 description 2
- 230000036211 photosensitivity Effects 0.000 description 2
- 230000008569 process Effects 0.000 description 2
- 230000003595 spectral effect Effects 0.000 description 2
- 229910052581 Si3N4 Inorganic materials 0.000 description 1
- LEVVHYCKPQWKOP-UHFFFAOYSA-N [Si].[Ge] Chemical group [Si].[Ge] LEVVHYCKPQWKOP-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- 239000006117 anti-reflective coating Substances 0.000 description 1
- 238000006243 chemical reaction Methods 0.000 description 1
- 239000003795 chemical substances by application Substances 0.000 description 1
- 229910021419 crystalline silicon Inorganic materials 0.000 description 1
- 230000007547 defect Effects 0.000 description 1
- 238000005530 etching Methods 0.000 description 1
- 239000000835 fiber Substances 0.000 description 1
- 238000001914 filtration Methods 0.000 description 1
- GNPVGFCGXDBREM-UHFFFAOYSA-N germanium atom Chemical compound [Ge] GNPVGFCGXDBREM-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- 230000001939 inductive effect Effects 0.000 description 1
- 238000003780 insertion Methods 0.000 description 1
- 230000037431 insertion Effects 0.000 description 1
- 230000003993 interaction Effects 0.000 description 1
- 230000007246 mechanism Effects 0.000 description 1
- 239000011259 mixed solution Substances 0.000 description 1
- 238000012986 modification Methods 0.000 description 1
- 230000004048 modification Effects 0.000 description 1
- 230000006798 recombination Effects 0.000 description 1
- 238000005215 recombination Methods 0.000 description 1
- 235000012239 silicon dioxide Nutrition 0.000 description 1
- HQVNEWCFYHHQES-UHFFFAOYSA-N silicon nitride Chemical compound N12[Si]34N5[Si]62N3[Si]51N64 HQVNEWCFYHHQES-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- 239000002210 silicon-based material Substances 0.000 description 1
- 239000000243 solution Substances 0.000 description 1
- 230000002195 synergetic effect Effects 0.000 description 1
- 238000003786 synthesis reaction Methods 0.000 description 1
- 239000010409 thin film Substances 0.000 description 1
Classifications
-
- G—PHYSICS
- G02—OPTICS
- G02B—OPTICAL ELEMENTS, SYSTEMS OR APPARATUS
- G02B6/00—Light guides; Structural details of arrangements comprising light guides and other optical elements, e.g. couplings
- G02B6/02—Optical fibres with cladding with or without a coating
-
- G—PHYSICS
- G02—OPTICS
- G02F—OPTICAL DEVICES OR ARRANGEMENTS FOR THE CONTROL OF LIGHT BY MODIFICATION OF THE OPTICAL PROPERTIES OF THE MEDIA OF THE ELEMENTS INVOLVED THEREIN; NON-LINEAR OPTICS; FREQUENCY-CHANGING OF LIGHT; OPTICAL LOGIC ELEMENTS; OPTICAL ANALOGUE/DIGITAL CONVERTERS
- G02F1/00—Devices or arrangements for the control of the intensity, colour, phase, polarisation or direction of light arriving from an independent light source, e.g. switching, gating or modulating; Non-linear optics
- G02F1/01—Devices or arrangements for the control of the intensity, colour, phase, polarisation or direction of light arriving from an independent light source, e.g. switching, gating or modulating; Non-linear optics for the control of the intensity, phase, polarisation or colour
- G02F1/015—Devices or arrangements for the control of the intensity, colour, phase, polarisation or direction of light arriving from an independent light source, e.g. switching, gating or modulating; Non-linear optics for the control of the intensity, phase, polarisation or colour based on semiconductor elements having potential barriers, e.g. having a PN or PIN junction
- G02F1/025—Devices or arrangements for the control of the intensity, colour, phase, polarisation or direction of light arriving from an independent light source, e.g. switching, gating or modulating; Non-linear optics for the control of the intensity, phase, polarisation or colour based on semiconductor elements having potential barriers, e.g. having a PN or PIN junction in an optical waveguide structure
-
- G—PHYSICS
- G02—OPTICS
- G02B—OPTICAL ELEMENTS, SYSTEMS OR APPARATUS
- G02B6/00—Light guides; Structural details of arrangements comprising light guides and other optical elements, e.g. couplings
- G02B6/10—Light guides; Structural details of arrangements comprising light guides and other optical elements, e.g. couplings of the optical waveguide type
- G02B6/12—Light guides; Structural details of arrangements comprising light guides and other optical elements, e.g. couplings of the optical waveguide type of the integrated circuit kind
- G02B6/13—Integrated optical circuits characterised by the manufacturing method
- G02B6/132—Integrated optical circuits characterised by the manufacturing method by deposition of thin films
-
- G—PHYSICS
- G02—OPTICS
- G02F—OPTICAL DEVICES OR ARRANGEMENTS FOR THE CONTROL OF LIGHT BY MODIFICATION OF THE OPTICAL PROPERTIES OF THE MEDIA OF THE ELEMENTS INVOLVED THEREIN; NON-LINEAR OPTICS; FREQUENCY-CHANGING OF LIGHT; OPTICAL LOGIC ELEMENTS; OPTICAL ANALOGUE/DIGITAL CONVERTERS
- G02F1/00—Devices or arrangements for the control of the intensity, colour, phase, polarisation or direction of light arriving from an independent light source, e.g. switching, gating or modulating; Non-linear optics
- G02F1/01—Devices or arrangements for the control of the intensity, colour, phase, polarisation or direction of light arriving from an independent light source, e.g. switching, gating or modulating; Non-linear optics for the control of the intensity, phase, polarisation or colour
- G02F1/21—Devices or arrangements for the control of the intensity, colour, phase, polarisation or direction of light arriving from an independent light source, e.g. switching, gating or modulating; Non-linear optics for the control of the intensity, phase, polarisation or colour by interference
- G02F1/225—Devices or arrangements for the control of the intensity, colour, phase, polarisation or direction of light arriving from an independent light source, e.g. switching, gating or modulating; Non-linear optics for the control of the intensity, phase, polarisation or colour by interference in an optical waveguide structure
- G02F1/2257—Devices or arrangements for the control of the intensity, colour, phase, polarisation or direction of light arriving from an independent light source, e.g. switching, gating or modulating; Non-linear optics for the control of the intensity, phase, polarisation or colour by interference in an optical waveguide structure the optical waveguides being made of semiconducting material
-
- G—PHYSICS
- G02—OPTICS
- G02B—OPTICAL ELEMENTS, SYSTEMS OR APPARATUS
- G02B6/00—Light guides; Structural details of arrangements comprising light guides and other optical elements, e.g. couplings
- G02B6/10—Light guides; Structural details of arrangements comprising light guides and other optical elements, e.g. couplings of the optical waveguide type
- G02B6/12—Light guides; Structural details of arrangements comprising light guides and other optical elements, e.g. couplings of the optical waveguide type of the integrated circuit kind
- G02B2006/12035—Materials
- G02B2006/12061—Silicon
-
- G—PHYSICS
- G02—OPTICS
- G02B—OPTICAL ELEMENTS, SYSTEMS OR APPARATUS
- G02B6/00—Light guides; Structural details of arrangements comprising light guides and other optical elements, e.g. couplings
- G02B6/10—Light guides; Structural details of arrangements comprising light guides and other optical elements, e.g. couplings of the optical waveguide type
- G02B6/12—Light guides; Structural details of arrangements comprising light guides and other optical elements, e.g. couplings of the optical waveguide type of the integrated circuit kind
- G02B2006/12083—Constructional arrangements
- G02B2006/12097—Ridge, rib or the like
-
- G—PHYSICS
- G02—OPTICS
- G02B—OPTICAL ELEMENTS, SYSTEMS OR APPARATUS
- G02B6/00—Light guides; Structural details of arrangements comprising light guides and other optical elements, e.g. couplings
- G02B6/10—Light guides; Structural details of arrangements comprising light guides and other optical elements, e.g. couplings of the optical waveguide type
- G02B6/12—Light guides; Structural details of arrangements comprising light guides and other optical elements, e.g. couplings of the optical waveguide type of the integrated circuit kind
- G02B2006/12166—Manufacturing methods
- G02B2006/12176—Etching
-
- G—PHYSICS
- G02—OPTICS
- G02B—OPTICAL ELEMENTS, SYSTEMS OR APPARATUS
- G02B6/00—Light guides; Structural details of arrangements comprising light guides and other optical elements, e.g. couplings
- G02B6/10—Light guides; Structural details of arrangements comprising light guides and other optical elements, e.g. couplings of the optical waveguide type
- G02B6/12—Light guides; Structural details of arrangements comprising light guides and other optical elements, e.g. couplings of the optical waveguide type of the integrated circuit kind
- G02B2006/12166—Manufacturing methods
- G02B2006/12195—Tapering
-
- G—PHYSICS
- G02—OPTICS
- G02B—OPTICAL ELEMENTS, SYSTEMS OR APPARATUS
- G02B6/00—Light guides; Structural details of arrangements comprising light guides and other optical elements, e.g. couplings
- G02B6/24—Coupling light guides
- G02B6/26—Optical coupling means
- G02B6/30—Optical coupling means for use between fibre and thin-film device
- G02B6/305—Optical coupling means for use between fibre and thin-film device and having an integrated mode-size expanding section, e.g. tapered waveguide
Landscapes
- Physics & Mathematics (AREA)
- Nonlinear Science (AREA)
- General Physics & Mathematics (AREA)
- Optics & Photonics (AREA)
- Engineering & Computer Science (AREA)
- Microelectronics & Electronic Packaging (AREA)
- Optical Integrated Circuits (AREA)
- Optical Modulation, Optical Deflection, Nonlinear Optics, Optical Demodulation, Optical Logic Elements (AREA)
- Optical Couplings Of Light Guides (AREA)
Abstract
광신호를 처리하기 위한 디바이스로서, 상기 디바이스는 상기 광신호가 전파하는 평면형 실리카에 기초한 도파로 구조와 함께 모놀리식으로 집적된 처리 엘리먼트를 포함한다.
Description
광회로의 활용은 고 대역폭 통신신호의 전송에서 점차 중요해지고 있다. 또한, 고속 스위칭, 파장 선택 및 필터링은 모든 광학 조밀 파장 분할 다중화(DWDM) 네트워크의 필수적인 구성요소가 되고 있다. 그러한 디바이스는 제조하기에 매우 복잡하며 비용이 많이 든다.
DWDM 시스템의 핵심에서 매우 중요한 또 다른 광 디바이스는 멀티 파장 트랜스미터이다. 멀티 파장 트랜스미터로 이용 가능한 것은 낮은 처프(chirp)와 더 큰 파장 안정성 및 제어를 제공하는 외부 공동(cavity) 실리카에 기초한 레이저 모듈에 근거한 것이다. 불행히도, 그러한 디바이스는 종종 최소 변조 능력을 갖는다. 고러한 모듈에서 광신호 변조 기능의 바람직한 포함은 그들의 성능을 강화시키며 제조 비용 효용성을 증가시킨다.
반도체에서 공지된 캐리어 주사/흡수 효과는 스위칭/변조가 나노초 (nanoseconds)이하의 요구된 시간 스케일로 수행되도록 허용한다. 반도체 기능을통합하는 현존하는 디바이스는 통상적으로 높은 성장온도를 수반하는 에피택시얼하게 성장되거나, 또는 단결정질 반도체 기판에서 제조된다. 높은 변조/스위칭 성능을 갖는 반면에, 그러한 디바이스는 제조하는데 비교적 비싸며, 반도체 도파로 재료의 활용 때문에 높은 삽입 손실을 받으며, 누화(cross talk)를 받으며, 파장 채널의 수가 제한된다.
최근, 스위칭을 수행하는 집적 반도체 광 증폭기(SOA) 게이트가 신호 루팅(routing)과 섬유 상호접속을 위해 사용되는 실리카에 기초한 도파로를 지닌 플랫폼 상에 집적되는 혼합 해결책이 제안되었다. 이러한 해결책은 다양한 실리카에 기초한 도파로를 지닌 반도체에서 빠른 스위칭을 갖는 이점을 겸비하고는 있지만, SOA 게이트는 단독 칩상에 제조될 필요가 있으며, 그리고 나서 모듈 내에 조립되고 배치 및 와이어 본딩이 필요하기 때문에, 대량 제조가능성과 비용의 견지에서는 여전히 이상적이지 못하다.
본 발명은 광 신호 처리를 위한 평면형 광 도파로 디바이스 및 그 제작에 관련된다.
도 1은 본 발명의 원리에 따라 제조된 디바이스를 도시한다.
도 2는 마흐-첸더(Mach-Zehnder) 배치로 도 1의 디바이스를 통합하는 공정을 도시한다.
본 발명은 광 신호 처리를 위한 디바이스를 제공하며, 상기 디바이스는 광 신호가 전파되는 평면형 실리카에 기초한 도파로 구조와 함께 모놀리식으로 집적된 처리 엘리먼트를 포함한다.
실제로, 처리 엘리먼트는 처리 엘리먼트의 굴절률이 광 신호의 변조를 이루기 위하여 변경 가능하도록 배치될 수 있다.
실제로, 처리 엘리먼트는 도파로 구조의 부분 내에 광 신호의 적어도 하나의 광 모드를 위한 효과적인 굴절률이 처리 엘리먼트의 부분의 굴절률에 의존하도록배치될 수 있다.
실제로, 처리 엘리먼트는 광 신호상의 광 신호 처리를 수행하기 위하여 배치될 수 있다.
처리 엘리먼트는 반도체 컴포넌트를 포함한다. 반도체 컴포넌트는 실리콘을 포함할 수 있다. 반도체 컴포넌트는 수소화 비결정질 실리콘을 포함한다. 이와는 달리, 반도체 컴포넌트는 다결정질 실리콘을 포함한다.
이와는 달리, 처리 엘리먼트는 광 신호를 변조하기 위한 전자-광학 재료를 포함한다. 재료는 높은 X2를 갖는다. 한 실시예에서, 재료는 바륨 티탄산염을 포함한다.
처리 엘리먼트와 도파로 구조사이의 광 모드 전송과 관련된 광 신호 손실이 감소되도록 처리 엘리먼트와 도파로 구조의 기하학적 모양과 공간적 관계가 선택될 수 있다.
실제로, 처리 엘리먼트는 광 신호의 적어도 일부를 대응하는 전기적 신호로 변환하도록 배치될 수 있다. 처리 엘리먼트는 반도체 컴포넌트를 포함한다. 반도체 컴포넌트는 광 신호의 파장에서 감광도를 나타내기 위하여 선택된 밴드갭을 갖는다. 반도체 컴포넌트는 수소화 실리콘 및 수소화 게르마늄을 포함한다.
도파로 구조 및 처리 엘리먼트는 처리 엘리먼트를 위한 전기 회로를 포함하는 기판상에 모놀리식으로 집적된다. 기판은 실리콘 웨이퍼를 포함한다.
본 발명은 평면형 실리카에 기초한 도파로 구조와 함께 처리 엘리먼트를 모놀리식으로 집적하는 방법을 제공하는 것으로 달리 정의될 수 있다.
본 방법은 실리카에 기초한 도파로 구조를 형성하기 위하여 공동 캐소드(hollow cathode) 플라즈마 강화 화학 증착(PECVD)을 활용하는 단계를 포함한다.
실리카에 기초한 도파로 구조의 적어도 일부는 처리 엘리먼트를 형성한 수에 형성될 수 있다.
본 방법은 반도체 처리 엘리먼트를 형성하기 위하여 비결정질 실리콘의 고체상태 결정화의 단계를 포함한다.
본 방법은 반도체 처리 엘리먼트의 형성을 위하여 수소화 비결정질 실리콘을 적층하기 위해 PECVD를 활용하는 단계를 포함한다.
본 방법은 처리 엘리먼트를 모놀리식으로 집적하는 단계의 부분으로서 도파로 구조의 클래딩 층의 일부를 제거하는 단계를 포함한다.
본 발명의 범주 내에 있는 다른 형태가 있더라도, 이제 본 발명의 바람직한 형태가 이하의 도면을 참조로 상술될 것이다.
바람직한 실시예에서, 실리카에 기초한 도파로와 반도체 캐리어 주사/흡수 엘리먼트는 모놀리식으로 집적된다. 배치(batch) 처리 기술이 제조 공정내내 활용될 수 있기 때문에, 대안적인 혼합 집적과 비교하여 상당한 비용 절감을 가져온다.
이제 도 1에 대하여 설명하면, 기판(2)상에 형성된 예시적인 디바이스(1)의 횡단면이 도시되며, 본 실시예에서 박막 비결정질 실리콘, 다결정질 실리콘 또는 실리콘/게르마늄 p-i-n 구조를 포함하는 반도체 컴포넌트(7)를 활용한다. 광신호를 전기 신호로 변환하기 위하여 도파로(4)내의 광신호의 대량 및 신속한 위상/진폭 변조가 자유 캐리어 주사/흡수 메커니즘을 통하거나 또는 실리콘-게르마늄 구조의 경우에 성취될 수 있도록 실리카에 기초한 채널 도파로 구조(40)내에 통합된다.
비결정질 실리콘 구조의 활용을 통하여, 동작 속도는 증가될 수 있는데, 그 이유는 비결정질 재료내의 캐리어 수명 시간이 본질적으로 작기 때문이다. 또한, 변화 가능한 입자 크기를 갖는 다결정질 실리콘의 사용은 동작 전류를 감소시키기 위한 반도체 질(즉, 결함 밀도와 재결합 비율)과 고속 변조를 성취하기 위한 캐리어 수명 시간사이의 존속 가능한 타협점을 찾기 위한 추가적인 장치를 제공한다. 일반적으로 입자 크기가 증가하게 되면, 다결정질 실리콘의 특성은 결정질 실리콘의 특성이나 그와 반대의 특성에 가까워진다. 전체적으로, 반도체 재료의 변조속도는 실리카에 기초한 디바이스의 고 기능성과 성능과 결합하기 때문에, 이는 DWDM 변조된 소스의 제조를 위한 매우 뛰어난 기술을 허용한다.
본 발명의 한 실시예에서, 실리카에 기초한 도파로속에 비결정질 반도체의 통합은 저온 실리카 적층 기술의 사용을 통하여 성취될 수 있다는 것이 인식되었다. 고온은 재료의 반도체 특성과 p-i-n 캐리어 주사 구조를 파괴한다. 확인된 적당한 적층 기술중 한 형태는 CM. Horwitz, S. Boronkay, R. Gross와 K.E. Davies의 PCT/AU/96/00563호인 "감광 도파로의 제작을 위한 방법 및 장치"에 개시되어 있으며, 저온 공동 캐소드-플라즈마 강화 화학 증착(HS-PECVD) 공정을 개시하는 J. Vac. Sci technology AG의 페이지 1837내지 1884(1998년)까지의 "공동 캐소드 에칭 및 증착"이다.
반도체 컴포넌트는 이하의 예시적인 방법에 의해 비결정질 실리콘 내에 p-i-n 구조로서 형성될 수 있으며, 상기 예시적인 방법은 S. Guba, X. Xu, J. Yang 과 A. Banerjee의 "고 증착비율 비결정질 실리콘에 기초한 다중접합 솔라 셀"(Appl. Phys. Lett. 66(5), pp 595-597, 1995)이다.
도 1에서 제조된 디바이스가 도시되며, 반도체 컴포넌트(7)와 상호작용하는 실리카에 기초한 채널 도파로 구조(40)의 코어(4)내에서 빛이 전파하며, 반도체 컴포넌트는 코어(4) 내부에 통합되거나 코어에 충분히 근접하게 위치함으로써, 도파로의 기본적인 광학 모드의 효율적인 굴절률이 실리카층(3, 4, 5)의 굴절률과 반도체 컴포넌트(7)의 굴절률에 의해 결정된다.
반도체의 굴절률이 전기 신호를 전극(8, 9)에 인가함으로써 캐리어 주사에 의해 변화될 때, 반도체 근처의 실리카에 기초한 도파로내에서 전파하는 기본적인 모드의 효율적인 굴절률도 변화된다. 이는 예를 들면, 마흐-첸더 구성에서 유도된 위상 변이를 사용함으로써 매우 빠른(반도체내에서 소수 캐리어 수명시간의 시간 스케일 상에서) 변조 또는 스위칭을 위해 활용될 수 있다.
도 2는 시스템 내에서 2개의 암 마흐-첸더중 하나의 암의 코어(42)상에 반도체 층(47)이 형성되는 예시적인 마흐-첸더 배치를 도시한다. 반도체(47)를 사용함으로써, 암(42)의 일부의 굴절률은 출력 암(11, 13)사이의 강도 변조를 가져오는 위상 변이를 생성하도록 암(10)에 관하여 변조된다.
더욱이, 기초 모드의 효율적인 굴절률내의 변화를 활용하기 위한 다른 응용예가 착수될 수 있다. 예를 들면, 굴절률내의 변화는 모드 굴절률 변화가 반도체 층의 존재에 의해 유도되는 실리카에 기초한 도파로의 영역 내에 형성된 브래그 회절격자의 피크 스펙트럼 위치를 변화시키기 위하여 활용될 수 있다. 피크 스펙트럼 위치의 변이는 신호의 큰 변조나 상이한 파장 사이의 선택을 제공할 수 있다.
그러나, 다른 응용예에서, 다중모드 간섭(MMI) 디바이스 또는 도파로 배열 회절격자(WAG)의 다중모드 영역내의 반도체에 의해 유도된 굴절률 변화는 상이한 출력 포트 사이의 신속한 파장 스위칭을 위해 사용될 수 있다.
굴절률내의 신속한 변화를 제공하는 반도체내의 캐리어 주사 효과에 덧붙여, 자유 캐리어 흡수 효과는 광 신호 변조 또는 감쇠를 위해 사용될 수도 있다. 이러한 경우에, 구동 전기 신호는 반도체 상호작용 영역의 출력에서 빛의 강도(캐리어 주사내의 위상이 아님)를 결정한다.
그러한 디바이스의 실제적인 구현에서, 채널 도파로의 순수 실리카와 실리카/반도체 영역사이의 단열적인 변화의 문제는 이러한 변화와 관련된 손실을 최소화하기 위하여 바람직하게 조절된다.
실제로, 변조(캐리어 주사 또는 흡수)의 가장 적당한 형태는 예를 들면, 초 고진공(Ultra-High-Vacuum) PECVD 장치로 생산된 비결정질 실리콘 재료를 위하여 실험적으로 결정되어야 한다. 만약 적절한 가열 싱크가 제공되지 않고/또는 동작전류가 낮게 유지되지 않는다면, 캐리어 흡수와 반대되는 캐리어 주사는 더 작은 전력 요구를 갖지만 동시에, (반대방향으로 굴절률을 유도하는) 동시적인 열-광 효과에 의해 오프-세트될 수 있다.
본 발명의 다른 실시예에서, 반도체 컴포넌트는 광 신호를 전기 신호로 변화하여 검출기 기능을 수행하도록 사용될 수 있다. 그러한 목적을 위하여, 반도체 컴포넌트는 광 신호 파장에서 흡수를 나타내도록 설계되고 제작된다.
(반도체 정션 밴드 갭에 의해 결정된) 필수적인 흡수는 반도체 재료의 합성을 변화시킴으로써 만들어질 수 있다. 예를 들면, 순수 비결정질 실리콘에 기초한 p-i-n 구조는 1.5 미크론 통신 파장에서 흡수가 거의 없지만, Ge과 함께 도핑을 하면 밴드 갭을 감소시킬 수 있으며, 적외선내의 필수적인 감광도를 제공할 수 있다.
그러한 집적된 광검출기의 실제적인 구현에서, 크기와 후방 반사와 같은 문제가 다루어져야 한다. 크기는 검출기 용량을 결정할 수 있으며, 차례로 최대 성취가능한 대역폭을 결정한다. 높은 광 전환 효율은 반도체 컴포넌트 크기를 최소화하는 것이 (그럼으로써 대역폭을 증가시킴) 요구될 것이다. 후방 반사의 효과는 유전체(예를 들면, 질화 실리콘)반사 방지 코팅을 사용하거나 또는 반도체 컴포넌트가 형성되는 도파로 말단면을 비스듬히 함으로써 최소화될 수 있다.
검출기 응용을 위한 반도체 컴포넌트는 예를 들면, IEEE Transactions on Electron Devices, 40(4), pp 721-726, 1993에 개시된 Hwang SB, Fang YK, Chen KH, Liu CR, Hwang JD, Chou MH 의 "고이득 IR 광학 검출기를 위한 a-Sic:H 배리어 강화층을 갖는 a-SiH/a-Si, Ge:H 벌크 배리어 광트랜지스터"에 의해 제조될 수 있다.
모듈레이터로서 반도체 컴포넌트의 사용에 기초한 집적된 트랜스미터 모듈을 결합하면, 반도체 컴포넌트의 추가적인 검출기 기능은 중요한 상승적인 효과를 제공할 수 있다. 이는 광학 근거리 통신망을 위한 저가의 트랜시버 제조를 가능하게 한다.
다른 바람직한 실시예에서, 실리콘 기판은 디바이스 구조를 위해 사용되며, 검출기용 모듈레이터나 증폭기 회로를 위한 구동 회로는 집적된 실리카에 기초한 반도체 컴포넌트의 제조 전에 실리콘 기판내에서 제작된다. 이는 배치(batch) IC 기술에 의해 대량 제작된 각각의 단일 칩의 기능성의 증가를 통하여 추가적인 비용 절감을 허용한다. 또한, 실리카에 기초한 평면형 도파로 컴포넌트의 제작을 위한 저온 기술은 본 발명의 실시예의 구현을 허용한다는 것이 인식되었다.
다른 실시예에서, 처리 엘리먼트는 실리카에 기초한 도파로내에서 전파하는 광 신호를 변조하기 위한 전자-광 재료를 포함한다. 재료는 높은 X2(예를 들면, 바륨 티탄산염)를 갖는다.
당해분야의 통상의 지식을 갖는 자는 본 발명의 정신과 범주를 벗어나지 않으면서 많은 변화 및/또는 개조가 행해질 수 있다는 것을 알 수 있을 것이다. 그러므로, 본 실시예는 예시적이며 제한되지 않는 모든 면이 고려될 것이다.
예를 들면, 다른 적층 기술이 졸-겔 적층기술을 포함하는 실리카에 기초한 도파로를 위해 사용될 수 있다.
Claims (24)
- 광신호를 전파하는 평면형 실리카에 기초한 도파로와 함께 모놀리식으로 집적된 처리 엘리먼트를 포함하는 것을 특징으로 하는 광신호 처리를 위한 디바이스.
- 제 1항에 있어서,상기 처리 엘리먼트의 일부 굴절률이 광신호의 변조를 달성하기 위하여 변경 가능한 방식으로 상기 처리 엘리먼트가 배치되는 것을 특징으로 하는 광신호 처리를 위한 디바이스.
- 제 1항 또는 제 2항에 있어서,도파로 구조의 부분 내에서 광신호의 적어도 하나의 광학 모드를 위한 효율적인 굴절률이 처리 엘리먼트의 일부의 굴절률에 의존하는 방식으로 상기 처리 엘리먼트가 배치되는 것을 특징으로 하는 광신호 처리를 위한 디바이스.
- 제 1항 내지 제 3항중 어느 한 항에 있어서,상기 처리 엘리먼트는 상기 광신호상의 광신호 처리를 수행하기 위해 배치되는 것을 특징으로 하는 광신호 처리를 위한 디바이스.
- 제 1항 내지 제 4항중 어느 한 항에 있어서,상기 처리 엘리먼트는 광신호를 변조하기 위한 전자-광 재료를 포함하는 것을 특징으로 하는 광신호 처리를 위한 디바이스.
- 제 5항에 있어서,상기 전자-광 재료는 높은 X2를 갖는 것을 특징으로 하는 광신호 처리를 위한 디바이스.
- 제 6항에 있어서,상기 재료는 바륨 티탄산염을 포함하는 것을 특징으로 하는 광신호 처리를 위한 디바이스.
- 제 1항 내지 제 7항중 어느 한 항에 있어서,상기 처리 엘리먼트는 반도체 컴포넌트를 포함하는 것을 특징으로 하는 광신호 처리를 위한 디바이스.
- 제 8항에 있어서,상기 반도체 컴포넌트는 실리콘을 포함하는 것을 특징으로 하는 광신호 처리를 위한 디바이스.
- 제 9항에 있어서,상기 반도체 컴포넌트는 수소화 비결정질 실리콘을 포함하는 것을 특징으로 하는 광신호 처리를 위한 디바이스.
- 제 9항에 있어서,상기 반도체 컴포넌트는 다결정질 실리콘을 포함하는 것을 특징으로 하는 광신호 처리를 위한 디바이스.
- 제 8항에 있어서,다결정질 실리콘의 입자 크기는 제어 캐리어 수명시간을 조절함으로써 성취가능한 변조 주파수를 제어하는 것을 특징으로 하는 광신호 처리를 위한 디바이스.
- 제 1항 내지 제 12항중 어느 한 항에 있어서,상기 처리 엘리먼트와 도파로 구조 사이의 광학 모드 전송과 관련된 광신호 손실이 감소되도록 상기 처리 엘리먼트와 상기 도파로 구조의 기하학적 모양 및 공간적인 관계가 선택되는 것을 특징으로 하는 광신호 처리를 위한 디바이스.
- 제 1항에 있어서,광신호의 적어도 일부를 대응하는 전기적 신호로 변환시키기 위하여 상기 처리 엘리먼트가 배치되는 것을 특징으로 하는 광신호 처리를 위한 디바이스.
- 제 14항에 있어서,상기 처리 엘리먼트는 반도체 컴포넌트를 포함하는 것을 특징으로 하는 광신호 처리를 위한 디바이스.
- 제 15항에 있어서,상기 반도체 컴포넌트는 상기 광신호의 파장에서 흡수를 나타내도록 선택된 밴드갭을 갖는 것을 특징으로 하는 광신호 처리를 위한 디바이스.
- 제 15항 또는 제 16항에 있어서,상기 반도체 컴포넌트는 수소화 실리콘과 수소화 게르마늄을 포함하는 것을 특징으로 하는 광신호 처리를 위한 디바이스.
- 제 1항 내지 제 17항중 어느 한 항에 있어서,상기 도파로 구조와 상기 처리 엘리먼트는 상기 처리 엘리먼트를 위한 전기 회로를 포함하는 기판상에 모놀리식으로 집적되는 것을 특징으로 하는 광신호 처리를 위한 디바이스.
- 제 18항에 있어서,상기 기판은 실리콘 웨이퍼를 포함하는 것을 특징으로 하는 광신호 처리를 위한 디바이스.
- 실리카에 기초한 도파로 구조를 형성하기 위해 공동(hollow) 캐소드 플라즈마 강화 화학 증착(PECVD)을 활용하는 단계를 포함하는 것을 특징으로 하는 평면형 실리카에 기초한 도파로 구조를 갖는 처리 엘리먼트를 모놀리식으로 집적하는 방법.
- 제 20항에 있어서,상기 실리카에 기초한 도파로 구조의 적어도 일부는 상기 처리 엘리먼트를 형성한 후에 형성되는 것을 특징으로 하는 방법.
- 상기 반도체 처리 엘리먼트을 형성하기 위하여 비결정질 실리콘의 고체 상태 결정화의 단계를 포함하는 것을 특징으로 하는 방법.
- 상기 반도체 처리 엘리먼트의 형성을 위한 수소화 비결정질 실리콘을 적층하기 위하여 PECVD를 활용하는 단계를 포함하는 것을 특징으로 하는 방법.
- 제 20항 내지 제 23항중 어느 한 항에 있어서,상기 처리 엘리먼트를 모놀리식으로 집적하는 단계의 일부로서 상기 도파로 구조의 클래딩 층의 일부를 제거하는 단계를 포함하는 것을 특징으로 하는 방법.
Applications Claiming Priority (3)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| AUPP9307A AUPP930799A0 (en) | 1999-03-18 | 1999-03-18 | Optical planar waveguide device and method of its fabrication |
| AUPP9307 | 1999-03-18 | ||
| PCT/AU2000/000220 WO2000057223A1 (en) | 1999-03-18 | 2000-03-20 | Optical planar waveguide device and method of fabrication |
Publications (1)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| KR20010113769A true KR20010113769A (ko) | 2001-12-28 |
Family
ID=3813504
Family Applications (2)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| KR1020017011876A KR20010113769A (ko) | 1999-03-18 | 2000-03-20 | 평면형 광 도파로 디바이스 및 제작 방법 |
| KR1020017011878A KR20010113770A (ko) | 1999-03-18 | 2000-03-20 | 도파로 구조 및 도파로 구조를 형성하는 방법 |
Family Applications After (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| KR1020017011878A KR20010113770A (ko) | 1999-03-18 | 2000-03-20 | 도파로 구조 및 도파로 구조를 형성하는 방법 |
Country Status (7)
| Country | Link |
|---|---|
| US (1) | US6522799B1 (ko) |
| EP (2) | EP1192490A1 (ko) |
| JP (2) | JP2002540452A (ko) |
| KR (2) | KR20010113769A (ko) |
| AU (1) | AUPP930799A0 (ko) |
| CA (2) | CA2367047A1 (ko) |
| WO (2) | WO2000057223A1 (ko) |
Families Citing this family (19)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| GB9216284D0 (en) * | 1992-07-31 | 1992-09-16 | Erba Carlo Spa | Fluorinated 17beta-substituted 4-aza-5alpha-androstane-3-one derivatives |
| AU2001287139A1 (en) * | 2000-10-10 | 2002-04-22 | Lightcross, Inc | Waveguide having a light drain |
| US6792180B1 (en) | 2001-03-20 | 2004-09-14 | Kotura, Inc. | Optical component having flat top output |
| US6807349B2 (en) * | 2001-09-04 | 2004-10-19 | Michael Bazylenko | Planer waveguide and method of formation |
| WO2003036367A2 (en) * | 2001-10-22 | 2003-05-01 | Massachusetts Institute Of Technology | Light modulation using the franz-keldysh effect |
| US20030210865A1 (en) * | 2002-05-08 | 2003-11-13 | Kjetil Johannessen | Method and apparatus for coupling of optically active devices to a planar lightwave circuit |
| KR100439749B1 (ko) * | 2002-07-29 | 2004-07-12 | 우리로광통신주식회사 | 유도결합형 플라즈마 식각장치를 이용하여 용융 석영계 기판에 광도파로를 제조하는 방법 |
| US6879765B2 (en) * | 2002-09-16 | 2005-04-12 | Intel Corporation | Integrated selectable waveguide for optical networking components |
| US7015479B2 (en) * | 2003-07-31 | 2006-03-21 | Eastman Kodak Company | Digital film grain |
| US8867868B2 (en) | 2006-10-03 | 2014-10-21 | Kabushiki Kaisha Toshiba | Semiconductor integrated circuit |
| JP4438835B2 (ja) | 2007-07-20 | 2010-03-24 | ソニー株式会社 | 高周波信号生成方法および高周波信号生成装置 |
| US8791405B2 (en) * | 2009-12-03 | 2014-07-29 | Samsung Electronics Co., Ltd. | Optical waveguide and coupler apparatus and method of manufacturing the same |
| WO2015089844A1 (zh) | 2013-12-20 | 2015-06-25 | 华为技术有限公司 | 起偏器及偏振调制系统 |
| US9829726B2 (en) | 2014-02-17 | 2017-11-28 | National Institute Of Advanced Industrial Science And Technology | Electro-optical modulator |
| WO2015129039A1 (ja) * | 2014-02-26 | 2015-09-03 | 独立行政法人産業技術総合研究所 | 光半導体装置 |
| IL301886A (en) * | 2017-03-14 | 2023-06-01 | Magic Leap Inc | Waveguides with light absorbing layers and processes for their creation |
| GB2573576B (en) * | 2018-05-11 | 2020-06-10 | Rockley Photonics Ltd | Optoelectronic device and method of manufacturing thereof |
| CN113281919A (zh) * | 2021-05-07 | 2021-08-20 | 三明学院 | 一种新型硅基电光调制器及其制备工艺 |
| CN113253403B (zh) * | 2021-06-17 | 2021-10-29 | 苏州浪潮智能科技有限公司 | 一种光学器件、电子器件和可编程光子集成电路 |
Family Cites Families (13)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| US4787691A (en) * | 1987-03-26 | 1988-11-29 | The United States Of America As Represented By The Secretary Of The Air Force | Electro-optical silicon devices |
| US4886538A (en) * | 1987-07-28 | 1989-12-12 | Polaroid Corporation | Process for tapering waveguides |
| US4997246A (en) * | 1989-12-21 | 1991-03-05 | International Business Machines Corporation | Silicon-based rib waveguide optical modulator |
| DE4120198A1 (de) * | 1991-06-19 | 1992-12-24 | Bosch Gmbh Robert | Integriert optische schaltung |
| CA2101411C (en) * | 1992-08-14 | 2003-06-10 | Jean-Pierre Weber | Tunable optical filter |
| WO1995008787A1 (en) * | 1993-09-21 | 1995-03-30 | Bookham Technology Limited | An electro-optic device |
| JP2865000B2 (ja) * | 1994-10-27 | 1999-03-08 | 日本電気株式会社 | 出力導波路集積半導体レーザとその製造方法 |
| AUPN258095A0 (en) * | 1995-04-21 | 1995-05-18 | Unisearch Limited | Low temperature fabrication of silica-based pecvd channel waveguides |
| AUPN526895A0 (en) * | 1995-09-07 | 1995-09-28 | Unisearch Limited | Improvements in control of refractive index |
| US5841931A (en) * | 1996-11-26 | 1998-11-24 | Massachusetts Institute Of Technology | Methods of forming polycrystalline semiconductor waveguides for optoelectronic integrated circuits, and devices formed thereby |
| US5838870A (en) * | 1997-02-28 | 1998-11-17 | The United States Of America As Represented By The Secretary Of The Air Force | Nanometer-scale silicon-on-insulator photonic componets |
| GB2323450A (en) * | 1997-03-20 | 1998-09-23 | Secr Defence | Optical modulator |
| US6003222A (en) * | 1997-07-10 | 1999-12-21 | Lucent Technologies Inc. | Manufacture of tapered waveguides |
-
1999
- 1999-03-18 AU AUPP9307A patent/AUPP930799A0/en not_active Abandoned
-
2000
- 2000-03-20 KR KR1020017011876A patent/KR20010113769A/ko not_active Application Discontinuation
- 2000-03-20 JP JP2000607039A patent/JP2002540452A/ja active Pending
- 2000-03-20 WO PCT/AU2000/000220 patent/WO2000057223A1/en not_active Application Discontinuation
- 2000-03-20 US US09/936,684 patent/US6522799B1/en not_active Expired - Fee Related
- 2000-03-20 EP EP00910407A patent/EP1192490A1/en not_active Withdrawn
- 2000-03-20 EP EP00910408A patent/EP1200859A4/en not_active Withdrawn
- 2000-03-20 WO PCT/AU2000/000219 patent/WO2000057222A1/en not_active Application Discontinuation
- 2000-03-20 CA CA002367047A patent/CA2367047A1/en not_active Abandoned
- 2000-03-20 CA CA002367044A patent/CA2367044A1/en not_active Abandoned
- 2000-03-20 JP JP2000607038A patent/JP2002540451A/ja active Pending
- 2000-03-20 KR KR1020017011878A patent/KR20010113770A/ko not_active Application Discontinuation
Also Published As
| Publication number | Publication date |
|---|---|
| JP2002540451A (ja) | 2002-11-26 |
| EP1192490A1 (en) | 2002-04-03 |
| EP1200859A4 (en) | 2006-06-28 |
| WO2000057222A1 (en) | 2000-09-28 |
| AUPP930799A0 (en) | 1999-04-15 |
| JP2002540452A (ja) | 2002-11-26 |
| WO2000057223A1 (en) | 2000-09-28 |
| CA2367047A1 (en) | 2000-09-28 |
| US6522799B1 (en) | 2003-02-18 |
| EP1200859A1 (en) | 2002-05-02 |
| KR20010113770A (ko) | 2001-12-28 |
| CA2367044A1 (en) | 2000-09-28 |
Similar Documents
| Publication | Publication Date | Title |
|---|---|---|
| US6522799B1 (en) | Optical planar waveguide device and method of fabrication | |
| US9438970B2 (en) | Detector remodulator and optoelectronic switch | |
| Barwicz et al. | Silicon photonics for compact, energy-efficient interconnects | |
| Cocorullo et al. | Amorphous silicon-based guided-wave passive and active devices for silicon integrated optoelectronics | |
| KR100745274B1 (ko) | 박형 실리콘-온-절연기(ｓｏｉ) 플랫폼에 집적된 다결정질게르마늄계 도파관 검출기 | |
| CN101563790B (zh) | 光电二极管、光通信装置及光互连模块 | |
| WO2003073145A2 (en) | Method and apparatus for integrating an optical transmit module | |
| US5818983A (en) | Optical integrated circuit, optical circuit waveguide device and process for oriented, selective growth and formation of organic film | |
| Zuffada | The industrialization of the Silicon Photonics: Technology road map and applications | |
| CN112290385A (zh) | 多波长硅基iii-v族混合集成激光器阵列单元及制作方法 | |
| Barkai et al. | Integrated silicon photonics for optical networks | |
| JP6560153B2 (ja) | 光モジュールおよびその製造方法 | |
| US7529435B2 (en) | Serial routing of optical signals | |
| CN111276562A (zh) | 基于铌酸锂-氮化硅晶圆的光电单片集成系统 | |
| CN115755442A (zh) | 一种基于波导上硫化锑的o波段多模干涉型硅基光开关 | |
| AU773951B2 (en) | Optical planar waveguide device and method of fabrication | |
| CN114664959A (zh) | 一种基于光子晶体的多通道探测器 | |
| Murata | Novel guided-wave electrooptic single-sideband modulator by using periodically domain-inverted structure in a long wavelength operation | |
| Scandurra et al. | Optical interconnects for network on chip | |
| CN116300242B (zh) | 一种基于低损耗相变材料的微环光波导开关及其制备方法 | |
| Yamada et al. | Silicon-germanium-silica monolithic photonic integration platform for high-performance optical data communication systems | |
| TWI629523B (zh) | Adjustable wavelength receiver | |
| Wang et al. | Heterogeneously integrated silicon-conductive oxide MOSCAP microring modulator array | |
| Chiaretti | Towards the industrial deployment of the Silicon Photonics technology | |
| CN118550031A (zh) | 非易失性光收发片上集成系统 |
Legal Events
| Date | Code | Title | Description |
|---|---|---|---|
| WITN | Application deemed withdrawn, e.g. because no request for examination was filed or no examination fee was paid |