KR20040088501A - 비결정 실리콘 합금 기질의 집적된 스폿-사이즈 컨버터 - Google Patents

비결정 실리콘 합금 기질의 집적된 스폿-사이즈 컨버터 Download PDF

Info

Publication number
KR20040088501A
KR20040088501A KR10-2004-7012700A KR20047012700A KR20040088501A KR 20040088501 A KR20040088501 A KR 20040088501A KR 20047012700 A KR20047012700 A KR 20047012700A KR 20040088501 A KR20040088501 A KR 20040088501A
Authority
KR
South Korea
Prior art keywords
graded index
index lens
optical
lens
spot
Prior art date
Application number
KR10-2004-7012700A
Other languages
English (en)
Inventor
조셉 에이치. 아벨레스
나젠드라나쓰 말레이
랄프 도우드 주니어 웨레이
라이유 양
Original Assignee
사르노프 코포레이션
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by 사르노프 코포레이션 filed Critical 사르노프 코포레이션
Publication of KR20040088501A publication Critical patent/KR20040088501A/ko

Links

Classifications

    • GPHYSICS
    • G02OPTICS
    • G02BOPTICAL ELEMENTS, SYSTEMS OR APPARATUS
    • G02B6/00Light guides; Structural details of arrangements comprising light guides and other optical elements, e.g. couplings
    • G02B6/24Coupling light guides
    • G02B6/42Coupling light guides with opto-electronic elements
    • G02B6/4201Packages, e.g. shape, construction, internal or external details
    • G02B6/4204Packages, e.g. shape, construction, internal or external details the coupling comprising intermediate optical elements, e.g. lenses, holograms
    • G02B6/4206Optical features
    • GPHYSICS
    • G02OPTICS
    • G02BOPTICAL ELEMENTS, SYSTEMS OR APPARATUS
    • G02B3/00Simple or compound lenses
    • G02B3/0087Simple or compound lenses with index gradient
    • HELECTRICITY
    • H01ELECTRIC ELEMENTS
    • H01LSEMICONDUCTOR DEVICES NOT COVERED BY CLASS H10
    • H01L33/00Semiconductor devices having potential barriers specially adapted for light emission; Processes or apparatus specially adapted for the manufacture or treatment thereof or of parts thereof; Details thereof
    • H01L33/02Semiconductor devices having potential barriers specially adapted for light emission; Processes or apparatus specially adapted for the manufacture or treatment thereof or of parts thereof; Details thereof characterised by the semiconductor bodies

Landscapes

  • Physics & Mathematics (AREA)
  • General Physics & Mathematics (AREA)
  • Optics & Photonics (AREA)
  • Optical Couplings Of Light Guides (AREA)
  • Optical Integrated Circuits (AREA)

Abstract

제 1 스폿-사이즈를 갖는 적어도 하나의 광섬유에 광학적으로 결합되기에 적합한 광 소자로서, 상기 광 소자는, 적어도 하나의 광 컴포넌트; 및 상기 적어도 하나의 광 컴포넌트와 적어도 하나의 광섬유 사이에 광학적으로 결합되는 그레이디드 인덱스 렌즈(graded index lens)를 포함하며, 상기 그레이디드 인덱스 렌즈는 상기 적어도 하나의 광 컴포넌트에서 제 1 스폿 사이즈로의 광 전송들을 변환하도록 적응된다.

Description

비결정 실리콘 합금 기질의 집적된 스폿-사이즈 컨버터{AMORPHOUS SILICON ALLOY BASED INTEGRATED SPOT-SIZE CONVERTER}
Ⅲ-Ⅴ형 반도체 화합물 소자들은 통상, 전달 매체들로서 광섬유들을 이용하는 광통신망들에 사용된다. 이러한 소자들은 각각 적어도 하나의 광섬유에 연결될 수 있다. 이러한 광-전자 소자들과 광섬유들간의 전송에서 효율적인 전력 커플링을 달성하는 것이 바람직하다.
그러나, 이러한 반도체 소자들은 통상 작은 모드 사이즈들(예를 들어, 횡방향으로 약 1㎛ 이하)을 가질 수 있다. 이러한 상대적으로 작은 모드 사이즈의 반도체 소자는 광섬유들과의 커플링을 손상시켜서, 광 네트워크에서 상당 부분의 광 전력 비용 손실들을 초래할 수 있다. 또한, 유리 섬유의 모드 형상은 대개 대칭적인 반면에, 상기한 반도체 소자의 모드 형상은 대개 비대칭적일 수 있다. 이러한 형상의 불일치는 손실들을 초래할 수도 있다.
따라서, 광 컴포넌트들과 광섬유들간의 광 커플링을 제공하기 위한 개선된시스템 및 방법을 제공하는 것이 바람직하다.
본 발명은 일반적으로 광-전자 소자(opto-electronic device)들에 관한 것으로서, 특히 광-전자 소자들에 사용하기 적합한 스폿 사이즈(spot-size) 컨버터들에 관한 것이다.
도 1은 본 발명의 일 실시예에 따른 스폿-사이즈 컨버터를 포함하는 광 시스템의 횡단면도를 도시한다.
도 2a 및 도 2b는 N2/SiH4비를 가변시킴으로써 이루어질 수 있는 일련의 a-SiNX막들의 굴절률, 및 PECVD 프로세스들에서 SiH4+CH4+H2가스 혼합물을 이용하여 이루어질 수 있는 a-SiCX막들의 굴절률을 각각 도시한다.
도 3a 및 도 3b는 본 발명의 일 실시예에 따라 추진된 고유 모드(eigenmode) 및 전개 모드를 도시한다.
제 1 스폿-사이즈를 갖는 적어도 하나의 광섬유에 광학적으로 결합되기에 적합한 광 소자로서, 상기 광 소자는, 적어도 하나의 광 컴포넌트; 및 상기 적어도 하나의 광 컴포넌트와 적어도 하나의 광섬유 사이에 광학적으로 결합되는 그레이디드 인덱스 렌즈(graded index lens: 경사 굴절률 렌즈)를 포함하며, 상기 그레이디드 인덱스 렌즈는 상기 적어도 하나의 광 컴포넌트에서 제 1 스폿 사이즈로의 광 전송들을 변환하도록 적용된다.
첨부된 도면들과 연계된 본 발명의 바람직한 실시예들에 대한 이하의 상세한 설명을 통해 본 발명을 용이하게 이해할 수 있으며, 도면 부호들은 그 부분들을 지시한다.
본 발명의 도면들과 설명들은 본 발명의 명확한 이해를 위해 적절한 엘리먼트들을 도시하도록 간략화되었으며, 명확함을 위해 통상의 광-전자 소자들, 반도체 광도파관들 및 이와 관련된 제조 방법들에서 발견할 수 있는 많은 다른 엘리먼트들을 생략하였다. 통상의 당업자들은 본 발명을 구현하기 위해 다른 엘리먼트들이 바람직할 수 있고, 또한 다른 엘리먼트들이 요구될 수 있다는 것을 인지할 것이다. 그러나, 그러한 엘리먼트들은 종래기술에 공지되어 있고 본 발명의 이해를 보다 용이하게 하지 않기 때문에, 그러한 엘리먼트들에 대한 설명은 본 발명에 제공되지 않는다. 본 명세서는 통상의 당업자들에게 공지된 그러한 소자들, 도파관(waveguide)들, 및 방법들에 대한 모든 변형들 및 변경들에 관련되어 있다.
본 발명의 일 실시예에 따른 Ⅲ-Ⅴ형 반도체 소자 대 광섬유의 스폿-사이즈 변환(conversion)은, 굴절률이 반도체 소자에 일치하는 모드의 피크 근처에서 가장 높고 횡방향 위치의 함수로서 그 피크값으로부터 점진적으로 감소하는, 그레이디드 인덱스(GRIN) 렌즈와 같은 집적 렌즈를 이용하여 달성될 수 있다. 상기한 렌즈는 특히, 횡방향 모드(transverse mode) 프로파일에 대해 반도체 도파관으로부터 발산되는 빛을 캡쳐하도록 작용할 수 있다: 횡방향 영역에서 작은 스폿 사이즈 영역 때문에, 빛은 광각(wide-angle) 방사 패턴으로 도파관에서 발산되어 통상 효율적으로 빛을 캡쳐하기가 어렵다. 그러나, 상기한 렌즈를 이용하면 광각 횡방향 방사 패턴은 협각(narrower angle) 방사 패턴으로 변환될 수 있다.
본 발명의 일 실시예에 따라, a-Si 기질의 함금 물질이 집적된2차식(guadratic)-그레이디드 인덱스(GRIN) 렌즈가 사용될 수 있다. 또한, 본 발명의 일 실시예에 따라, Ⅲ-Ⅴ형 반도체 화합물 소자를 커플링하기 위한 도파관들과 광섬유들과의 스폿-사이즈 컨버터들을 형성하기 위해, a-Si 기질의 합금 물질들이 이용될 수 있다. 물론, 다른 적절한 물질들이 상기한 GRIN 렌즈를 제조하는데 사용될 수 있다.
도 1을 참조하여, 본 발명의 일 실시예에 따른 스폿-사이즈 변환을 포함하는 시스템(10)이 도시된다. 시스템(10)은 일반적으로 소자 영역(A), 스폿-사이즈 컨버터 영역(B), 및 도파관 영역(C)을 포함한다. 도 1은 소자 영역(A)과 도파관 영역(C) 사이에 광학적으로 삽입된 스폿-사이즈 컨버터 영역(B)을 도시하지만, 이것은 도시를 위한 목적일 뿐 이에 한정되지 않는다. 즉, 도파관 영역(C)은 소자 영역(A)과 스폿-사이즈 컨버터 영역(B) 사이에 삽입될 수 있다. 또한, 이하의 설명에서 명확해지는 것처럼, 도파관 영역(C)이 생략될 수도 있다.
소자 영역(A)은 일반적으로 예를 들어, 반도체 레이저와 같은 액티브 소자, 또는 도파관 기질의 분할기(splitter)/결합기(combiner)와 같은 패시브 소자와 같이, 하나 이상의 Ⅲ-Ⅴ형 반도체 화합물 기질의 광 소자들을 포함할 수 있다. 본 발명은 예시적인 목적만으로 이에 한정됨이 없이, 단일 액티브 소자에 관해 추가로 설명할 것이다. 상기한 소자는, 예를 들어 InP 기판(20)상에 형성되며 이들 사이에 삽입된 InGaAsP 코어(50)를 갖는 InP 층들(30, 40)을 포함할 수 있다. 오버코트 유전체 층(70)이 제공될 수 있지만, 제공되지 않을 수도 있다. 상기한 소자들의 제조 및 동작은 현존하는 기술분야의 통상의 기술을 가진 당업자들이라면 잘 이해할 수 있다. 영역(A)는 약 1㎛ 이하의 크기의 코어(50)와 일치하는 스폿-사이즈를 가질 수 있다. 그러나, 상술한 바와 같이, 약 5㎛ 이상의 크기의 스폿-사이즈를 갖는 광섬유에 영역(A)를 광학적으로 결합하는 것이 바람직할 수 있다.
스폿-사이즈 컨버터 영역(B)은 일반적으로, 영역(A)의 Ⅲ-Ⅴ형 반도체 화합물 기질의 광 컴포넌트의 코어(50)에 광학적으로 결합되는, 적층된 그레이디드 인덱스(GRIN) 렌즈(60)를 포함한다. 상술한 바와 같이, 컨버터 영역(B)은 영역(A) 대신에 또는 영역(A)에 부가되어, 도파관 영역(C)과 광학적으로 결합될 수 있다. 스폿-사이즈 컨버터 영역(B)은 소자 영역(A)의 스폿-사이즈(예를 들어, 약 1㎛ 이하), 및 광학적으로 통신할 수 있는 광섬유와 일치하는 스폿-사이즈(예를 들어, 약 5㎛ 이상) 사이에서 횡단하는 광 전송들을 변환하도록 작용한다. GRIN 렌즈(60)는 예를 들어, 코어의 n= 3.5에서 그 최외각 에지들의 n=3.3로 가변되는 그레이디드 인덱스(경사 굴절률) 프로파일을 가질 수 있다. 유전체 층(70)은 영역(B)를 오버코팅할 수 있고, n=3.3과 같이, GRIN 렌즈(60)의 최외각 에지의 대략적인 굴절률을 가질 수 있다. 물론, 다른 굴절률의 값들이 사용될 수 있다: 횡방향에 따른 위치에서 굴절률이 2차식 가변(quadratic variation)되는 것을 고려할 수 있음.
현존하는 기술의 통상의 당업자는 이러한 컨버터 영역(B)을 이용하여 매우 효율적인 횡방향 모드 변환을 달성할 수 있음을 이해할 것이다. 예를 들어, n=3.5의 굴절률을 갖는 표준 InGaAsP 0.2㎛ 액티브 영역 코어(50)과 n=3.17의 굴절률을 갖는 3㎛의 상부 및 하부 InP 클래딩(cladding)은 다음과 같은 대략적인 굴절률 프로파일을 갖는 횡방향 그레이디드 인덱스(GRIN) 렌즈상에서 발생되는 전송들을 제공할 수 있다:
여기서, n(x)는 횡방향 위치의 함수로서 굴절률, n(0)는 중심 굴절률, 및 g는 렌즈 곡률로서 다음과 같이 주어진다.
여기서, a는 코어와 클래딩 사이의 거리(렌즈 반경), Δn=[n2(0)-n2 c]/n2(0)로서 상대 굴절률이다. 렌즈(60) 에지 굴절률과 동일한 n=3.3의 유전체 오버코트(70)를 사용하면, 강한 반사와 모드 파괴를 초래할 수도 있는 렌즈와 공기 사이의 큰 굴절률 스텝(index step)을 방지할 수 있다. 현존하는 기술분야의 통상의 당업자는 GRIN 렌즈(60)가 예를 들어, 원하는 모드 확장 및 그레이디드 인덱스 프로파일에 상응하는 길이를 가질 수 있다는 것을 이해할 것이다.
도 3a 및 도 3b를 참조하면, 시스템(10)에 상응하는 필드 세기 플롯(plot)들이 도시된다. InP/InGaAsP/InP 도파관의 고유 모드(eigenmode)는 0.85㎛의 FWHM(Full Width Half Maximum) 빔 웨이스트(beam waist)를 가질 수 있다. 비결정 실리콘 GRIN 렌즈(60)의 필드 세기 맵은 3.1㎛의 빔 웨이스트를 갖는 확장 모드를 가질 수 있다. 추진되는 고유 모드는 도 3a에 도시되고 확장 모드는 도 3b에 도시된다. 도 3b의 우측 하부상의 리플(ripple)들은 예를 들어, 렌즈/기판 계면으로부터의 반사들에 해당한다.
도 1을 다시 참조하면, 도파관 영역(C)은 일반적으로 영역(A)의 코어(50), 및 소자 영역(A)이 광 통신될 수 있는 적어도 하나의 광섬유 사이에서 광학적으로 결합되는 a-Si 물질 기질의 합금 도파관을 포함할 수 있다. 상술한 바와 같이, 도파관 영역(C)은 생략될 수 있고, 예를 들어, 영역들(A, B) 사이에 광학적으로 삽입될 수도 있다. 도파관 영역(C)은 GRIN 렌즈(60)의 코어의 굴절률과 최외각 에지의 굴절률 사이의 굴절률, 예를 들어 n=3.5 내지 n=3.3의 굴절률을 가질 수 있다. 도파관 영역(C)은 GRIN 렌즈(60)와 영역(C)의 계면(65)에서 GRIN 렌즈(60)의 굴절률 프로파일과 통계적으로 관련된 굴절률을 가질 수 있다. 예를 들어, 도파관 영역(C)은 GRIN 렌즈(60)와 도파관 영역(C) 사이의 계면(65)에서 GRIN 렌즈(60)의 굴절률 프로파일의 대략 평균의 굴절률을 가질 수 있다. 도파관 영역(C)은 하나 이상의 광섬유들과 결합되기에 적합한 계면(85)을 추가로 포함할 수 있다.
본 발명의 일 실시예에 따라, 영역(B) 및/또는 영역(C)는 플라즈마 강화 화학적 기상 증착(PECVD)을 이용하여, a-Si:H 또는 a-Si:F 합금과 같은 a-Si 기질의 합금 물질로 제조될 수 있다. 이러한 PECVD 증착 a-Si 물질들의 경우, 1.55㎛의 오퍼레이팅 파장에서 광 흡수가 바람직하게 낮기 때문에, 현존하는 기술분야의 통상의 당업자들이 이해할 수 있는 것처럼, 낮은 손실과 양호한 광 전송 특성들을 유도할 수 있다. 비결정 실리콘의 광학 특성들(가시광선 및 IR 근처 파장들에서 굴절률과 광 흡수를 포함함)은 게르마늄, 탄소, 질소, 또는 다른 원소들과 1차 증착 가스를 합금시킴으로써 가변될 수 있고, 상기 물질은 예를 들어 붕소 또는 인으로 용이하게 도핑될 수 있다.
본 발명의 일 실시예에 따라, 영역(B) 및/또는 영역(C)를 형성하는데 이용될 수 있는 비결정 실리콘(a-Si) 기질의 합금 물질들은 a-SiCX(0<x<1), a-SiNy(0<y<1.33), a-SiOZ(0<Z<2), 및 a-SiGeW(0<W<1)와 같은, a-Si:H 및 a-Si:F 기질의 합금들을 포함할 수 있다.
상기 a-Si 기질의 영역들은 광섬유들에 결합되기 위해 Ⅲ-Ⅴ형 반도체 화합물 기질의 소자들과의 용이한 집적 및 상호접속을 제공할 수 있다. 이것은 예를 들어 다음과 같은 몇가지 특성들로부터 유발된다: 1550㎚에서 약 0.2cm-1의 낮은 광 손실, 혼합물 관리를 통한 광범위한 굴절률의 조절력(tunability), Ⅲ-Ⅴ형 반도체 도파관들의 굴절률을 일치시키고 원한다면 이를 상당히 초과하게 하는 능력, 및 플라즈마 강화 화학적 기상 증착(PECVD) 기술들을 통해 높은 품질, 낮은-스트레스의 적층 구조물들 증착시키는 능력. 커플링 손실을 감소시키는 것과 더불어, 굴절률-일치된(index-matched) 스폿-사이즈 컨버터는 또한 계면 반사를 줄이고, 예를 들어 아날로그 채널의 부식과 같은 표유 광-유도(stray light-induced) 소자의 성능 저하를 감소시키도록 작용할 수 있다. 추가로, 이러한 물질들은 예를 들어, InP에 비해 양호한 선택성을 제공하는 불소-기질의 플라즈마를 이용하여 에칭될 수 있다.
또한, 이러한 PECVD 막들을 사용하면, 혼합물과 경사 굴절률을 통해 스폿-사이즈 컨버터들의 설계시 많은 유동성(flexibility)을 제공한다. 표 1은 2.4 내지 3.7 범위의 굴절률을 갖는 막들이 적절한 가스들과 그 유속들의 선택을 통해 어떻게 단일 시스템에서 증착될 수 있는지를 나타내는 예들이다.
<표 1>
물질 가스 막의 N/Si, C/Si 비 굴절률
실리콘이 많은 질화물 SiH4, N2 0.05 - 1.0 2.4 - 3.7
탄화 실리콘 SiH4, CH4 0 - 1.0 2.6 - 3.7
도 2a를 참조하면, a-SiCX를 포함하는 도파관을 형성하기 위해 PECVD 프로세스에서 사용되는 CH4대 SiH4비의 함수로서 달성될 수 있는 굴절률들을 나타내는 그래프가 도시된다. 또한, 도 2b를 참조하면, a-SiNX를 포함하는 물질을 형성하기 위해 PECVD 프로세스에서 사용되는 N2대 SiH4비의 함수로서 달성될 수 있는 굴절률들을 나타내는 그래프가 도시된다. 이러한 범위의 굴절률들에 대하여, 1.5㎛ 영역에서 매우 낮은 광 손실(예를 들어, 약 0.5dB/cm 이하)을 갖는 막들을 성장시킬 수 있다.
원하는 프로파일에 따라 소스 가스들의 유속들을 예를 들어, 연속적으로 가변시킴으로써, 미리 정의되는 수직형 그레이디드 인덱스 프로파일을 갖는 층이 증착될 수 있다. 퍼센트 범위내로 정밀한 굴절률 제어를 위해, 베이스라인 혼합물의 재생력을 개선시키도록 소스 가스들(예, SiH4및 N2)의 사전 혼합(premixing)이 이용될 수 있다. 베이스라인 혼합물에 비해 정확한 경사 굴절률을 제공하도록, 부가적인 가변 소스로서, SiH4또는 N2에 대한, 적당한 크기의 정밀 플로우(precision flow) 컨트롤러가 사용될 수 있다.
PECVD 막들은 통상 2㎛ 두께 미만일 수 있지만, 스폿-사이즈 컨버터 영역(B)은 5-10㎛ 범위의 층 두께들을 요구할 수 있다. 그러나, 이러한 PECVD 프로세스들은 높은 증착율(~5㎛/hr)을 달성할 수 있고, 예를 들어 압력 및 불활성 가스 희석과 같은 증착 파라미터들을 조절함으로써, 막의 스트레스를 늘렸다가 줄어들도록 광범위하게 조절할 수 있기 때문에, 일반적으로 박막 어플리케이션들에 적합하다.
본 발명을 구현하는데 사용되는 칩의 갈라진 에지(예, 계면 65 또는 85)에서 모드 특성들의 향상된 제어가 요구된다면, 그레이디드 인덱스(GRIN) 렌즈(60)는 예를 들어, 종방향으로 모드 확장/수축을 위한 최적의 포인트에 해당하는 포인트에서 에칭될 수 있다. 그 후, 굴절률-일치된 a-Si 도파관 영역(C)은 예를 들어, 광섬유와의 커플링을 위해 확장 모드 형상을 유지하도록 이러한 에칭된 칩 에지에 증착될 수 있다.
현존하는 기술분야의 통상의 당업자들이 알 수 있는 것처럼, 이러한 그레이디드 인덱스 렌즈는 예를 들어, 하부 기판에 비해, 주로 수직 방향으로의 모드 확장을 제공할 수 있다. 수직 방향의 이러한 확장은 현존하는 기술의 통상의 당업자에게 공지된 측방향으로 모드를 확장하기 위한 다른 종래의 기술들을 향상시킬 수 있다. 이러한 기술들은 예를 들어, "스폿-사이즈 컨버터를 포함하는 반도체 광 컴포넌트"라는 발명의 명칭의 미국특허 번호 제6,253,009호에 개시된 바와 같이, 액티브 및 패시브 도파관들의 테이퍼링(tapering)을 포함하며, 상기 미국특허의 전체 명세서는 본 발명에 참조로 포함될 수 있다. 또한, 횡방향 모드를 제한하지 않도록 점진적으로 줄어드는 액티브 도파관 폭을 갖는 반면 패시브 도파관의 폭은 다소 일정하게 더 급속히 증가되는 댐핑된(damped) 수직 커플링 영역을 형성하기 위해, 액티브 및 패시브 도파관들이 중첩될 수 있다. 횡방향 모드가 제한되지 않는 경우, 예를 들어 종래의 버트(butt) 커플링 기술들과 비교하여, 패시브 가이드로의 개선된 중계(transit)를 나타낼 수 있다.
그러한 경우, 수직 및 측방향 모드 확장이 다소 별개로 제공될 수 있는 경우, 확장 모드 형상이 아날로그식으로 변경될 수 있기 때문에, 모드 형상 불일치들과 관련된 손실들 또한 적어도 부분적으로 경감될 수 있다.
본 발명의 사상 또는 범주를 벗어남이 없이, 본 발명의 장치 및 방법에서 다양한 변형 및 변경들이 이루어질 수 있음은 통상의 당업자에게 명백할 것이다. 따라서, 본 발명은 본 발명에 제공되는 상기한 변형 및 변경들을 포함하며, 이들은 첨부된 청구항들 및 그 등가물들의 범주내에 있다.

Claims (27)

  1. 제 1 스폿-사이즈를 갖는 적어도 하나의 광섬유에 광학적으로 결합되기에 적합한 광 소자로서,
    적어도 하나의 광 컴포넌트; 및
    상기 적어도 하나의 광 컴포넌트와 적어도 하나의 광섬유 사이에 광학적으로 결합되는 그레이디드 인덱스 렌즈(graded index lens) - 상기 그레이디드 인덱스 렌즈는 상기 적어도 하나의 광 컴포넌트에서 상기 제 1 스폿-사이즈로 광 전송들을 변환하도록 적응됨 -
    를 포함하는 광 소자.
  2. 제 1 항에 있어서, 상기 제 1 스폿-사이즈는 약 5㎛ 이상인 것을 특징으로 하는 광 소자.
  3. 제 2 항에 있어서, 상기 광 컴포넌트는 약 1㎛ 이하의 제 2 스폿-사이즈를 갖는 것을 특징으로 하는 광 소자.
  4. 제 3 항에 있어서, 상기 적어도 하나의 광 컴포넌트는 적어도 하나의 Ⅲ-Ⅴ형 반도체 화합물 기질의 광 컴포넌트를 포함하는 것을 특징으로 하는 광 소자.
  5. 제 4 항에 있어서, 상기 그레이디드 인덱스 렌즈는 상기 광섬유에서 상기 제 2 스폿-사이즈로 광 전송들을 변환하도록 추가로 적응되는 것을 특징으로 하는 광 소자.
  6. 제 1 항에 있어서, 상기 그레이디드 인덱스 렌즈는 횡방향 위치의 함수로서 2차식으로(guadratically) 가변되는 인덱스 프로파일을 갖는 것을 특징으로 하는 광 소자.
  7. 제 6 항에 있어서, 상기 그레이디드 인덱스 렌즈의 최외각 에지에서의 굴절률은 적어도 하나의 다른 횡방향 위치에서의 굴절률 보다 작은 것을 특징으로 하는 광 소자.
  8. 제 1 항에 있어서, 상기 그레이디드 인덱스 렌즈는 적어도 하나의 비결정 실리콘 기질의 합금 물질을 포함하는 것을 특징으로 하는 광 소자.
  9. 제 8 항에 있어서, 상기 비결정 실리콘 기질의 합금 물질은 적어도 하나의 a-Si:H 또는 a-Si:F 기질의 합금을 포함하는 것을 특징으로 하는 광 소자.
  10. 제 8 항에 있어서, 상기 적어도 하나의 비결정 실리콘 기질의 합금 물질은,a-SiCX(0<x<1), a-SiNy(0<y<1.33), a-SiOZ(0<Z<2), 및 a-SiGeW(0<W<1)로 이루어진 그룹으로부터 선택되는 적어도 하나의 물질을 포함하는 것을 특징으로 하는 광 소자.
  11. 제 1 항에 있어서, 상기 그레이디드 인덱스 렌즈에 광학적으로 결합되는 적어도 하나의 도파관을 더 포함하는 것을 특징으로 하는 광 소자.
  12. 제 11 항에 있어서, 상기 그레이디드 인덱스 렌즈는 제 1 및 제 2 굴절률을 가지며, 상기 도파관은 상기 그레이디드 인덱스 렌즈의 제 1 굴절률 보다 더 크고 상기 그레이디드 인덱스 렌즈의 제 2 굴절률 보다 더 작은 굴절률을 갖는 것을 특징으로 하는 광 소자.
  13. 제 11 항에 있어서, 상기 그레이디드 인덱스 렌즈는 굴절률 프로파일을 가지며, 상기 도파관은 상기 그레이디드 인덱스 렌즈의 굴절률 프로파일의 평균과 대략적으로 동일한 굴절률을 갖는 것을 특징으로 하는 광 소자.
  14. 제 11 항에 있어서, 상기 그레이디드 인덱스 렌즈 및 도파관은 각각 적어도 하나의 비결정 실리콘 기질의 합금 물질을 포함하는 것을 특징으로 하는 광 소자.
  15. 제 11 항에 있어서, 상기 그레이디드 인덱스 렌즈 및 도파관은 각각 적어도하나의 a-Si:H 또는 a-Si:F 기질의 합금을 포함하는 것을 특징으로 하는 광 소자.
  16. 제 15 항에 있어서, 상기 적어도 하나의 비결정 실리콘 기질의 합금 물질은, a-SiCX(0<x<1), a-SiNy(0<y<1.33), a-SiOZ(0<Z<2), 및 a-SiGeW(0<W<1)로 이루어진 그룹으로부터 선택되는 적어도 하나의 물질을 포함하는 것을 특징으로 하는 광 소자.
  17. 제 1 항에 있어서, 상기 그레이디드 인덱스 렌즈는 2차식(quadratic) 그레이디드 인덱스 렌즈를 포함하는 것을 특징으로 하는 광 소자.
  18. 제 1 항에 있어서, 적어도 상기 그레이디드 인덱스 렌즈에 인접한 클래딩을 더 포함하는 것을 특징으로 하는 광 소자.
  19. 제 18 항에 있어서, 상기 그레이디드 인덱스 렌즈는 횡방향 위치의 함수로서
    인 굴절률 n(x)를 가지며,
    여기서 n(0)는 중심 굴절률이고, g는
    인 렌즈 곡률이며, a는 렌즈 반경, 상대 굴절률 Δn=[n2(0)-n2 c]/n2(0)이고, nc는 상기 클래딩의 굴절률인 것을 특징으로 하는 광 소자.
  20. 제 1 항에 있어서, 상기 그레이디드 인덱스 렌즈는 적어도 부분적으로 측방향으로 테이퍼링되는 것을 특징으로 하는 광 소자.
  21. 제 1 스폿-사이즈를 갖는 적어도 하나의 광 소자를 제 2 스폿-사이즈를 갖는 적어도 하나의 광섬유에 광학적으로 결합시키는 방법으로서,
    상기 적어도 하나의 광 소자에 집적되기 위하여, 상기 제 1 스폿-사이즈에서 제 2 스폿-사이즈로 광 전송들을 변환하도록 적응되는 그레이디드 인덱스 렌즈를 형성하는 단계 - 상기 그레이디드 인덱스 렌즈는 상기 적어도 하나의 광 소자와 광섬유 사이에서 광학적으로 결합되도록 적응됨 -
    를 포함하는 광 소자와 광섬유의 광학적 결합 방법.
  22. 제 21 항에 있어서, 상기 그레이디드 인덱스 렌즈의 형성 단계는 적어도 하나의 비결정 실리콘 기질의 합금 물질을 이용하는 단계를 포함하는 것을 특징으로 하는 광 소자와 광섬유의 광학적 결합 방법.
  23. 제 22 항에 있어서, 상기 비결정 실리콘 기질의 합금 물질은 적어도 하나의 a-Si:H 또는 a-Si:F 기질의 합금을 포함하는 것을 특징으로 하는 광 소자와 광섬유의 광학적 결합 방법.
  24. 제 22 항에 있어서, 상기 적어도 하나의 비결정 실리콘 기질의 합금 물질은,a-SiCX(0<x<1), a-SiNy(0<y<1.33), a-SiOZ(0<Z<2), 및 a-SiGeW(0<W<1)로 이루어진 그룹으로부터 선택되는 적어도 하나의 물질을 포함하는 것을 특징으로 하는 광 소자와 광섬유의 광학적 결합 방법.
  25. 제 22 항에 있어서, 상기 그레이디드 인덱스 렌즈의 형성 단계는, 상기 비결정 실리콘 기질의 합금 물질을 가변 방식으로 플라즈마 강화 화학적 기상 증착하는 단계를 포함하는 것을 특징으로 하는 광 소자와 광섬유의 광학적 결합 방법.
  26. 제 21 항에 있어서, 적어도 하나의 상기 그레이디드 인덱스 렌즈는 적어도 부분적으로 측방향으로 테이퍼링되는 것을 특징으로 하는 광 소자와 광섬유의 광학적 결합 방법.
  27. 제 21 항에 있어서, 상기 그레이디드 인덱스 렌즈의 형성 단계는,
    적어도 하나의 베이스라인 굴절률을 상기 그레이디드 인덱스 렌즈에 제공하기 위한 적어도 제 1 가스; 및
    횡방향 위치의 함수로서 상기 적어도 하나의 베이스라인 굴절률을 가변시키기 위한 적어도 제 2 가스를 이용하는, 플라즈마 강화 화학적 기상 증착 처리를 포함하는 것을 특징으로 하는 광 소자와 광섬유의 광학적 결합 방법.
KR10-2004-7012700A 2002-02-28 2003-02-27 비결정 실리콘 합금 기질의 집적된 스폿-사이즈 컨버터 KR20040088501A (ko)

Applications Claiming Priority (5)

Application Number Priority Date Filing Date Title
US36035802P 2002-02-28 2002-02-28
US60/360,358 2002-02-28
US10/216,936 US6888984B2 (en) 2002-02-28 2002-08-12 Amorphous silicon alloy based integrated spot-size converter
US10/216,936 2002-08-12
PCT/US2003/005972 WO2003075052A2 (en) 2002-02-28 2003-02-27 Amorphous silicon alloy based integrated spot-size converter

Publications (1)

Publication Number Publication Date
KR20040088501A true KR20040088501A (ko) 2004-10-16

Family

ID=27791380

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
KR10-2004-7012700A KR20040088501A (ko) 2002-02-28 2003-02-27 비결정 실리콘 합금 기질의 집적된 스폿-사이즈 컨버터

Country Status (6)

Country Link
US (1) US6888984B2 (ko)
EP (1) EP1478955A2 (ko)
JP (1) JP2005519318A (ko)
KR (1) KR20040088501A (ko)
CN (1) CN1662836A (ko)
WO (1) WO2003075052A2 (ko)

Families Citing this family (40)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US20060245754A1 (en) * 2003-05-19 2006-11-02 Teem Phonics Photonic integrated circuit equipped with means for interconnecting with added opto-electronic components
US7306778B2 (en) * 2003-06-19 2007-12-11 Nanotech Llc Diamond films and methods of making diamond films
US20050037153A1 (en) * 2003-08-14 2005-02-17 Applied Materials, Inc. Stress reduction of sioc low k films
US8616967B2 (en) 2004-02-25 2013-12-31 Cfph, Llc System and method for convenience gaming
US7637810B2 (en) 2005-08-09 2009-12-29 Cfph, Llc System and method for wireless gaming system with alerts
US8092303B2 (en) 2004-02-25 2012-01-10 Cfph, Llc System and method for convenience gaming
US20070060358A1 (en) 2005-08-10 2007-03-15 Amaitis Lee M System and method for wireless gaming with location determination
US7534169B2 (en) 2005-07-08 2009-05-19 Cfph, Llc System and method for wireless gaming system with user profiles
US8070604B2 (en) 2005-08-09 2011-12-06 Cfph, Llc System and method for providing wireless gaming as a service application
US10510214B2 (en) 2005-07-08 2019-12-17 Cfph, Llc System and method for peer-to-peer wireless gaming
WO2007044554A2 (en) * 2005-10-07 2007-04-19 Lee, Michael, J. Amorphous silicon waveguides on iii/v substrates with a barrier layer
WO2007044514A2 (en) * 2005-10-07 2007-04-19 Lee, Michael, J. Method for improving refractive index control in pecvd deposited a-siny films
US7549576B2 (en) 2006-05-05 2009-06-23 Cfph, L.L.C. Systems and methods for providing access to wireless gaming devices
US7644861B2 (en) 2006-04-18 2010-01-12 Bgc Partners, Inc. Systems and methods for providing access to wireless gaming devices
US8939359B2 (en) 2006-05-05 2015-01-27 Cfph, Llc Game access device with time varying signal
US9306952B2 (en) 2006-10-26 2016-04-05 Cfph, Llc System and method for wireless gaming with location determination
US9411944B2 (en) 2006-11-15 2016-08-09 Cfph, Llc Biometric access sensitivity
US8645709B2 (en) 2006-11-14 2014-02-04 Cfph, Llc Biometric access data encryption
US8581721B2 (en) 2007-03-08 2013-11-12 Cfph, Llc Game access device with privileges
US8319601B2 (en) 2007-03-14 2012-11-27 Cfph, Llc Game account access device
US9183693B2 (en) 2007-03-08 2015-11-10 Cfph, Llc Game access device
US7759237B2 (en) * 2007-06-28 2010-07-20 Micron Technology, Inc. Method of forming lutetium and lanthanum dielectric structures
US8974302B2 (en) 2010-08-13 2015-03-10 Cfph, Llc Multi-process communication regarding gaming information
US8956231B2 (en) 2010-08-13 2015-02-17 Cfph, Llc Multi-process communication regarding gaming information
US8891921B2 (en) * 2010-11-22 2014-11-18 Hitachi Chemical Company, Ltd. Optical waveguide
CN103339543B (zh) 2011-01-20 2016-12-21 康宁股份有限公司 具有梯度折射率透镜的插座套管组件和使用其的光纤连接器
US8625937B2 (en) * 2011-06-30 2014-01-07 Intel Corporation Multimode optical coupler
US8755650B2 (en) 2011-09-08 2014-06-17 Seagate Technology Llc Gradient index optical waveguide coupler
US9323014B2 (en) 2012-05-28 2016-04-26 Mellanox Technologies Ltd. High-speed optical module with flexible printed circuit board
US8619513B1 (en) 2012-07-16 2013-12-31 Seagate Technology Llc Recording head with near-field antenna and composite pole
US9064514B2 (en) 2013-06-28 2015-06-23 Seagate Technology Llc Trenched near-field transducer for heat assisted magnetic recording
WO2015001429A1 (en) * 2013-07-04 2015-01-08 Mellanox Technologies Ltd. Interconnection between silicon photonics devices and optical fibers
CN104678501B (zh) * 2015-03-06 2017-03-22 西安奇芯光电科技有限公司 一种梯度折射率波导装置及其制备方法
US10234626B2 (en) * 2016-02-08 2019-03-19 Skorpios Technologies, Inc. Stepped optical bridge for connecting semiconductor waveguides
US10509163B2 (en) 2016-02-08 2019-12-17 Skorpios Technologies, Inc. High-speed optical transmitter with a silicon substrate
US10732349B2 (en) 2016-02-08 2020-08-04 Skorpios Technologies, Inc. Broadband back mirror for a III-V chip in silicon photonics
US10488589B2 (en) * 2017-02-08 2019-11-26 Rockley Photonics Limited T-shaped arrayed waveguide grating
WO2019016603A1 (en) 2017-07-17 2019-01-24 Rockley Photonics Limited MULTI-PATH INTERFERENCE FILTER ATHERMALIZED
US10928588B2 (en) 2017-10-13 2021-02-23 Skorpios Technologies, Inc. Transceiver module for optical communication
US11067754B2 (en) 2019-10-09 2021-07-20 Massachusetts Institute Of Technology Simultaneous electrical and optical connections for flip chip assembly

Family Cites Families (19)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US3801181A (en) * 1968-08-10 1974-04-02 Nippon Selfoc Co Ltd Gradient index light conductor
US3875532A (en) 1972-12-29 1975-04-01 Nippon Selfoc Co Ltd Semiconductor laser device having a light focusing transmission
JPS5041559A (ko) 1973-08-02 1975-04-16
DE2828802A1 (de) 1978-06-30 1980-01-10 Siemens Ag Koppelelement zum verkoppeln zweier wellenleiter miteinander
US4640585A (en) 1983-04-28 1987-02-03 Canon Kabushiki Kaisha Semiconductor thin film lens
JPS60162207A (ja) 1984-02-01 1985-08-24 Hitachi Ltd 光導波路およびその製造方法
US4668053A (en) 1985-04-24 1987-05-26 Nippon Sheet Glass Co., Ltd. Collimator lens
JPH0744313B2 (ja) 1989-02-24 1995-05-15 日本電信電話株式会社 半導体レーザ装置
DE19613755A1 (de) 1996-04-06 1997-10-09 Sel Alcatel Ag Optisches Koppelelement
JP4117854B2 (ja) 1997-06-20 2008-07-16 シャープ株式会社 導波路型光集積回路素子及びその製造方法
US6849334B2 (en) * 2001-08-17 2005-02-01 Neophotonics Corporation Optical materials and optical devices
US6952504B2 (en) * 2001-12-21 2005-10-04 Neophotonics Corporation Three dimensional engineering of planar optical structures
US7164818B2 (en) * 2001-05-03 2007-01-16 Neophontonics Corporation Integrated gradient index lenses
US6370290B1 (en) 1997-09-19 2002-04-09 Uniphase Corporation Integrated wavelength-select transmitter
KR100276968B1 (ko) 1998-07-11 2001-01-15 윤덕용 정렬 허용공차를 확대시킬 수 있는 광 연결구조
FR2786278B1 (fr) * 1998-11-24 2001-01-26 Cit Alcatel Composant optique a semi-conducteur comportant un adapteur de mode
US20030044118A1 (en) * 2000-10-20 2003-03-06 Phosistor Technologies, Inc. Integrated planar composite coupling structures for bi-directional light beam transformation between a small mode size waveguide and a large mode size waveguide
US7120335B2 (en) 2001-05-08 2006-10-10 Massachusetts Institute Of Technology Vertically and laterally confined 3D optical coupler
US6723421B2 (en) * 2001-10-05 2004-04-20 Energy Conversion Devices, Inc. Semiconductor with coordinatively irregular structures

Also Published As

Publication number Publication date
US6888984B2 (en) 2005-05-03
US20030165293A1 (en) 2003-09-04
WO2003075052A2 (en) 2003-09-12
CN1662836A (zh) 2005-08-31
WO2003075052A3 (en) 2004-04-01
JP2005519318A (ja) 2005-06-30
EP1478955A2 (en) 2004-11-24

Similar Documents

Publication Publication Date Title
US6888984B2 (en) Amorphous silicon alloy based integrated spot-size converter
US6542671B1 (en) Integrated 3-dimensional multi-layer thin-film optical couplers and attenuators
US8064741B2 (en) Optical coupling device
Bona et al. SiON high-refractive-index waveguide and planar lightwave circuits
US10976497B2 (en) Dual core waveguide
US7020367B2 (en) Optical coupler
US7356226B2 (en) Optical waveguide coupler, sub-assembled optical unit, optical module and optically coupling method
JP2002236230A (ja) 平面型光学導波路素子
US20020146205A1 (en) Optical waveguide with spot size changing core structure and method for manufacturing the same
US6921956B2 (en) Optical apparatus using vertical light receiving element
CN115857091A (zh) 一种铌酸锂薄膜mmi起偏分束器
US7546011B2 (en) Monolithically integrated optical devices with amorphous silicon arrayed waveguide gratings and InGaAsP gain
JPH112735A (ja) 導波路アレイを有する分光写真器型マルチプレクサ・デマルチプレクサ光学部品
KR100369329B1 (ko) 무결함, 무반사의 스폿사이즈 변환기를 구비한 광소자의제조 방법
CN115144964A (zh) 一种基于欧拉弯曲宽波导的硅基阵列波导光栅
CN114966973A (zh) 一种InP/InGaAsP模斑转换器及其制作方法
US6587629B1 (en) Optical waveguide channel device
Yoda et al. A two-port single-mode fiber–silicon wire waveguide coupler module using spot-size converters
CN112859239A (zh) InP基模斑转换器、模斑转换结构及制备方法
CN114156731A (zh) 光电子集成芯片及其制作方法
Benedikovic et al. L-shaped grating couplers engineered with subwavelength metamaterial for sub-decibel coupling loss
Morgan et al. Compact integrated silica wavelength filters
US20020176666A1 (en) Dispersion compensator
Roelkens et al. Interfacing optical fibers and high refractive index contrast waveguide circuits using diffractive grating couplers
Yamada Waveguide Design, Fabrication, and Active Device Integration

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