KR20160039603A - 표준 제작 프로세싱으로부터의 광 변조기 - Google Patents

표준 제작 프로세싱으로부터의 광 변조기 Download PDF

Info

Publication number
KR20160039603A
KR20160039603A KR1020167000439A KR20167000439A KR20160039603A KR 20160039603 A KR20160039603 A KR 20160039603A KR 1020167000439 A KR1020167000439 A KR 1020167000439A KR 20167000439 A KR20167000439 A KR 20167000439A KR 20160039603 A KR20160039603 A KR 20160039603A
Authority
KR
South Korea
Prior art keywords
optical
resonator
exemplary
radiation
region
Prior art date
Application number
KR1020167000439A
Other languages
English (en)
Inventor
밀로스 에이. 파포비치
제프리 미첼 쉐인라인
제이슨 오커트
블라디미르 마르코 스토야노비치
Original Assignee
메사추세츠 인스티튜트 오브 테크놀로지
더 리젠츠 오브 더 유니버시티 오브 콜로라도, 어 바디 코퍼레이트
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 메사추세츠 인스티튜트 오브 테크놀로지, 더 리젠츠 오브 더 유니버시티 오브 콜로라도, 어 바디 코퍼레이트 filed Critical 메사추세츠 인스티튜트 오브 테크놀로지
Publication of KR20160039603A publication Critical patent/KR20160039603A/ko

Links

Images

Classifications

    • 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
    • G02F1/0009—Materials therefor
    • G02F1/0018—Electro-optical materials
    • G02F1/0027—Ferro-electric materials
    • 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
    • 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
    • G02B6/28—Optical coupling means having data bus means, i.e. plural waveguides interconnected and providing an inherently bidirectional system by mixing and splitting signals
    • G02B6/293—Optical coupling means having data bus means, i.e. plural waveguides interconnected and providing an inherently bidirectional system by mixing and splitting signals with wavelength selective means
    • G02B6/29331—Optical coupling means having data bus means, i.e. plural waveguides interconnected and providing an inherently bidirectional system by mixing and splitting signals with wavelength selective means operating by evanescent wave coupling
    • G02B6/29335—Evanescent coupling to a resonator cavity, i.e. between a waveguide mode and a resonant mode of the cavity
    • G02B6/29338—Loop resonators
    • 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
    • G02B6/28—Optical coupling means having data bus means, i.e. plural waveguides interconnected and providing an inherently bidirectional system by mixing and splitting signals
    • G02B6/293—Optical coupling means having data bus means, i.e. plural waveguides interconnected and providing an inherently bidirectional system by mixing and splitting signals with wavelength selective means
    • G02B6/29379—Optical coupling means having data bus means, i.e. plural waveguides interconnected and providing an inherently bidirectional system by mixing and splitting signals with wavelength selective means characterised by the function or use of the complete device
    • G02B6/2938—Optical coupling means having data bus means, i.e. plural waveguides interconnected and providing an inherently bidirectional system by mixing and splitting signals with wavelength selective means characterised by the function or use of the complete device for multiplexing or demultiplexing, i.e. combining or separating wavelengths, e.g. 1xN, NxM
    • 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
    • G02B6/28—Optical coupling means having data bus means, i.e. plural waveguides interconnected and providing an inherently bidirectional system by mixing and splitting signals
    • G02B6/293—Optical coupling means having data bus means, i.e. plural waveguides interconnected and providing an inherently bidirectional system by mixing and splitting signals with wavelength selective means
    • G02B6/29379—Optical coupling means having data bus means, i.e. plural waveguides interconnected and providing an inherently bidirectional system by mixing and splitting signals with wavelength selective means characterised by the function or use of the complete device
    • G02B6/29395—Optical coupling means having data bus means, i.e. plural waveguides interconnected and providing an inherently bidirectional system by mixing and splitting signals with wavelength selective means characterised by the function or use of the complete device configurable, e.g. tunable or reconfigurable
    • 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
    • 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
    • G02F1/35—Non-linear optics
    • G02F1/3501—Constructional details or arrangements of non-linear optical devices, e.g. shape of non-linear crystals
    • G02F1/3509—Shape, e.g. shape of end face
    • 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
    • G02F2201/00—Constructional arrangements not provided for in groups G02F1/00 - G02F7/00
    • G02F2201/17—Multi-pass arrangements, i.e. arrangements to pass light a plurality of times through the same element, e.g. by using an enhancement cavity
    • 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
    • G02F2203/00—Function characteristic
    • G02F2203/05—Function characteristic wavelength dependent
    • 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
    • G02F2203/00—Function characteristic
    • G02F2203/07—Polarisation dependent
    • 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
    • G02F2203/00—Function characteristic
    • G02F2203/15—Function characteristic involving resonance effects, e.g. resonantly enhanced interaction

Landscapes

  • Physics & Mathematics (AREA)
  • Nonlinear Science (AREA)
  • General Physics & Mathematics (AREA)
  • Optics & Photonics (AREA)
  • Optical Modulation, Optical Deflection, Nonlinear Optics, Optical Demodulation, Optical Logic Elements (AREA)
  • Optical Integrated Circuits (AREA)

Abstract

광학 공진기 구조를 포함하는 광 변조기가 개시된다. 광학 공진기 구조는 적어도 하나의 비-선형 부분을 포함하며, 상기 적어도 하나의 비-선형 부분은 적어도 하나의 방사 접합 영역을 포함한다. 상기 적어도 하나의 방사 접합 영역은 각각 상이한 전자 전도도 특성들을 가진, 적어도 제 1 및 제 2 재료들 사이에서 형성된다. 적어도 하나의 방사 접합 영역의 주축은 적어도 하나의 비-선형 부분의 곡률 반경을 따라 배향된다. 광 변조기는 광 공진기 구조의 적어도 하나의 비-선형 부분에 결합되는 광 도파관을 포함한다.

Description

표준 제작 프로세싱으로부터의 광 변조기{OPTICAL MODULATOR FROM STANDARD FABRICATION PROCESSING}
관련 출원들에 대한 상호-참조
본 출원은, 35 U.S.C. §119(e) 하에서, 2013년 6월 12일에 출원되고, "제로-변화 고급 CMOS에서의 공핍-모드 캐리어-플라즈마 광 변조기"라는 제목의, 미국 가 출원 번호 제61/834,362호에 대한 우선권을 주장하며, 그 출원은 본 명세서에서, 도면들을 포함하여, 전체적으로 참조로서 통합된다.
정부 지원
본 발명은 미국의 방위 고등 연구 계획국(Defense AdVanced Research Projects Agency; DARPA)에 의해 부여된 계약 번호들(W911NF-10-1-0412 및 HR0011-11-C-0100) 하에서 미정부 지원을 사용하여 적어도 부분적으로 이루어졌다. 미정부는 본 발명에서 특정한 권한들을 가진다.
실리콘 포토닉스는 상보형 금속-산화물 반도체(CMOS) 및 계산 능력의 계속된 크기조정에서 역할을 할 수 있는 에너지 효율적 포토닉스 링크들 및 상호 연결들을 용이하게 하기 위해 사용될 수 있다. CPU들 및 DRAM을 포함한, CMOS 기술과 호환 가능하게 되도록, 실리콘 포토닉스는 종래의 CMOS 프로세스들과 호환 가능해야 한다.
본 발명은 일반적으로 반도체 제작 툴을 사용하여 포토닉스 디바이스를 제작하기 위한 시스템들, 장치 및 방법들에 관한 것이다.
발명자들은 상보형 금속-산화물 반도체(CMOS) 기술들 또는 다른 유형들의 반도체 제작 기술들을 사용하여 구축될 수 있는 포토닉스 디바이스들을 설계하는 이득을 이해하여 왔다. 본 명세서에 설명된 원리들에 따른 포토닉스 디바이스들은 예로서, 제로-변화 고급 CMOS에서의 수동형 포토닉스들로서, 또는 제로-변화 고급 프로세스들에서의 능동형 포토닉스들로서 구성될 수 있다. 능동형 포토닉스 디바이스들의 비-제한적 예들은 변조기들 및 검출기들을 포함한다.
앞서 말한 것을 고려하여, 본 명세서에서 설명된 다양한 예들은 일반적으로 반도체 제작 툴을 사용하여 포토닉스 디바이스를 제작하기 위한 시스템들, 장치 및 방법들에 관한 것이다. 본 명세서에서 설명된 원리들에 따른 예시적인 포토닉스 디바이스는 공핍-모드 변조기로서 구성될 수 있다. 예시적인 포토닉스 디바이스는 표준 CMOS 프로세스에서 제작될 수 있다.
본 명세서에서 설명된 다양한 예시적인 시스템들, 장치 및 방법들은 일반적으로 광학 공진기 구조를 포함하는 예시적인 광 변조기들에 관한 것이다. 상기 광학 공진기 구조는 적어도 하나의 비-선형 부분을 포함하며, 상기 적어도 하나의 비-선형 부분은 적어도 하나의 방사 접합 영역을 포함한다. 상기 적어도 하나의 방사 접합 영역은 각각, 상이한 전자 전도도 특성들을 가진, 적어도 제 1 및 제 2 재료들 사이에 형성된다. 상기 적어도 하나의 방사 접합 영역의 주축은 상기 적어도 하나의 비-선형 부분의 곡률 반경을 따라 배향된다. 상기 광 변조기는 상기 광학 공진기 구조의 적어도 하나의 비-선형 부분에 결합되는 광 도파관을 포함한다.
일 예에서, 상기 적어도 하나의 방사 접합 영역은 상기 주축을 따라 지그-재그 형태를 가질 수 있다.
일 예에서, 상기 적어도 하나의 비-선형 부분은 각각 상이한 도핑 특성들을 가진 적어도 제 1 영역 및 제 2 영역을 포함한 반도체 재료로부터 형성되며, 본 명세서에서 상기 적어도 하나의 방사 접합 영역은 상기 제 1 영역 및 상기 제 2 영역 사이에서의 교차점에 배치된다. 일 양상에서, 상이한 도핑 특성들은 상이한 유형들의 도펀트들 중 적어도 하나 및 적어도 하나의 도펀트의 상이한 농도들을 포함한다. 일 양상에서, 상기 적어도 하나의 방사 접합 영역은 p-n 접합 영역, p-i-n 접합 영역, p+-n 접합 영역, p+-p 접합 영역, p+-p-n+ 접합 영역, p+-p-n-n+ 접합 영역, 금속-산화물-반도체 커패시터 구조, 금속-절연체-금속 접합 영역 및 쇼트키(Schottky) 접합 중 적어도 하나일 수 있다.
예시적인 광학 공진기 구조는 실질적으로 원형 형태를 가질 수 있으며, 본 명세서에서 상기 광학 공진기 구조는 마이크로링 공진기의 외부 반경에서 계단형 굴절률 경계에 의해 광 구속(optical confinement)이 제공되는 마이크로링 공진기를 포함한다.
일 양상에서, 마이크로링 공진기는 단지 마이크로링 공진기의 내부 공동의 1차 모드에만 결합하도록 크기가 결정될 수 있다.
일 양상에서, 상기 마이크로링 공진기의 내부 공동 경계는 복수의 독립 접촉부들을 포함할 수 있다. 이러한 양상에 따른 예에서, 상기 마이크로링 공진기의 링의 폭은 상기 복수의 독립 접촉부들과의 마이크로링 공진기의 광학 모드의 상호 작용으로 인한 광학 손실을 상당히 감소시키기에 충분히 넓다.
일 예에서, 상기 적어도 하나의 방사 접합 영역은 상기 마이크로링 공진기의 일 부분 주위에 분포된 교번하는 수평형 p-n 접합부들을 포함할 수 있다.
상기 마이크로링 공진기의 내부 공동 경계는 복수의 독립 접촉부들을 포함할 수 있으며, 본 명세서에서 상기 복수의 독립 접합부들은 p-n 접합부들과 전기적으로 연결된다.
제 1 광 도파관은 입력 포트 및 관통 포트를 포함할 수 있으며, 상기 입력 포트는 입력 신호를 수신하도록 구성된다.
상기 광 변조기의 적어도 일 부분은, 입력 신호가 입력 포트에 존재할 때 p-n 접합부들의 두 개의 바이어스 상태들 사이에서의 공핍 폭에서의 변화가 관통 포트에서의 전자기 방사 출력을 변조하기 위해 광학 공진 주파수 이동을 제공하도록 크기가 결정될 수 있다.
일 예에서, 제 1 광 도파관 및 광학 공진기 사이에서의 결합 상호 작용은 상기 광학 공진기에서의 고차 모드들의 여기를 제외시키며, 고차 모드들의 존재는 상기 광학 공진기의 마이크로링 공진기의 링의 폭에 기인한다.
일 예에서, 제 2 광 도파관은 상기 광 변조기의 관통 포트 또는 드롭 포트로서의 사용을 위한 위상-정합 구성에서 상기 광 변조기에 결합될 수 있다.
일 예에서, 제 2 광 도파관은 드롭 포트로서의 사용을 위한 결합기로서 비-위상-정합 구성에서 상기 광 변조기에 결합될 수 있고, 단지 상기 광학 공진기 구조의 내부 공동의 1차 모드로부터만 전자기 방사를 수신하도록 크기가 결정될 수 있다.
상기 적어도 하나의 비-선형 부분은 반도체 재료로부터 형성될 수 있으며, 본 명세서에서 상기 반도체 재료는 실리콘, 비정질 실리콘, 다결정 실리콘, III-V족 반도체 재료, 게르마늄, 그래핀 또는 이들 반도체 재료들 중 두 개 이상의 임의의 조합 중 적어도 하나이다.
본 명세서에서 설명된 다양한 예시적인 시스템들, 장치 및 방법들은 일반적으로 각각이 관통 버스 도파관과 결합되며 특정된 공진 파장에 정렬된, 복수의 광 변조기들을 포함하는 예시적인 파장-분할 다중화 시스템들에 관한 것이다. 상기 복수의 광 변조기들 중 적어도 하나의 광 변조기는 적어도 하나의 비-선형 부분을 포함한 광학 공진기 구조를 포함하며, 상기 적어도 하나의 비-선형 부분은 적어도 하나의 방사 접합 영역을 포함한다. 상기 적어도 하나의 방사 접합 영역은 각각 상이한 전자 전도도 특성들을 가진 적어도 제 1 및 제 2 재료들 사이에 형성된다. 상기 적어도 하나의 방사 접합 영역의 주축은 상기 적어도 하나의 비-선형 부분의 곡률 반경을 따라 배향된다.
일 예에서, 각각의 광 변조기의 마이크로링 공진기의 일 부분은 상기 마이크로링 공진기의 광 공동의 일 부분에 인가된 전기 전류가 상기 광 공동의 광학 공진들의 온도 동조를 위한 줄 가열을 생성하도록 도핑되어 전기 저항을 감소시킨다.
본 명세서에서 설명된 다양한 예시적인 시스템들, 장치 및 방법들은 일반적으로, 반도체 제작 툴의 설계 규칙 검증에 기초하여, 상기 반도체 제작 툴을 사용하여 형성된 예시적인 광 변조기 디바이스들에 관한 것이다. 상기 광 변조기 디바이스는 적어도 하나의 비-선형 부분을 포함하는 광학 공진기 구조를 포함한다. 상기 적어도 하나의 비-선형 부분은 적어도 하나의 방사 접합 영역을 포함한다. 상기 적어도 하나의 방사 접합 영역은, 각각 상이한 전자 전도도 특성들을 가진, 적어도 제 1 및 제 2 재료들 사이에 형성되며, 상기 적어도 하나의 방사 접합 영역의 주축은 상기 적어도 하나의 비-선형 부분의 곡률 반경을 따라 배향된다. 예시적인 광 변조기 디바이스들은 또한 상기 광학 공진기 구조에 근접하여 배치된 트랜지스터 층을 포함한다.
상기 예시적인 광 변조기 디바이스는 상기 트랜지스터 층의 일 부분에 배치된 마이크로링 공진기를 포함할 수 있다.
일 예에서, 상기 광학 공진기는 상기 마이크로링 공진기의 외부 반경에서 계단형 굴절률 경계에 의해 제공된 광 구속을 보인다.
일 예에서, 상기 마이크로링 공진기의 내부 공동 경계는 복수의 독립 접촉부들을 포함할 수 있다.
일 예에서, 전기 접촉은 금속에 의한 및/또는 비아 층들에 의한 복수의 독립 접촉부들의 각각에 대해 이루어질 수 있다.
상기 마이크로링 공진기의 일 부분은 상기 내부 공동을 통한 전류의 통과를 허용하도록 전기 저항을 감소시켜 상기 내부 공동의 광학 공진들의 온도 동조를 위해 충분한 줄 가열을 생성하도록 도핑된다.
일 예에서, 광 변조기에 가까운 트랜지스터 몸체 실리콘의 일 부분, 또는 SOI CMOS 트랜지스터 제작 프로세스에 존재하는 금속들 또는 증착된 실리콘의 일 부분이 줄 가열을 생성하기 위해 사용된다.
일 예에서, 상기 마이크로링 공진기의 링의 폭은 충분히 넓어, 상기 복수의 독립 접촉부들과의 광학 모드의 상호 작용으로 인한 충분히 낮은 광학 손실을 허용한다.
일 예에서, 상기 광 변조기 디바이스는 상기 마이크로링 공진기의 내부 공동의 일 부분에 근접하여 배치된 마이크로히터를 포함한다.
일 예에서, 반도체 제작 툴은 0.35㎛ 상보형 금속-산화물-반도체(CMOS) 제작 툴, 0.25㎛ CMOS 제작 툴, 0.18㎛ CMOS 제작 툴, 0.13㎛ CMOS 제작 툴, 65nm CMOS 제작 툴, 45nm CMOS 제작 툴, 32nm CMOS 제작 툴, 22nm CMOS 제작 툴, 65nm 실리콘-온-절연체(SOI) 제작 툴, 45nm SOI 제작 툴, 32nm SOI 제작 툴, 22nm SOI 제작 툴, 14nm FinFET 제작 툴, 22nm FinFET 제작 툴, 또는 III-V족 반도체 제작 툴이 될 수 있다.
이하에서 보다 상세히 설명된 상술된 개념들 및 부가적인 개념들의 모든 조합들(이러한 개념들이 서로 부합하지 않는다면)이 본 명세서에 개시된 본 발명의 주제의 부분인 것으로 고려된다는 것이 이해되어야 한다. 특히, 본 개시의 끝에 나타나는 주장된 요지의 모든 조합들은 본 명세서에 개시된 본 발명의 요지의 부분인 것으로서 고려된다. 또한 참조로서 통합된 임의의 개시에 나타날 수 있는 본 명세서에서 명확하게 이용된 용어들은 본 명세서에 개시된 특정한 개념들과 가장 일치하는 의미를 부여받아야한다는 것이 또한 이해되어야 한다.
본 명세서에서의 예시적인 시스템들, 방법들 및 장치는 고급 CMOS 전자 장치에서 포토닉스 링크들 및 인터페이스들로서 사용될 수 있는 포토닉스 디바이스들 및 구조들의 제작을 용이하게 한다.
특허 또는 출원 파일은 색을 넣고 만들어진 적어도 하나의 도면을 포함한다. 컬러 도면(들)을 가진 이러한 특허 또는 특허 출원 공보의 사본들은 필요한 요금의 요청 및 지불 시 사무소에 의해 제공받을 수 있다.
당업자는 도면들이 주로 예시적인 목적들을 위한 것이며 본 명세서에서 설명된 본 발명의 주제의 범위를 제한하도록 의도되지 않는다는 것을 이해할 것이다. 도면들은 반드시 일정한 비율인 것은 아니며; 몇몇 인스턴스들에서, 본 명세서에 개시된 본 발명의 주제의 다양한 양상들이 상이한 특징들의 이해를 용이하게 하기 위해 도면들에서 과장되거나 또는 확대되어 도시될 수 있다. 도면들에서, 유사한 참조 문자들은 일반적으로 유사한 특징들(예로서, 기능적으로 유사한 및/또는 구조적으로 유사한 요소들)을 나타낸다.
도 1a 및 도 1b는 본 명세서에서 설명된 원리들에 따른, 예시적인 광학 공진기 구조의 일 부분을 도시한 도면.
도 1c 내지 도 1e는 본 명세서에서 설명된 원리들에 따른, 변조기들의 예들을 도시한 도면.
도 2a는 본 명세서에서 설명된 원리들에 따른, 예시적인 통합 변조기의 레이아웃을 도시한 도면.
도 2b는 본 명세서에서 설명된 원리들에 따른, 예시적인 통합 변조기의 접촉부들 및 수평형 접합부들의 예시적인 세부사항들을 도시한 도면.
도 2c는 본 명세서에서 설명된 원리들에 따른, 중앙 히터를 도시한 예시적인 통합 변조기의 상면도를 도시한 도면.
도 2d는 본 명세서에서 설명된 원리들에 따른, 예시적인 통합 변조기의 줌-아웃된 뷰를 도시한 도면.
도 3a는 본 명세서에서 설명된 원리들에 따른, 광 송신 스펙트럼 응답의 예를 도시한 도면.
도 3b는 본 명세서에서 설명된 원리들에 따른, 예시적인 디바이스의 전류 대 전압(I-V) 곡선의 예를 도시한 도면.
도 3c는 본 명세서에서 설명된 원리들에 따른, DC 바이어스 전압들에서 공진 광학 응답의 예를 도시한 도면.
도 3d는 본 명세서에서 설명된 원리들에 따른, 산출된 단면 모드 프로파일의 예를 도시한 도면.
도 3e는 본 명세서에서 설명된 원리들에 따른, 예시적인 디바이스의 광학 마이크로그래프의 예를 도시한 도면.
도 4a는 본 명세서에서 설명된 원리들에 따른, 광학 아이 다이어그램의 예를 도시한 도면.
도 4b는 본 명세서에서 설명된 원리들에 따른, 변조된 공진의 온도 동조의 예를 도시한 도면.
도 4c는 본 명세서에서 설명된 원리들에 따른, 선형 공진 동조 대 히터 전력의 예를 도시한 도면.
도 5는 본 명세서에서 설명된 원리들에 따른, 다중모드-폭 공진기에 결합된 직선 도파관의 예를 도시한 도면.
도 6a는 본 명세서에서 설명된 원리들에 따른, 예시적인 공진기에 결합된 곡선 도파관의 예를 도시한 도면.
도 6b는 본 명세서에서 설명된 원리들에 따른, 예시적인 공진기에 결합된 사인파 결합 버스의 예를 도시한 도면.
도 7a는 본 명세서에서 설명된 원리들에 따른, 광 공동 손실의 예시적인 시뮬레이션을 도시한 도면.
도 7b는 본 명세서에서 설명된 원리들에 따른, 광 방사 Q 대 링 폭의 예시적인 플롯을 도시한 도면.
도 7c는 본 명세서에서 설명된 원리들에 따라, 1550nm 파장에서 동작된 예시적인 디바이스에 대한 도 7b와 유사한 시뮬레이션의 예를 도시한 도면.
도 8a 내지 도 8d는 본 명세서에서 설명된 원리들에 따른, 래핑-버스 결합을 위한 디스크 결합의 예들을 도시한 도면.
도 9a 내지도 9h는 본 명세서에서 설명된 원리들에 따른, 변조기 레이아웃들의 예들을 도시한 도면.
도 10a 내지 도 10e는 본 명세서에서 설명된 원리들에 따른, 예시적인 독립적 테스트 사이트를 위한 레이아웃들의 예들을 도시한 도면.
도 11a 내지 도 11d는 본 명세서에서 설명된 원리들에 따른, 실리콘 몸체 디스크들에 대한 Q 인자 대 디스크 반경의 예시적인 결과들을 도시한 도면.
도 12a 및 도 12b는 본 명세서에서 설명된 원리들에 따른, 실리콘 도파관에 대한 유효 굴절률(nEff) 대 버스 폭의 예시적인 결과들을 도시한 도면.
도 13a 내지 도 13d는 본 명세서에서 설명된 원리들에 따른, 다이오드 특성들의 예들을 도시한 도면.
도 14a 및 도 14b는 본 명세서에서 설명된 원리들에 따른, 다이오드 특성들을 도시한, 예시적인 광 변조기 다이오드에서의 캐리어 농도 분포 대 인가된 전압의 예시적인 플롯들을 도시한 도면.
도 15a 내지 도 15d는 본 명세서에서 설명된 원리들에 따른, 유효 커패시터 회로 표현의 예들을 도시한 도면.
도 16a 및 도 16b는 본 명세서에서 설명된 원리들에 따른, 변조기 성능의 예시적인 플롯들을 도시한 도면.
도 17은 본 명세서에 설명된 원리들에 따른, 예시적인 방법의 절차들을 도시한 도면.
도 18은 본 명세서에서 설명된 원리들에 따른, 예시적인 디바이스 구성 시스템의 블록도를 도시한 도면.
도 19는 본 명세서에서 설명된 원리들에 따른, 예시적인 시스템의 블록도를 도시한 도면.
도 20은 본 명세서에서 설명된 원리들에 따른, 예시적인 컴퓨터 시스템의 아키텍처를 도시한 도면.
본 발명의 특징들 및 이점들은 도면들과 함께 취해질 때 이하에 설명된 상세한 설명으로부터 보다 더 분명해질 것이다.
광학 공진기 구조들에 기초한 포토닉스 디바이스들을 제공하기 위한 본 발명의 시스템들, 방법들 및 장치에 관련된 다양한 개념들, 및 그것의 실시예들에 대한 보다 상세한 설명들이 이하에서 이어진다. 상기 소개되고 이하에서 보다 상세히 설명되는 다양한 개념들은, 개시된 개념들이 임의의 특정한 방식의 구현에 제한되지 않기 때문에, 다수의 방식들 중 임의의 것으로 구현될 수 있다는 것이 이해되어야 한다. 특정 구현들 및 응용들의 예들은 주로 예시적인 목적들을 위해 제공된다.
본 명세서에서 사용된 바와 같이, 용어("포함하다")는 ~을 포함하다를 의미하지만 이에 제한되지 않고, 용어("포함하는")는 ~을 포함하는을 의미하지만 이에 제한되지 않는다. 용어("~에 기초하는")는 ~에 적어도 부분적으로 기초하는 것을 의미한다.
본 명세서에서의 원리들의 다양한 예들과 관련되어 본 명세서에서 설명된 기판들 또는 다른 표면들에 대하여, "상부" 표면 및 "하부" 표면에 대한 임의의 참조들은 주로 기판 및 서로에 대하여 다양한 요소들/구성요소들의 상대적 위치, 정렬 및/또는 배향을 표시하기 위해 사용되며, 이들 용어들은 반드시 임의의 특정한 프레임의 참조(예로서, 중력 프레임의 참조)를 표시하는 것은 아니다. 따라서, 기판 또는 층의 "하부"에 대한 참조는 반드시 표시된 표면 또는 층이 지표면을 향하도록 요구하는 것은 아니다. 유사하게, "위", "아래", "상방", "밑" 등은 반드시 중력 프레임의 참조와 같은, 임의의 특정한 프레임의 참조를 표시하는 것은 아니며, 오히려 주로 기판(또는 다른 표면) 및 서로에 대하여 다양한 요소들/구성요소들의 상대적 위치, 정렬 및/또는 배향을 표시하기 위해 사용된다. 용어들("~상에 배치된" 및 "~위에 위치된")은 "~에 부분적으로 내장된"을 포함하여, "~에 내장된"의 의미를 포함한다. 또한, 피처 B "상에 배치", "사이에 배치" 또는 "위에 배치"되는 피처 A에 대한 참조는 피처 A가 피처 B와 접촉하는 예들, 뿐만 아니라 다른 층들 및/또는 다른 구성요소들이 피처 A 및 피처 B 사이에 위치되는 예들을 포괄한다.
본 명세서에서 설명된 예시적인 시스템들, 방법들 및 장치에 따르면, CMOS 제작 툴들을 포함하여, 표준 디바이스 제작 툴들을 사용하여 제작될 수 있는 포토닉스 디바이스 구조들이 본 명세서에서 설명된다.
본 명세서에서 설명된 임의의 예시적인 시스템들, 방법들 및 장치에서, 디바이스 제작 툴은 0.35㎛ 상보형 금속-산화물-반도체(CMOS) 제작 툴, 0.25㎛ CMOS 제작 툴, 0.18㎛ CMOS 제작 툴, 0.13㎛ CMOS 제작 툴, 65nm CMOS 제작 툴, 45nm CMOS 제작 툴, 32nm CMOS 제작 툴, 22nm CMOS 제작 툴, 65nm 실리콘-온-절연체(SOI) 제작 툴, 45nm SOI 제작 툴, 32nm SOI 제작 툴, 22nm SOI 제작 툴, 14nm FinFET 제작 툴, 22nm FinFET 제작 툴, 또는 그룹 III-V족 반도체 제작 툴일 수 있다.
본 명세서에서의 예시적인 시스템 및 디바이스는 반도체 재료에 기초하여 제작될 수 있으며, 상기 반도체 재료는 실리콘, 비정질 실리콘, 다결정 실리콘, III-V족 반도체 재료, 게르마늄, 그래핀 또는 더 많은 이들 반도체 재료들 중 두 개의 임의의 조합 중 적어도 하나이다.
비-제한적인 예로서, 공핍-모드 광 변조기는 파운드리(foundry) 내에서 요구된 수정들 없이, 본 명세서에서 설명된 원리들에 따른 상업적 45 nm CMOS 로직 프로세스에서 제작될 수 있다.
본 명세서에서 설명된 원리들에 따른 예시적인 포토닉스 디바이스는 이에 제한되지 않지만 IBM 12SOI(뉴욕, 아몽크, IBM)과 같은, 45 nm 로직 CMOS 프로세스를 포함한, 표준 CMOS 프로세스에서 제작될 수 있다. 비-제한적인 예로서, 본 명세서에서의 포토닉스 디바이스들의 제작은 IBM Cell™ 또는 Power7™ 프로세서를 제작하기 위해 이용된 예시적인 프로세스에 기초하여 수행될 수 있다.
본 명세서에서 설명된 예시적인 시스템들, 방법들 및 장치는 기존의 고급-노드 CMOS 파운드리들에서 직접 구현된, 고급 CMOS 전자 장치와 모놀리식으로 통합된 완전한 광학 링크들의 생성을 용이하게 할 수 있다.
대규모 다중코어 프로세서들의 계속된 스케일링 및 엑사스케일 슈퍼컴퓨팅 패러다임의 실현을 용이하게 하기 위해, 프로세서-대-메모리 상호 연결 전력 소비는 데이터 대역폭 밀도가 증가되는 동안 극적으로 감소되어야 한다. 파장-분할 다중화(WDM) 광학적 상호 연결들은 전기적 CPU-DRAM 상호 연결들을 대체하기 위해 유망한 기술로서 나타나고 있다.
본 명세서에서 설명된 예시적인 시스템들, 방법들 및 장치는 요구된 프로세스 변화들 없이, 최신 초소형 전자 공학과 모놀리식으로 통합된 포토닉스 구성요소들에 기초하여 광학적 상호 연결들을 제작하기 위해 사용될 수 있다.
본 명세서에서의 특정한 예시적 구현들은 프로세스 흐름에 대한 어떤 수정들도 파운드리에 의해 허용되지 않는다는 제한을 갖고 구성된다. 따라서, 예시적인 구현들은 설계 규칙들에 대한 어떤 수정들도 요구하지 않는 CMOS 툴을 사용하여 제작될 수 있다. 이를 성취하기 위해, 본 명세서에서의 예들은 신규 변조기 구조를 제공한다.
특정한 예시적인 구현들에서, 단일 후-처리 단계는, 강화된 광 구속(완전한 광 구속까지 및 이를 포함하는)을 제공하기 위해, 제작 기판을 제거하기 위해 수행될 수 있다. 기판의 제거는 칩 상에서의 전자 장치의 성능에 대해 적은 주목할만한 효과를 갖거나 또는 효과가 없는 것으로 보여진다.
본 명세서에서의 예시적인 시스템들, 방법들 및 장치는 고급 CMOS 전자 장치에서 포토닉스 링크들 및 인터페이스들로서 사용될 수 있는 포토닉스 디바이스들 및 구조들의 제작을 용이하게 한다. 예를 들면, 네이티브(natiVe) CMOS 프로세스 흐름과 완전히 호환 가능한 에너지-효율적, 공핍-모드 광 변조기는 본 명세서에서 설명된 원리들에 따라 제작될 수 있다. 본 명세서에서의 접근법은 하이브리드 통합, 기존의 CMOS 프로세스들에 대한 수정, 또는 심지어 부가적인 리소그래픽 마스크들에 대한 임의의 요구를 효과적으로 제거하기 위해 구현될 수 있다. 호환 가능한 CMOS로서 설명된 다른 디바이스들은 부분 에칭 단계들, 수직형 접합부들(얇은 트랜지스터 디바이스 층에서의 구현에 부적당할 수 있는), 또는 트랜지스터들에 일반적이지 않은 특정 주입 상태들 - 그 중 어떤 것도 통상적으로 마이크로프로세서들을 위해 사용된 최신 CMOS 프로세스(마이크로프로세서들을 위해 사용된 서브-100nm CMOS 프로세스와 같은)에 이용 가능하지 않다 -을 가진 두꺼운 실리콘 디바이스 층에 의존한다. 이들 기술들 중 임의의 것이 본 개시의 범위로부터 벗어나지 않고 본 명세서에서 설명된 원리들에 따라 예시적인 포토닉스 디바이스에서 구현될 수 있다는 것이 상상된다.
예시적인 구현에서, 포토닉스 디바이스는 완전히-에칭된 트랜지스터 몸체 실리콘 층에서 형성된 다중모드 링 공동으로서 구성된다. 특정한 예들에서, 포토닉스 디바이스는 속삭임 회랑(whispering gallery) 또는 마이크로링 공진기 광학 모드들의 횡형(즉, 방사형) 다중모드 특성을 지원하도록 구성될 수 있으며, 본 명세서에서 증가 차수 모드들은 방사 방향을 따라(칩의 평면 외, z를 따라를 포함한) 증가하는 수의 필드 널들을 가진다. 광학 모드 구속은 공동의 외부-반경 스텝-인덱스형 경계에 의해 제공될 수 있다.
도 1a는 본 명세서에서 설명된 원리들에 따른 예시적인 광학 공진기 구조(100)의 일 부분을 도시한다. 예시적인 광학 공진기 구조(100)는 비-선형 부분(102)을 포함한다. 상기 비-선형 부분(102)은 상이한 전기 전도도 특성들을 가진 두 개의 재료들과 같은, 상이한 전자 속성들의 재료들 사이에 형성된 접합 영역(104)을 포함한다. 도 1a의 예에 도시된 바와 같이, 접합 영역(104)은 예시적인 광학 공진기 구조(100)의 비-선형 부분을 따라 방사형으로 배향된다. 즉, 접합 영역(104)의 주축은 적어도 하나의 비-선형 부분(102)의 곡률의 유효 반경을 따라 배향된다. 다양한 예들에서, 비-선형 부분은 곡류, 곡선, 사인파, 타원형, 포물선, 또는 임의의 다른 비-선형 형태를 가질 수 있다. 도 1a의 예시적인 광학 공진기 구조(100)는 곡선 형태를 가진 비-선형 부분(102)을 포함한다.
도 1a에 도시된 바와 같이, 예시적인 광학 공진기 구조(100)는 적어도 하나의 전기 접촉(106)을 포함할 수 있다. 전기 접촉(들)은 공진기 구조의 적어도 하나의 방사 접합 영역의 전기적 속성에서의 변화를 가져오기 위해 사용될 수 있는 전기 통신을 제공한다.
본 명세서에서의 예시적인 광학 공진기 구조의 광학 속성을 동조시키기 위한 비-제한적인 예시적 시스템, 방법 및 장치는 다음과 같다. 접합 영역(104)을 둘러싸는 델타 영역(108)의 전기적 속성들은 적어도 하나의 전기 접촉(106)에서 인가된 전류 또는 전압을 제어함으로써 변조될 수 있다. 즉, 전기 접촉부들에서 인가된 전류 또는 전압의 제어를 통해, 예시적인 광학 공진기 구조(100)의 부분들의 유효 굴절률이 동조될 수 있다. 예를 들면, 공진기 구조의 부분들의 유효 굴절률은 전기 접촉부들에서 전류 또는 전압을 제어하는 것을 통한 캐리어 농도의 수정을 통해 동조될 수 있다. 예에서, 예시적인 광학 공진기 구조(100)는 예시적인 광학 공진기 구조(100)에 결합하는 광학 모드의 차수를 포함하여, 광학 모드의 유형을 제어하기 위해 동조될 수 있다.
일 예에서, 공진기 구조의 하나 이상의 부분들은 공진기 구조 및 광 도파관 사이에서의 보다 큰 광학 결합을 용이하게 하기 위해 동조될 수 있다. 예를 들면, 제조 프로세스에서의 허용된 변화들에 기초하여, 공진기 구조는 도파관 결합기와 결합하기 위해 최적으로 동조되지 않을 수 있다. 선택된 방사 접합 영역들에서의 캐리어 농도의 선택적 수정을 통해(예로서, 공핍 구역의 폭을 변경함으로써), 공진기 구조 및 광 도파관 사이에서의 결합은 최적화될 수 있다. 전압의 인가를 갖고 캐리어 농도를 동조시킴으로써, 예시적인 구조가 광 도파관에서 구동 광학 신호를 갖고 공진으로 및 그 외로 동조될 수 있으며, 따라서 보다 많거나 또는 보다 적은 광 도파관 신호를 흡수하거나 또는 송신할 수 있어서, 원하는 변조를 야기한다.
또 다른 예에서, 공진기 구조 모드에 관련되거나 또는 그것과 일치하는 전파 상수를 갖고, 곡선 결합기가 형성된다면, 단지 또는 주로 기본 광학 모드가 공진기 구조 및 광 도파관 사이에서 결합될 수 있다. 이러한 설계 특징은 다른, 고차의(및 잠재적으로 보다 높은 손실) 바람직하지 않은 공진기 모드로의 결합으로부터 도파관에서의 입사 광학 신호들을 분리하는 것을 용이하게 한다.
예시적인 구현에서, 하나 이상의 전기 접촉부들은 광학 공진기 구조(100)의 공진기 공동의 내부-반경 경계의 일 부분에 위치될 수 있다. 예에서, 전기 접촉부들은 광학 모드에서 산란 광을 회피하기 위해 내부-반경 경계로부터 방사형으로 안쪽으로 충분히 멀리 위치될 수 있다. 광학 모드는 우선적으로 경계 벽의 곡률에 의해 외부 경계에 국한될 수 있다. 예를 들면, 간단한 디스크 공진기는 외부 경계에 국한되는 속삭임 회랑 모드들을 가지며, 그러므로 특정한 광학 모드에서, 디스크 경계로부터 방사형으로 안쪽으로 충분히 멀리 떨어져 실질적인 광을 갖지 않는다.
도 1b는 예시적인 광학 공진기 구조(100)의 비-선형 부분에 근접하여 배치될 수 있는 예시적인 광 도파관(110)의 일 부분을 도시한다. 예시적인 광 도파관(110)은 선형 형태 또는 비-선형 형태를 가질 수 있다. 이하에서 설명되는 바와 같이, 예시적인 광 도파관(110)의 재료 조성 및 치수들(폭을 포함한)은 단지 원하는 광학 모드들만이 예시적인 광학 공진기 구조(100)에 결합하도록 구성될 수 있다. 예를 들면, 광 도파관(110)은 단지 기본 광학 모드만이 광학 공진기 구조(100)에 결합하도록 구성될 수 있다.
도 1a에 예시된 바와 같이, 예시적인 구현에서, 광학 공진기 구조(100)에 인접한 광 도파관(110)의 부분은 유사한 곡률 반경을 가진 비-선형 형태를 가질 수 있다.
일 예에서, 광학 공진기 구조(100)의 비-선형 부분은 반도체 재료로부터 형성될 수 있다. 방사 접합 영역은 상이한 도핑 특성들을 갖도록 구성되는 비-선형 부분의 영역들 사이에서의 교차점에서 형성될 수 있다. 상이한 도핑 특성들은 상이한 유형의 도펀트 및 상이한 농도의 적어도 하나의 도펀트 중 적어도 하나일 수 있다.
상기 적어도 하나의 방사 접합 영역은 p-n 접합 영역, p-i-n 접합 영역, p+-n 접합 영역, p+-p 접합 영역, p+-p-n+ 접합 영역, p+-p-n-n+ 접합 영역, 금속-산화물-반도체 커패시터 구조, 금속-절연체-금속 접합 영역 및 쇼트키 접합 중 적어도 하나로서 형성될 수 있다. 수평형 p-n 접합부들은 인덱스 변조를 위해 사용될 수 있으며, 트랜지스터 프로세스에 존재하는 임플란트들로부터 형성될 수 있다. 보다 일반적으로, 다양한 예시적인 구현들은, p-i-n, p+-n, p+-p, p+-p-n+ 및 다른 접합 유형들을 포함하여, 다른 유형들의 접합부들을 포함할 수 있다. 다른 예시적인 구현들은 또한 금속-산화물-반도체 커패시터 구조들, 또는 금속-절연체-금속 및 쇼트키 접합부들을 포함할 수 있다.
도 1a 및 도 1b의 예에서, 방사 접합 영역은 광학 공진기 구조(100)의 부분의 전체 폭에 걸쳐 상당히 연장된 것으로 예시된다. 다른 예들에서, 방사 접합 영역은 광학 공진기 구조(100)의 부분의 폭 미만에 걸쳐 연장된다.
도 1c 및 도 1d는 각각 수평형 접합부들 및 수직형 접합부들을 포함하는 광 변조기 구조들의 예들을 도시한다. 예에서, 본 명세서에서의 변조기 구조는 방사 접합 및 수평형 접합 및 수직형 접합 중 적어도 하나를 포함하도록 구성될 수 있다.
도 1e는 실질적으로 원형 구조로서 형성된 광학 공진기 구조(150)를 가진, 본 명세서에서 설명된 원리들에 따른 예시적인 변조기 구조를 도시한다. 광학 공진기 구조(150)는 복수의 접합 영역들(152)을 포함한다. 각각의 접합 영역(152)은 광학 공진기 구조의 곡률 반경을 따라 배향된 주축을 가진다. 각각의 접합 영역은 두 개의 재료들(154 및 156) 사이에 형성되며, 본 명세서에서 재료(154)는 재료(156)와 상이한 전기 전도도 특성들을 가진다. 전기 접촉부들(158) 중 임의의 하나 이상은 구조에서, 예를 들면, p+ 영역들 또는 n+ 영역들로서, 실리사이드로서, 텅스텐 플러그로서, 또는 금속 비아들로서 형성된다.
도 1e의 변조기들 설계는 포함되는 수직형 접합의 요건 없이, 및 부분적 에칭의 요건 없이, 얇은 몸체 실리콘(예로서, 대략 80 nm 두께)으로부터 제작될 수 있다.
도 2a는 본 명세서에서 설명된 원리들에 따른, 모놀리식으로 통합된 광 변조기의 예시적인 3-차원(3D) 레이아웃을 도시한다. 예시적인 광 변조기는 복수의 방사 p-n 접합 영역들(202), 상기 복수의 방사 p-n 접합 영역들에 근접하여 배치된 모드-선택적 도파관 결합기(204), 및 예시적인 광 변조기의 내부 링을 따라 배치된 복수의 전기 접촉부들(206)을 포함한다. 광 변조기 시스템은 각각 전기 접촉부들(206) 중 적어도 하나와 전기적으로 통신하는 복수의 전기 도관들(210)을 포함하는 백-엔드 금속 스택업(208)을 포함한다. 전기 도관들(210)은 신호의 감쇠를 회피하기 위해, 광학 모드를 지원하도록 의도되는 공진기 구조의 일 부분과 물리적으로 접촉하게 되지 않도록 구성된다. 도 2a에 도시된 바와 같이, 전기 도관들(210)은 방사 p-n 접합 영역들과 접촉하지 않고, 전기 접촉부들(206)과의 전기 통신을 형성하기 위해 백-엔드 금속 스택업(208)으로부터 연장된다. 도 2a에서의 변조기는 디바이스 층, 임플란트 마스크들, 및 비아들 및 금속들을 포함한 전기적 연결들의 여러 층들을 포함한다. 도 2a의 비-제한적 예에서, 모드-선택적 도파관 결합기(204)는 곡선 구성을 가진 부분을 갖는 결합 버스로서 구성된다. 도 2a에 도시된 바와 같이, 결합 버스는 곡선 결합 버스로서 구성될 수 있다. 다른 예들에서, 결합 버스는 실질적으로 직선 결합 버스로서 구성될 수 있다. 백-엔드 금속 스택업(208)은 통합 회로, 히터, 또는 임의의 다른 구성요소와 통신할 수 있다.
도 2b는 본 명세서에서의 원리들에 따른, 예시적인 공진기 구조의 일 부분을 도시한다. 예시적인 공진기 구조는 각각이 예시적인 공진기 구조의 곡률 반경을 따라 배향된 주축을 갖는, 복수의 방사 접합 영역들(220)을 포함한다. 도 2b에 도시된 바와 같이, 방사 접합 영역(220)을 형성하는 두 개의 재료들 사이에서의 계면은 주축을 따라 지그-재그-형 형태를 갖고 제작될 수 있다. 다른 예들에서, 방사 접합 영역(220)을 형성하는 두 개의 재료들 사이에서의 계면은 실질적으로 보다 평활하게 제작될 수 있다. 접합 영역을 따라 재료 계면을 위해 달성 가능한 형태(들)는 CMOS 제작 툴의 피처 분해능 및 설계 규칙 검증에 의존하여 달라질 수 있다. 도 2b는 또한 예시적인 공진기 구조의 내부 공동을 따라 링에 배치된 복수의 전기 접촉부들(222)을 도시한다.
도 2c는 본 명세서에서 설명된 원리들에 따른 예시적인 모놀리식 통합 변조기의 상면도를 도시한다. 예시적인 변조기는 광학 공진기 구조(232)에 근접하여 배치된 중앙 히터(230), 중앙 히터(230)로의 접촉부들(234), 및 광학 공진기 구조(232)의 일 부분에 근접하여 배치된 광 도파관(236)을 포함한다. 예시적인 광학 공진기 구조(232)는 적어도 하나의 방사 접합 영역을 포함한다.
변조기 구조가 실리콘 기판에 기초하여 제작되는 비-제한적인 예에서, 중앙 히터(230)는 실리콘 기판 위에서 폴리-Si 피처로서 형성될 수 있다.
본 명세서에서의 예시적인 광학 공진기 구조의 광학적 속성을 열적으로 동조시키기 위한 비-제한적인 예시적 시스템, 방법 및 장치는 다음과 같다. 접합 영역의 속성들은 공진기 구조의 일 부분에서 온도를 제어함으로써, 예로서 중앙 히터(230)(저항성 히터)로의 전류의 인가를 통해, 변조될 수 있다. 즉, 전기 접촉부들에서 인가된 전류 또는 전압의 제어를 통해, 예시적인 광학 공진기 구조(232)의 부분들의 유효 굴절률은 온도 동조(줄 가열)를 통해 동조될 수 있다. 예에서, 광학 공진기 구조(100)는 예시적인 광학 공진기 구조(232)에 결합하는, 광학 모드의 차수를 포함하여, 광학 모드의 유형을 제어하기 위해 동조될 수 있다.
예에서, 공진기 구조(232)의 하나 이상의 부분들은 공진기 구조(232) 및 광 도파관(236) 사이에서의 보다 큰 광학 결합을 용이하게 하도록 동조될 수 있다. 예를 들면, 제조 프로세스에서의 허용된 변화들에 기초하여, 공진기 구조(232)는 도파관 결합기(236)와 결합하기 위해 최적으로 동조되지 않을 수 있다. 선택적 가열을 통해, 공진기 구조(232)의 광학적 속성들은 특정된 설정에서 유지될 수 있어서, 공진기 구조(232) 및 광 도파관(236) 사이에서의 보다 큰 결합을 용이하게 한다. 예를 들면, 선택적 특정 가열 설정에서 공진기 구조를 피닝하는 것은 단지 또는 주로 기본 광학 모드가 공진기 구조(232) 및 광 도파관(236) 사이에서 결합되는 것을 용이하게 할 수 있다.
도 2d는 본 명세서에서 설명된 원리들에 따른, 구동기(252), 히터 접촉 패드들(254), 및 입력 격자 결합기(256)를 포함하는 예시적인 모놀리식 통합 변조기의 줌-아웃된 뷰를 도시한다.
비-제한적인 예시적 결과들이 제로 프로세스 수정들을 갖고 표준 100nm-이하 CMOS SOI 프로세스에서 공핍-모드 광 변조기의 예시적인 구현을 위해 본 명세서에서 설명된다. 예시적인 변조기는 약 5.2 dB의 소광비, 약 40 fJ/비트 내지 약 50 fJ/비트의 추정된 에너지 소비, 및 약 291 GHz/mW 열 유지 가능성을 갖고, 약 5 Gbps에서의 변조를 위해 구성될 수 있다.
예시적인 변조기는 SOI CMOS 프로세스의 90nm-미만의-두께 트랜지스터 몸체 디바이스 층에서 형성된, 다중-모드 폭의 마이크로링의 디스크-형 속삭임-회랑 모드들을 이용한다. IBM 45nm 12SOI CMOS 프로세스에서의 예시적인 구현의 층 치수들이, 예를 들면, IBM 12SOI 프로세스 설계 키트를 사용하여 결정될 수 있다. 예시적인 변조기는 방사상으로 연장되며 링 주위에서 방위각으로 분포되는(예로서, 도 2b 참조) 84개의 접합 영역들(p-n 접합부들)을 갖고 구성된다. 접합 영역들의 수는 하나의 디바이스 구성에서 또 다른 것으로 변경될 수 있다는 것이 이해된다.
프로세스에 의해 허용되는 경우, 접합부들의 보다 미세한 피치 패터닝은 공진기의 볼륨에서, 많은 공핍 영역들을 포함함으로써, 보다 큰 캐리어-플라즈마 인덱스 변조를 가능하게 하며, 그러므로 보다 효율적인(보다 낮은 전압 및 에너지) 변조를 제공한다. 링 공동은 내부-반경 에지에 위치한 전기 접촉이 기본 모드에 최소 광 손실을 부여하도록 허용하기 위해 단일-모드 폭보다 더 넓도록 구성된다. 고차 공간 모드들이 이들 접촉부들 및 휨 손실로부터 흩어지게 함으로써 Q에서 억제되지만, 고차 공간 모드들은 바람직하지 않은 스펙트럼 서명(이하에서 도 7b 및 도 7c와 관련되어 설명된)을 갖기에 충분히 높은 Q를 가진 채로 있을 수 있다. 그러므로, 예시적인 시스템들, 방법들 및 장치에 따르면, 변조기는 적절하게 설계된 도파관 결합기를 이용함으로써, 단지 기본 모드의 여기, 및 고차 모드들의 억제를 위해 구성될 수 있다. 도파관 결합기는 섭동의 작은 k-공간 확산을 가지며 고차의, 저-Q 공진들(이하에서 도 6a 및 도 6b와 관련되어 설명되는)을 여기시키지 않는 긴 상호 작용 길이를 가진, 전파-상수-정합된, 곡선의 버스-대-공진기 결합기로서 구성될 수 있다. 이하에서 도 8a 및 도 8b와 관련되어 설명되는 바와 같이, 최대 반대교차의 포인트가 결합을 위해 선택되도록 허용하는 예시적인 시뮬레이션들이 수행될 수 있으며, 이것은 설계에서 호의적이다. 이러한 작은-반경, 다중모드 공진기에 결합된 직선 도파관은 일반적으로 바람직하지 않을 수 있는 고차 모드들을 여기시킬 수 있다(이하에서 도 5와 관련되어 설명된). 예시적인 변조기의 5-㎛ 외부 링 반경은 효율적인 결합기 설계를 수용하기 위해 휨 손실에 의해 허용된 최소치보다 크도록 구성된다.
도 3a는 본 명세서에서 설명된 원리들에 따라, 약 3.2THz의 자유 스펙트럼 범위(FSR) 및 약 10dB보다 큰 1250nm에 가까운 소광에 대해 관찰된 단일 횡-모드 동작을 갖고, 예시적인 변조기의 광 송신 스펙트럼 응답의 예시적인 측정을 도시한다. 예시적인 측정은 단일-모드 동작을 도시한 수동형 스펙트럼이다. 도 3b는 디바이스의 전류 대 전압(I-V) 곡선의 예를 도시한다. 도 3c는 약 -4V에서 약 +0.6V가지의 DC 바이어스 전압들에서의 공진 광학 응답의 예를 도시한다. 도 3d는 산출된 단면 모드 프로파일의 예를 도시하며, 본 명세서에서 도파관 몸체 실리콘 및 그것 위에서의 질화물 라이너 층이 개괄된다. 도 3e는 예시적인 변조기 디바이스의 예시적인 광학적 마이크로그래프를 도시한다.
도 3a에서의 광 송신 스펙트럼은 단지 횡-전기(TE)-편광 모드들의 기본 군만이 예시적인 변조기 구성에 대해 요구된 대로, 공동에서 여기된다는 것을 도시한다. 측정된 FSR은 1260 nm에 가까운 약 17 nm(240 THz에 가까운 3.2 THz)이며, 약 3 dB의 라인폭은 임계 결합에 가까운 26GHz이어서, 약 18,000의 고유 Q를 표시한다. 관통-포트 광 소광은 설계 파장에 가까운 약 10 dB를 초과하는 반면, 과결합은 보다 긴 파장들에서 소광을 제한한다. 횡-자기(TM)-편광 유도 모드들은 일반적으로 이것이 얇은 도파관들에서 지원되지 않는다. 저농도 도핑된 p-n 접합부들은 높은 소광 비 변조를 가져오기 위해 드라이브 하에서 낮은 광 손실 및 충분한 파장 이동을 달성하는데 유리할 수 있다. 이러한 프로세스에서 전계-효과 트랜지스터들을 위한 소스/드레인 주입들은 그것들이 1019/㎤를 초과하는 도펀트 농도들을 야기하기 때문에 이용될 수 없는 반면, 5×1017/㎤ 및 5×1018/㎤ 사이에서의 농도들은 공핍-모드 변조기들에 더 적합하다. 이들 농도들을 실현하기 위해, 예를 들면, CMOS 프로세스에서 이용 가능한 트랜지스터 웰-도핑 주입들이 이용될 수 있다. 도 3b에 도시된 예시적인 I-V 곡선 측정들은 정류를 확인하며, 여러 개의 DC 바이어스 상태들에 대한 스펙트럼 이동들이 도 3c에 도시된다.
주어진 전압 스윙을 위한 광 파장 이동을 최대화하기 위해, 각각의 스포크의 각도 폭은, 최대 역-바이어싱된 상태에서, 각각의 스포크 단위 셀(즉, 전체 공동)이 캐리어들을 거의 완전히 공핍되게 하도록 구성될 수 있다. 측정된 도펀트 농도들에 대해, 이것은 각각의 도펀트의 140 nm-폭 영역들을 요구할 수 있다. 그러나, 주입 마스크 층들에 대한 설계 규칙들은 이러한 폭을 대략 220 nm로 제한할 수 있으며, 그러므로 모드 이동들은, 원칙적으로, 이들 캐리어 농도들을 갖고 달성될 수 있는 것의 약 60%로 제한될 수 있다. 도 3c는 모드 이동들이 보통의 전압 스윙을 가진 변조를 허용하기에 충분히 크게 이루어질 수 있음을 도시한다. 약 1263.33nm에서의 광 여기에 대해, +0.6V 인가된 바이어스에서 공진 딥의 하부에서, 거의 6 dB 변조 깊이가 -2V 및 -4V 사이에서의 역 바이어스로 스위칭할 때 예상된다. 다양한 예들에서, 상이한 접합 영역 폭들, 및 도핑 농도들이 사용될 수 있다.
도 4a는 여기에 설명된 원리들에 따라, 약 -3V에서 약 +0.6V까지(디바이스 단자들에서)의 구동 전압 스윙에 응답하여 5.2dB 변조 깊이를 갖고 5Gbps 광학적 아이 다이어그램의 예시적인 측정을 도시한다. 아이 다이어그램 측정들은 도 3e의 예시적인 디바이스 상에서 수행된다. 도 4b는 본 명세서에서 설명된 원리들에 따라, 전체 FSR에 걸쳐(약 291GHz/mW의 효율을 갖고) 변조된 공진의 온도 동조의 예를 도시한다. 도 4c는 가까운 공진 동조 대 히터 전력의 예를 도시한다.
도 4a는 약 10GHz 광학 샘플 모듈 및 5GHz 저역-통과 필터를 가진 샘플링 오실로스코프 상에서 획득된 아이 다이어그램의 예시적인 측정을 도시한다. 예시적인 디바이스는 40-GHz GSG 프로브에 의해, 약 5Gbps, 27-1 비트 의사-랜덤 이전 시퀀스를 갖고 구동될 수 있다. SGS 프로브 패드 및 배선 레이아웃은 도 1d에 도시된다. 50Ω 구동 프로브 및 디바이스 사이에서의 임피던스 부정합으로 인해, 전압 더블링이 예시적인 디바이스에서 예상될 수 있으며, 사실상 변조기에 의해 보여진 전압 스윙은 통합 구동기 회로들에 액세스 가능한 범위인, 약 -3V 내지 약 +0.6V이다. 이들 동작 조건들 하에서, 5.2 dB 변조 깊이는 도 2c에 도시된 DC 모드 이동들과 일치하는, 4.5 dB 삽입 손실을 갖고 측정된다. 평균 스위칭 에너지는 전압 스윙 및 계산된 디바이스 정전 용량으로부터, NRZ 데이터에 대한 표현: 1/4 CVPP 2를 사용하여 추정되며, 약 40 fJ/비트이도록 산출된다. 예시적인 디바이스에서 측정된 최대 누설 전류는 약 0.6V에서 약 16μA이다. 이것은 구동 전류로 인한 에너지 소비에 대해 약 1.2 fJ/비트의 상한을 둔다. 하나의 중요한 도면에 대해, 이들 구동 조건들 하에서 디바이스의 총 에너지 소비는 약 40 fJ/비트인 것으로 추정된다. 이것은 최신 맞춤-프로세스 디바이스들에 비교 가능하다.
변조기 공동 크기를 스케일링하는 것은 속도에 적은 영향을 주거나 또는 영향을 주지 않을 수 있지만, 에너지 효율에 영향을 미칠 수 있다. 변조기 어레이의 RC 시간 상수는 단일 스포크의 것과 대략 동일하다. 디바이스 속도는 스포크들의 수에 독립적이며 따라서 링 반경에 독립적인 것으로 관찰된다. 광학 Q는 또한 반경(1차에 대한)에 독립적인 것으로 관찰되며, 따라서 전기적 및 광학적 대역폭이 공동 크기에 의해 통제되지 않는다. 그러나, 디바이스 에너지는 총 디바이스 정전 용량에 및 따라서 반경에 비례하는 것으로 관찰된다. 또한, 예시적인 디바이스는 보다 작은 반경들에서, 작은 횡 모드, 및 작은 직렬 저항을 생성하기 위해 단일 경계(외부-반경) 광 구속을 이용할 수 있다.
WDM 송신기에서, 변조기들은 도파관을 따라 다중화되며, 각각은 파장 채널로 동조된다. 능동형 파장 동조를 위해, 저항성 마이크로히터가 변조기 공동에 포함되었다(예로서, 도 2c 참조). 히터는 또한 몸체 실리콘 층에 형성될 수 있으며 약 10 kΩ 저항을 주기 위해 프로세스 소스/드레인 주입들을 이용한다. 유사한 채널 간격(~1 nm)을 동조시키는 것이 사용될 수 있는 동안, 도 4b는 약 1.6 nm/mW(291GHz/mW)의 효율을 갖고 전체 FSR의 동조를 도시한다. 다른 예시적인 구현들은 보통의 수정을 갖고 훨씬 더 높은 속도, 더 큰 변조 깊이, 더 낮은 삽입 손실, 및/또는 보다 높은 에너지 효율을 도시한다. 이 예에서 광 공동 설계는 충분히 높은 광학적 Q 아미드 프로세스 불확실성들을 보장하기 위해, 보수적이도록 구성된다. 다른 예시적인 구현들에서, 광학 모드에 더 가깝게 위치된 보다 좁은 링 폭 및 접촉부들은 저항 및 정전 용량 양쪽 모두를 감소시키기 위해 사용될 수 있다. 수백 나노미터들의 변화는 정전 용량을 감소시킴으로써 컷오프 주파수를 배 이상으로 늘리며 비트당 에너지 소비를 상당히 감소시키기 위해 사용될 수 있다. 보다 큰 변조 깊이 및 감소된 삽입 손실은 거의 2배만큼 스포크들의 폭을 감소시킴으로써 달성될 수 있으며, 이것은 설계 규칙 웨이버를 갖고 달성될 수 있다.
예시적인 구현에서, 광 변조기 디바이스들은 이러한 기하학적 구조(예로서, 도 2b에 도시된 바와 같이)에 대한 지그-재그 근사들을 갖고 구현되는 방사상으로 연장된 접합부들을 갖고 설계될 수 있다. 예를 들면, 제작 툴은 도펀트들이 거친 맨해튼 그리드 상에 배치되도록 요구하는 설계 규칙을 가질 수 있다.
도 5는 본 명세서에서 설명된 원리들에 따라, 보다 높은-방사-차수 모드들을 여기시키기 위해 직선 도파관으로부터 다중모드-폭 공진기로의 광학적 결합의 예를 도시한다. 공진기는 디스크 또는 넓은 링으로서 구성될 수 있다. 우측에서 좌측으로 론칭된 유도된 광학 펄스는 작은 결합 갭을 가진 결합기 영역에서 공진기 공동을 여기시킨다. 공진기에서의 필드는 기본뿐만 아니라 고차 모드들이 또한 여기될 수 있음을 보여준다. 주어진 구현에 대해, 이것은 고차 공진 모드들이 몇몇 설계들에서 손실 메커니즘으로서 효과적으로 동작하기 때문에 변조기 설계에 대해 이상적이지 않을 수 있다.
도 6a는 본 명세서에서 설명된 원리들에 따라, 곡선 도파관에서 다중모드-폭 공진기로의 광학적 결합의 예를 도시한다. 버스에서 우측에서 좌측으로 론칭된 유도된 광학 펄스는 작은 결합 갭을 갖고 결합기 영역에서 공동을 여기시킨다. 공진기에서의 필드는 주로 기본 횡 모드가 여기되는 고차 모드들의 싸인 없이 여기될 수 있다는 것을 도시한다. 이것은 또한 고차 모드들을 지원할 수 있는 공동에서, 단지 기본 모드에만 결합하기 위한 바람직한 구성일 수 있다. 도파관의 폭은 도파관에서 광 유도 모드의 각도 전파 상수가 공진기 공동에서 기본 모드의 것과 대략 일치하도록 선택될 수 있다. 이것은, 도파관이 보다 큰 반경에 있지만, 각도 동위상 면들이 줄을 이루기 때문에, 유도된 광 파장이 공진기 공동에서보다 도파관에서 더 길다는 것을 의미한다. 몇몇 예들에서, 상호 작용 길이를 증가시키는 것은 단지 단일 모드로의 보다 큰 결합을 용이하게 할 수 있다. 도 6b는 본 명세서에서 설명된 원리들에 따라, 도 6a에서 결합기와 실질적으로 동일한 결과를 성취하는 곡선 결합기의 또 다른 변화에서 사인파 결합 버스의 예를 도시한다. 몇몇 예들에서, 도파관은 직선-대-휨 전이들을 최소화하며 직선일 수 있는, 드롭 포트에 대한 룸을 남기기 위해 사인-휨으로서 구성될 수 있다. 드롭 포트는 예를 들면, 원하는 파장에서 예시적인 변조기를 안정화시키도록 제어 루프를 폐쇄하기 위해, 또는 링크에서 변조 특성들의 루프-백 검사로서 이용될 수 있다.
도 7a 내지 도 7c는 보다 낮은 산란 손실을 야기하는 링 폭들을 결정하기 위해 구현될 수 있는 방법론들의 예들을 도시한다. 도 7a는 본 명세서에서 설명된 원리들에 따라, 외부 반경으로부터 다양한 방사 거리들(즉, "링 폭")에 위치된 내부 접촉부들로 인해 시뮬레이션된 광 공동 손실의 예를 도시한다. 3D 유한-차분 시간-도메인(FDTD) 시뮬레이션으로부터 계산된 전자기장은 전기 접촉부들로부터 떨어져 있는 전자기장 분포를 가진 저 손실 전파를 도시한다. 이러한 결과는, 전자기장 및 전기 접촉부들 사이에서의 결합이 손실의 소스이므로, 바람직하다.
도 7b는 본 명세서에서 설명된 원리들에 따라, 광 방사 Q 대 "링 폭", 즉, 외부 반경 경계로부터의 접촉부들의 거리의 예를 도시한다. 보다 넓은 폭들은 보다 높은 방사 Q를 주지만, 전기적으로 도핑된 구조들에서 보다 높은 저항을 가질 수 있으며, 보다 적게 잘 억제되는 고차 모드들을 가질 수 있다. 이러한 예시적 데이터는 온-칩 상호연결 애플리케이션들에 대한 잠재적인 관련성의, 1180nm 파장에서의 설계를 위한 것이다.
도 7c는 본 명세서에서 설명된 원리들에 따라, 1550nm 파장 윈도우(전기통신들에서 사용된)에서의 설계를 위해 도 7b에 대한 유사한 시뮬레이션의 예를 도시한다.
도 8a는 본 명세서에서 설명된 원리들에 따라, 각도 전파 상수 대 공동 및 공동의 예시적인 설계를 위한, 도파관, 및 도 6b에서의 구조를 위한, 도파관(폭, 높이) 사이에서의 결합 갭의 플롯의 예를 도시한다. 약 325nm의 갭 주위에서의 전파 상수들에서의 반대-교차는 가장 강한 결합의 포인트를 도시하며, 본 명세서에서 가장 큰 전력 전송이 주어진 갭에 대해, 길이, 또는 가장 짧은 전파 길이에서의 특정한 전력 결합에서 획득된다. 이것은 특정한 결합을 줄 수 있는 최대 이용 가능한 결합 갭의 사용을 허용하며, 따라서 방사 손실을 최소화하고 원치 않는 모드들의 여기를 회피한다.
도 8b는 본 명세서에서 설명된 원리들에 따라, 보다 낮은 각도 전파 상수를 가진 각지게 전파하는 광학 슈퍼모드들-반대칭(좌측) 모드, 및 보다 높은 각도 전파 상수를 가진 대칭(우측) 모드의 예를 도시한다. 이러한 갭에서 두 개의 가이드들 사이에서의 전력의 대략 균일한 균열은 가장 강한 결합(반대교차)의 포인트가 도달될 수 있음을 도시한다. 몇몇 예들에서, 도 8a 내지 도 8d는 래핑-버스 결합을 위한 디스크/링 결합을 도시한다.
도 9a 내지 도 9h는 본 명세서에서 설명된 원리들에 따라, 예시적인 변조기의 다양한 구성요소들에 대한 레이아웃들의 예들을 도시한다. 이들 레이아웃들에 기초하여, 리소그래픽 마스크들은 이들 예시적인 변조기 디바이스들을 제작하기 위해 파운드리에서 주어진 마스크 층들에 대한 프로세스-설계 키트 프로세싱 단계들을 갖고 설계되며 그것과 조합될 수 있다. 프로세서-실행 가능한 지시들은 프로세스-설계 키트 프로세싱 단계들에 기초하여 결정될 수 있다. 하나 이상의 제작 툴들의 계산 시스템들을 사용한 이들 프로세서-실행 가능한 지시들의 실행은 예시적인 변조기 디바이스의 부분들의 제작을 용이하게 한다.
도 9a, 도 9b, 및 도 9c는 각각 몸체 실리콘, 도프블록, 및 도핑에 대한 변조기 레이아웃들의 예들을 도시한다. 도 9d는 배선 레이아웃의 예를 도시한다. 비-제한적인 예시적 시뮬레이션들은 이러한 방식으로 배치된 배선의 기생 용량이 약 5fF로 추정됨을 도시한다. 도 9e는 도핑 레이아웃들 및 배선 레이아웃을 보여주는, 공진기 구조의 코너의 클로즈 업 레이아웃을 도시한다. 도 9f 및 도 9g는 각각 예시적인 실리콘-내 히터 및 단독으로 히터에 대한 예시적인 레이아웃들을 도시한다. 도 9h는 메가셀 레이아웃의 예를 도시한다. 몇몇 예들에서, 도 9h에서 도시된 예와 유사하게, 11개의 채널들이 있을 수 있다. 몇몇 예들에서, 유사한 회로-구동 테스트 사이트들이 칩 상에 존재할 수 있다.
도 10a 내지 도 10e는 본 명세서에서 설명된 원리들에 따라, 독립적인 테스트 사이트에 대한 레이아웃들의 예들을 도시한다. 독립적인 테스트 사이트는 변조기 구조(1002), 구동기, 가열 패드들, 및 도파관 결합기(1004)를 포함한다. 도 10a 내지 도 10e는 변조기 구조의 보다 넓은 뷰로부터 보다 크게 확대된 뷰로의 상이한 레벨들의 확대를 도시한다. 예시적인 도파관 결합기(1004)는 상기 설명된 바와 같이, 도파관 결합기(1004) 및 공진기(1002) 사이에서의 선택적 광학 결합을 용이하게 하기 위해 비-선형 부분을 포함한다.
도 11a 내지 도 11d는 본 명세서에서 설명된 원리들에 따라, 예시적인 실리콘 몸체 디스크들에 대한 디스크 반경 대 Q 인자의 예시적인 결과들을 도시한다. 도 11a 및 도 11b는 1180 nm의 광 파장에서, 각각 두께 약 80 nm 및 72 nm의 실리콘 디스크의 광학 모드들에 대한 Q 인자들의 값들의 예시적인 계산을 도시한다(온-칩 상호 연결 애플리케이션들에 대한 잠재적 관련성의). 도 11c 및 도 11d는 1550 nm의 광 파장에서, 각각 두께 약 80 nm 및 72 nm의 실리콘 디스크의 광학 모드들에 대한 Q 인자들의 값들의 예시적인 계산을 도시한다(전기 통신들에서 사용된).
도 12a 및 도 12b는 본 명세서에서 설명된 원리들에 따라, 예시적인 실리콘 도파관들에 대한 버스 폭 대 유효 굴절률(nEff)의 계산의 예시적인 결과들을 도시한다. 도 12a 및 도 12b는 각각 1180 nm 및 1550 nm의 광 파장에서 실리콘 도파관에 대한 도파관 몸체 높이에 대한 예시적인 계산을 도시한다.
도 13a 내지 도 13d는 본 명세서에서 설명된 원리들에 따라, 예시적인 구조들에 대한 다이오드 특성들의 예시적인 결과들을 도시한다.
도 14a 및 도 14b는 본 명세서에서 설명된 원리들에 따라, 다이오드 특성들을 예시한, 예시적인 광 변조기 다이오드에서의 캐리어 농도 분포 대 인가된 전압의 예시적인 플롯들을 도시한다.
도 15a 내지 도 15d는 본 명세서에서 설명된 원리들에 따라, 다양한 유효 커패시터 회로 표현들의 예들을 도시한다. 예시적인 커패시터 회로 설계들은 병렬로 있다. 예시적인 근사는 광 변조기들의 속성들의 시뮬레이션을 용이하게 하도록 접합 영역들 중 하나 이상을 표현하기 위해 구현될 수 있다.
도 16a 및 도 16b는 본 명세서에서 설명된 원리들에 따른, 변조기 성능의 플롯들을 도시한다. 변조기 속성들은 다음의 표현을 사용하여 계산될 수 있다:
Figure pct00001
도 16a는 약 -2V에서 약 0.6V까지의 전압 범위에서 측정된, 순방향 및 역방향 바이어스들 양쪽 모두에 대한 송신, 대 주파수의 계산들의 예시적인 결과들을 도시한다. 도 16b는 약 -2V에서 약 0.6V까지의 전압 범위에서 측정된, 변조 깊이 및 삽입 손실 대 주파수의 계산들의 예시적인 결과들을 도시한다. 상기 설명된 실시예들은 광 변조기들에 대한 신규 설계들을 포함한다. 이들 변조기들은 광학 공진기들을 이용한다. 혁신적 설계의 하나의 결과는 이들 공진기들, 및 결과적인 변조기들이, 실리콘-온-절연체 CMOS 및 벌크 실리콘 CMOS를 포함하여, 많은 네이티브 CMOS 초소형 전자 공학 프로세스들에서의 실현과 완전히 호환 가능하다는 것이다.
실시예들은 통합 포토닉스 애플리케이션들을 위한 신규 공진 공동을 포함한다. 공진 공동은 재료를 포함한 코어를 포함한다. 코어 재료는 결정성, 다결정 또는 비정질 실리콘, 실리카 또는 또 다른 유리, 실리콘 질화물(SiN, Si3N4), 또는 III-V족 반도체들을 포함한 다수의 다른 반도체들을 포함할 수 있다. 공동은 코어 재료 층으로부 그것의 구조를 에칭함으로써 형성되며, 부분적으로 에칭되거나, 또는 바람직하게는 코어 재료를 통해 완전히 에칭될 수 있다.
다른 실시예들에서, 신규 공진 공명은 진행-파 광학 공진기를 가진다. 원형, 타원형, 또는 그 외 폐쇄-루프 공진기의 외부 반경은 1차 광-유도 계면이다. 예를 들면, 외부-경계 유도는 디스크 마이크로공동의 속삭임 회랑 모드들의 구속 메커니즘이다. 제공된 공동에서, 광은 낮은 방사 손실로 인해 잘-정의된 공진 주파수 및 높은 광학 품질 인자(Q)를 갖고 공진 광학 모드들을 정의하기 위해 외부 벽을 따라 트랩된다. 100 내지 백만 이상의 범위에서의 휨-손실 품질 인자들은 충분히 큰 반경의 선택에 의해, 설계, 뿐만 아니라 보다 높은 값들에 의해 달성될 수 있다. 광학 공진 모드는 외부 경계-소위 속삭임 회랑 모드에 대해 국한된다.
다른 실시예들에서, 공동의 내부 반경을 따라 부착물들의 세트가 있을 수 있다. 이들 부착물들은 공진기의 코어로의 직접 전기적, 열적 및/또는 기계적 접촉을 허용할 수 있다. 부착물들은 예로서, 1차 코어를 통해 하나의 접촉에서 또 다른 것으로의 낮은 저항을 가능하게 하기 위해 외부 반경에 방사상으로 충분히 가깝게 위치될 수 있다. 바람직하게는, 부착물들은 공진 모드에서 산란 광을 회피하기 위해, 국한된 광학 공진 모드의 방사 폭보다 약간 더 큰 거리만큼 외부 반경으로부터 (중심을 향해) 떨어져 위치된다. 이것은 내부 반경 및 외부 반경 경계상에서의 접촉부들 사이에서의 특정한 방사 폭의 연속 코어 영역을 남긴다.
두께가 약 80 nm인 실리콘 디바이스에서 실현된, 코어가 실리콘인 공진기에서, 연속적 실리콘 영역의 폭은 대략 단일 모드 직선 도파관의 폭일 수 있으며, 소형 디바이스들에서 통상적인 단단한 휨 반경들(예로서, 약 1 내지 20 마이크론들)에 대한 폭의 1.5배 사이에서의 가능성이 있을 수 있다. 보다 큰 반경에서, 이러한 설계는, 속삭임 회랑 모드들이 보다 큰 외부 반경, 즉 보다 약한 곡률 외부 경계에 의해 국한될 때 더 넓기 때문에, 보다 큰 폭을 갖고 실현 가능하다.
다른 실시예들에서, 코어 영역으로의 내부 접촉부들은 폭이 1 ㎛ 미만이며, 그것들을 전기적으로 분리하는 에칭 영역들, 또한 폭에서 1 ㎛ 미만만큼 이격된다. 바람직하게는, 접촉부들 및 분리 영역들은 폭이 10 및 500nm 사이에 있다.
다른 실시예들에서, 광학 공진기는 도핑된 반도체 영역들을 형성하기 위해 이식된다. 이들 도핑된 영역들은 내부 접촉부들 중 하나 이상과 중첩할 수 있다. 도핑된 공동 기하학적 구조는 공진 모드의 광학 필드와 p-n 접합부들을 중첩시킬 수 있다. 본 발명의 또 다른 양상에서, 도핑된 영역들은 예로서, pnpnpn ... 또는 pinipinip ... 접합부들을 형성하는, 공동 주위에서 방위각으로 교번될 수 있다. 본 발명의 또 다른 양상에서, 접합부들은 공동 주위에서 주기적으로 반복할 수 있다. 몇몇 구현들에서, 각각의 도핑된 영역의 폭은 OV에서 또는 바람직하게는 선택된 역 바이어스 전압에서, 공동에서의 공핍 영역 폭에 접근할 수 있다. 이러한 설계들은 공동의 변조 효율(인가된 단위 전압당 광학 공진 파장 이동)을 최적화하기 위해 사용될 수 있다.
본 명세서에서의 원리들에 따라 예시적인 시스템들, 방법들, 및 장치를 사용하여, 예시적인 포토닉스 디바이스에 대한 설계가 주어진 반도체 제작 툴에 대한 복잡한 설계 규칙 검증(DRC) 및 제조 제약들을 준수하면서, 주어진 반도체 제작 기술에 대해 결정될 수 있다.
예시적인 방법들이 반도체 제작 툴을 사용하여, 본 명세서에서 설명된 원리들에 따라 예시적인 포토닉스 디바이스들을 제작하기 위해 제공된다. 도 17에 도시된 바와 같이, 예시적인 방법(1700)은 x-y 평면에 있는 기판을 제공하며 x-방향 및 y-방향을 정의하는 단계(1702), 상기 기판의 일 부분 위에 광학 공진기 구조를 제작(1704)하는 단계로서, 상기 광학 공진기 구조는 적어도 하나의 방사 접합 영역을 포함하는 적어도 하나의 비-선형 부분을 포함하는, 상기 광학 공진기 구조 제작 단계(1704)를 포함할 수 있다. 상기 방법은 광 도파관이 상기 광학 공진기 구조의 상기 적어도 하나의 비-선형 부분에 결합하도록, 상기 광학 공진기 구조에 근접하여 상기 광 도파관을 제작하는 단계(1706)를 더 포함한다.
본 명세서에서의 예시적인 시스템, 방법 또는 장치는 본 명세서에서 설명된 원리들에 따라 예시적인 포토닉스 디바이스에 대한 설계를 생성하도록 디바이스 구성 모듈을 제공하기 위해 사용될 수 있다. 이러한 예시적인 디바이스 구성 모듈은 프로세서 및 프로세서 실행 가능한 지시들을 저장한 메모리를 포함할 수 있다. 프로세서 실행 가능한 지시들의 실행은 예시적인 디바이스 구성 모듈이 포토닉스 디바이스 구성을 결정하기 위해 본 명세서에서 설명된 임의의 방법을 수행하게 한다. 이러한 예시적인 방법의 실행은 예시적인 포토닉스 디바이스의 원하는 포토닉스 속성들에 기초하여, 제작될 광학 공진기 구조의 구성을 결정하는 것을 포함할 수 있다. 예시적인 광학 공진기 구조는 적어도 하나의 방사 접합 영역을 포함한 적어도 하나의 비-선형 부분을 포함한다. 동등한 광학적 표현들의 시뮬레이션들 및 계산은 이에 제한되지 않지만, 방사 접합을 형성하는 재료들의 유형(기저 재료들, 도펀트들의 유형들, 및 도펀트들의 농도를 포함한), 방사 접합 영역(들)의 수 및 방사 간격(치수들을 포함한), 광학 공진기 구조의 형태(공진기 영역의 폭을 포함한), 재료 조성 및 전기 접촉부들의 위치, 및 도파관 결합기의 형태 및 치수들과 같은, 파라미터들에 기초하여 예시적인 포토닉스 디바이스의 성능을 평가하기 위해 사용될 수 있다. 비-제한적인 예로서, 예시적인 포토닉스 디바이스에 대해 최적화될 성능 측정들은 품질 인자를 포함한다. 예에서, 디바이스 구성 모듈은 후보 설계의 성능 특성들을 평가하기 위해, 이전 런들로부터 계산된 성능 파라미터들에 기초하여, 포토닉스 디바이스를 생성하도록 후보 광학 공진기 구조의 설계에서의 변화들을 제안하기 위해 프로세서-실행 가능한 지시들을 실행하도록 구성될 수 있어서, 각각의 반복을 갖고 최적의 구조를 향해 모인다. 반도체 제작에 의해 실행될 지시들은 예시적인 디바이스 구성 모듈을 사용하여 포토닉스 디바이스의 생성된 구성에 기초하여 생성될 수 있다. 비-제한적인 예로서, 디바이스 구성 모듈의 출력은 이에 제한되지 않지만 캘리포니아, 산호세, 카덴스 디자인 시스템즈, 인크.(Cadence Design Systems, Inc.)에 의해 제공된 툴과 같은, 컴퓨터 보조 설계(CAD) 툴에 의해 사용될 수 있는 지시들일 수 있다. 예를 들면, 디바이스 구성 모듈로부터의 출력에 기초하여, CAD 툴은 예시적인 포토닉스 디바이스를 생성하기 위해 반도체 제작 툴에 의한 사용을 위해, 예로서, 방사 접합을 형성하는 재료들의 유형, 방사 접합 영역(들)의 수 및 방사 간격, 광학 공진기 구조의 형태, 재료 조성 및 전기 접촉부들의 배치, 및 도파관 결합기의 형태 및 치수들을 정의한 파라미터들을 결정하기 위해 구현될 수 있다. 예시적인 구현에서, 이들 결정된 파라미터들, 및 제작에서 제작 시퀀스에 대한 지시들에 기초하여, 반도체 제작 툴은 예시적인 광학 공진기 구조, 또는 예시적인 광학 공진기 구조를 포함한 예시적인 포토닉스 디바이스를 제작하기 위해 구현될 수 있다.
본 명세서에서의 원리들에 따르면, 적어도 하나의 비-일시적 컴퓨터-판독 가능한 매체가 그것 상에 인코딩된 프로세서-실행 가능한 지시들을 표현한 코드를 갖고 제공되며, 상기 프로세서-실행 가능한 지시들은 하나 이상의 프로세싱 유닛들에 의해 실행될 때, 후보 광학 공진기 구조, 또는 예시적인 광학 공진기 구조를 포함한 예시적인 포토닉스 디바이스의 설계를 생성하기 위한 임의의 방법을 포함하여, 본 명세서에서 설명된 임의의 예시적인 방법을 수행하는 지시들을 포함한다.
본 명세서에서의 원리들에 따르면, 적어도 하나의 비-일시적 컴퓨터-판독 가능한 매체가 그것 상에 인코딩된 프로세서-실행 가능한 지시들을 표현한 코드를 갖고 제공되며, 상기 프로세서-실행 가능한 지시들은 하나 이상의 프로세싱 유닛들에 의해 실행될 때, 본 명세서에서 설명된 원리들에 따른 디바이스 구성 모듈을 사용하여 수행된 임의의 지시들을 포함하여, 본 명세서에서 설명된 임의의 예시적인 방법을 수행하는 지시들을 포함한다.
도 18은 본 명세서에서 설명된 바와 같이, 입력 정보(1812)를 수신하며 디바이스 구성 모듈의 출력(1814)을 생성하는 예시적인 디바이스 구성 시스템(1810)의 블록도를 도시한다. 특히, 디바이스 구성 시스템(1810)은 본 명세서에서 설명된 예시적인 방법들 중 임의의 것과 연관된 지시들을 실행하도록 구현될 수 있다. 몇몇 예들에서, 디바이스 구성 시스템(1810)은 그것을 데이터 저장 디바이스(예로서, 데이터베이스, 서버, 또는 다른 메모리에) 저장하고, 그것을 디스플레이 상에서(예로서, 소프트웨어 애플리케이션 프로그램 또는 앱(App)에 의해 생성된 사용자 인터페이스에서) 렌더링하거나, 또는 그것을 인쇄 매체(예로서, 종이) 상에 렌더링함으로써 출력(1814)을 제공한다.
도 19는 본 명세서에서 설명된 시스템들 및 방법들에 따른, 디바이스 구성 모듈을 포함한 예시적인 시스템의 블록도를 도시한다. 본 명세서에서 설명된 원리들에 따른 시스템(1900)의 비-제한적 예가 도 19에 예시된다. 시스템(1900)은 적어도 하나의 통신 인터페이스(1911), 적어도 하나의 메모리(1912), 및 적어도 하나의 프로세싱 유닛(1913)을 포함한다. 상기 적어도 하나의 프로세싱 유닛(1913)은 상기 적어도 하나의 통신 인터페이스(1911) 및 상기 적어도 하나의 메모리(1912)에 통신적으로 결합된다. 상기 적어도 하나의 메모리(1912)는 프로세서-실행 가능한 지시들(1914) 및 디바이스 구성 모듈(1915)을 저장하도록 구성된다. 본 명세서에서 보다 상세히 설명되는 바와 같이, 디바이스 구성 모듈(1915)은 본 명세서에서 설명된 바와 같이, 반도체 제작 툴의 DRC 요건들을 나타내는 데이터(1916)에 기초하여, 디바이스 구성 모듈의 출력을 결정하기 위해 적용될 수 있다. 비-제한적인 예에서, 적어도 하나의 프로세싱 유닛(1913)은 적어도 상기 설명된 반복적 계산을 제공하기 위해 메모리(1912)에 저장된 프로세서-실행 가능한 지시들(1914)을 실행한다. 적어도 하나의 프로세싱 유닛(1913)은 또한 본 명세서에서 설명된 바와 같이, 예로서 사용자 인터페이스, 반도체 제작 툴, 데이터베이스, 또는 서버에 대한 제어기로, 디바이스 구성 모듈의 출력을 저장하도록 메모리(1912)를 제어하기 위해 또는 그것을 송신하도록(1917) 통신 인터페이스(1911)를 제어하기 위해 프로세서-실행 가능한 지시들(1914)을 실행한다.
도 20은 본 명세서에서 설명된 시스템들 및 방법들 중 임의의 것을 구현하기 위해 이용될 수 있는 예시적인 컴퓨터 시스템(2000)의 예시적인 아키텍처를 도시한다. 도 20의 컴퓨터 시스템(2000)은 메모리(2025), 하나 이상의 통신 인터페이스(2005), 및 하나 이상의 출력 디바이스들(2010)(예로서, 하나 이상의 디스플레이 유닛들) 및 하나 이상의 입력 디바이스들(2015)에 통신적으로 결합된 하나 이상의 프로세서들(2020)을 포함한다.
도 20의 컴퓨터 시스템(2000)에서, 메모리(2025)는 임의의 컴퓨터-판독 가능한 저장 미디어를 포함할 수 있으며, 각각의 시스템들에 대해 본 명세서에서 설명된 다양한 기능들을 구현하기 위한 프로세서-실행 가능한 지시들과 같은 컴퓨터 지시들, 뿐만 아니라 그에 의해 생성되거나, 또는 통신 인터페이스(들) 또는 입력 디바이스(들)를 통해 수신된, 그것에 관한 임의의 데이터를 저장할 수 있다. 도 20에 도시된 프로세서(들)(2020)는 메모리(2025)에 저장된 지시들을 실행하기 위해 사용될 수 있으며, 그렇게 할 때, 또한 지시들의 실행에 따라 프로세싱되고 또는 생성된 다양한 정보를 메모리로부터 판독하거나 또는 그것에 기록할 수 있다.
예시적인 컴퓨터 시스템(2000)은 또한 디바이스 구성 모듈(2030)을 포함한다. 디바이스 구성 모듈은 본 명세서에서 설명된 바와 같이, 예를 들면, 디바이스 구성 모듈의 출력을 제공하기 위해, 본 명세서에서 설명된 방법들 중 임의의 것을 수행하기 위한 프로세서-실행 가능한 지시들을 포함한다. 프로세서(2020)는 디바이스 구성 모듈(2030)과 관련되어 프로세서-실행 가능한 지시들을 실행하기 위해 사용될 수 있다.
도 20에 도시된 컴퓨터 시스템(2000)의 프로세서(2020)는 또한 지시들의 실행에 따라 다양한 정보를 송신하거나 또는 수신하도록 통신 인터페이스(들)(2005)에 통신적으로 결합되거나 또는 제어될 수 있다. 예를 들면, 통신 인터페이스(들)(2005)는 유선 또는 무선 네트워크, 버스, 또는 다른 통신 수단에 결합될 수 있으며 그러므로 컴퓨터 시스템(2000)이 다른 디바이스들(예로서, 다른 컴퓨터 시스템들)로 정보를 송신하고 및/또는 그로부터 정보를 수신하도록 허용할 수 있다. 통신 인터페이스(들)(2005)는 또한 외부 네트워크(2035)와 통신할 수 있다. 몇몇 구현들에서, 통신 인터페이스(들)는 컴퓨터 시스템(2000)의 적어도 몇몇 양상들에 대한 액세스 포털로서 전자 디바이스 상에서의 웹사이트 또는 애플리케이션 프로그램(앱)을 제공하도록 구성될 수 있다(예로서, 다양한 하드웨어 구성요소들 또는 소프트웨어 구성요소들을 통해). 이러한 전자 디바이스들의 비-제한적 예들은 태블릿들, 슬레이트들, 스마트폰들, 전자 판독기들, 또는 다른 유사한 전자 디바이스들이다.
도 20에 도시된 컴퓨터 시스템(2000)의 출력 디바이스들(2010)은 예를 들면, 다양한 정보가 지시들의 실행과 관련되어 보여지거나 또는 그 외 지각되도록 허용하기 위해 제공될 수 있다. 입력 디바이스(들)(2015)는 예를 들면, 사용자가 수동 조정들을 하고, 선택들을 하고, 데이터 또는 다양한 다른 정보를 입력하거나 또는 디바이스 구성 모듈의 지시들의 실행 동안 프로세서와 다양한 방식들 중 임의의 것으로 상호 작용하도록 허용하기 위해 제공될 수 있다.
결론
다양한 본 발명의 실시예들이 본 명세서에서 설명되고 예시되었지만, 당업자들은 기능을 수행하고 및/또는 결과들을 획득하기 위한 다양한 다른 수단들 및/또는 구조들 및/또는 본 명세서에서 설명된 이점들 중 하나 이상을 쉽게 상상하며, 이러한 변화들 및/또는 수정들의 각각은 본 명세서에서 설명된 본 발명의 실시예들의 범위 내에 있는 것으로 간주된다. 보다 일반적으로, 당업자들은 본 명세서에서 설명된 모든 파라미터들, 치수들, 재료들, 및 구성들이 예들인 것으로 의도되며 실제 파라미터들, 치수들, 재료들, 및/또는 구성들은 본 발명의 교시들이 사용되는 특정 애플리케이션 또는 애플리케이션들에 의존할 것임을 쉽게 이해할 것이다. 당업자들은 단지 일상적인 실험을 사용하여 본 명세서에서 설명된 특정 본 발명의 실시예들에 대한 많은 등가물들을 인식하거나 또는 알아낼 수 있을 것이다. 그러므로, 앞서 말한 실시예들은 단지 예로서 제공되며 본 발명의 실시예들은 구체적으로 설명된 것으로서가 아닌 그 외로 실시될 수 있다는 것이 이해될 것이다. 본 개시의 본 발명의 실시예들은 본 명세서에서 설명된 각각의 개개의 피처, 시스템, 물품, 재료, 키트, 및/또는 방법에 관한 것이다. 또한, 둘 이상의 이러한 피처들, 시스템들, 물품들, 재료들, 키트들, 및/또는 방법들의 임의의 조합이, 이러한 피처들, 시스템들, 물품들, 재료들, 키트들, 및/또는 방법들이 서로 일치하지 않는다면, 본 개시의 발명의 범위 내에 포함된다.
본 발명의 상기-설명된 실시예들은, 여기에 첨부된 도 1a 내지 도 20에 제공된 구현들을 통해를 포함한, 다수의 방식들 중 임의의 것으로 구현될 수 있다. 예를 들면, 몇몇 실시예들은 하드웨어, 소프트웨어 또는 그것의 조합을 사용하여 구현될 수 있다. 실시예의 임의의 양상이 적어도 부분적으로 소프트웨어로 구현될 때, 소프트웨어 코드는, 단일 디바이스 또는 컴퓨터에서 제공되는지 또는 다수의 디바이스들/컴퓨터들 중에서 분포되는지에 관계 없이, 임의의 적절한 프로세서 또는 프로세서들의 모음 상에서 실행될 수 있다.
또한, 본 명세서에서 설명된 기술은 방법으로서 구체화될 수 있으며, 그것의 적어도 하나의 예가 제공되었다. 방법의 일부로서 수행된 동작들은 임의의 적절한 방식으로 순서화될 수 있다. 따라서, 동작들이 예시된 것과 상이한 순서로 수행되는 실시예들이 구성될 수 있으며, 이것은, 예시적인 실시예들에서 순차적 동작들로서 도시될지라도, 동시에 몇몇 동작들을 수행하는 것을 포함할 수 있다.
본 명세서에서 정의되며 사용된 바와 같이, 모든 정의들은 사전 정의들, 참조로서 통합된 문서들에서의 정의들, 및/또는 정의된 용어들의 평범한 의미들을 제어하기 위해 이해되어야 한다.
명세서에서 사용된 단수요소들은, 명확하게 반대로 표시되지 않는다면, "적어도 하나의"를 의미하는 것으로 이해되어야 한다.
명세서에서 사용된 바와 같이, 구절("및/또는")은 그렇게 결합된 요소들, 즉 몇몇 경우들에서 결합하여 존재하며 다른 경우들에서 분리적으로 존재하는 요소들 중 "하나 또는 양쪽 모두"를 의미하는 것으로 이해되어야 한다. "및/또는"을 갖고 열거된 다수의 요소들은 동일한 방식, 즉, 그렇게 결합된 요소들 중 "하나 이상"으로 해석되어야 한다. 다른 요소들은 구체적으로 식별된 이들 요소들에 관련되는지 또는 관련되지 않은지에 관계없이, "및/또는" 절에 의해 구체적으로 식별된 요소들 외에 선택적으로 존재할 수 있다. 따라서, 비-제한적 예로서, "A 및/또는 B"에 대한 참조는, "포함하는"과 같은 개방형 언어와 함께 사용될 때, 일 실시예에서, A 만을(선택적으로, B가 아닌 요소들을 포함한); 또 다른 실시예에서, B만을(선택적으로 A가 아닌 요소들을 포함하는); 또 다른 실시예에서, A 및 B 양쪽 모두를(선택적으로 다른 요소들을 포함한) 등을 나타낼 수 있다.
명세서에서 사용된 바와 같이, "또는"은 상기 정의된 바와 같이 "및/또는"과 동일한 의미를 갖는 것으로 이해되어야 한다. 예를 들면, 리스트에서 아이템들을 분리할 때, "또는" 또는 "및/또는"은 포괄적, 즉 다수의 또는 리스트의 요소들 중 적어도 하나지만, 또한 하나 이상을 포함한, 포함, 및 선택적으로 부가적인 열거되지 않은 아이템들로서 해석될 것이다. "그 중 단지 하나만이" 또는 "그것 중 정확하게 하나" 또는 "~로 이루어진"과 같은, 명확하게 반대로 표시된 용어들만이 다수의 또는 리스트의 요소들 중 정확하게 하나의 요소의 포함을 나타낼 것이다. 일반적으로, 본 명세서에서 사용된 바와 같이, 용어("또는")는 "어느 하나", "중 하나", "중 단지 하나" 또는 "중 정확하게 하나"와 같은, 배타성에 대하여 앞설 때, 배타적 대안들(즉, "하나 또는 다른 하나 그러나 양쪽 모두가 아닌")을 표시한 것으로서만 해석될 것이다.
명세서에서 사용된 바와 같이, 하나 이상의 요소들의 리스트를 참조하여, 구절("적어도 하나")은 반드시는 아니지만 요소들의 리스트 내에 구체적으로 열거된 각각의 및 모든 요소 중 적어도 하나를 포함하며 요소들의 리스트에서의 요소들의 임의의 조합들을 배제하지 않는, 요소들의 리스트에서 요소들의 임의의 하나 이상으로부터 선택된 적어도 하나의 요소를 의미하는 것으로 이해되어야 한다. 이러한 정의는 또한 요소들이, 구체적으로 식별된 이들 요소들에 관련되는지 또는 관련되지 않는지에 관계없이, 구절("적어도 하나")이 나타내는 요소들의 리스트 내에서 구체적으로 식별된 요소들 외에 선택적으로 존재할 수 있음을 허용한다. 따라서, 비-제한적인 예로서, "A 및 B 중 적어도 하나"(또는, 동등하게, "A 또는 B 중 적어도 하나", 동등하게 "A 및/또는 B 중 적어도 하나")는 일 실시예에서, 선택적으로 B가 존재하지 않는, 하나 이상의, A를 포함한(및 선택적으로 B가 아닌 요소들을 포함한) 적어도 하나; 또 다른 실시예에서, 선택적으로, A가 존재하지 않는 하나 이상의, B를 포함한(및 선택적으로 A가 아닌 요소들을 포함한) 적어도 하나; 또 다른 실시예에서, 선택적으로 하나 이상의, A를 포함한 적어도 하나, 및 선택적으로 하나 이상의, B를 포함한(및 선택적으로 다른 요소들을 포함한) 적어도 하나; 등을 나타낼 수 있다.
청구항들에서, 상기 명세서에서뿐만 아니라, "포함하는," 포함시키는", "운반하는", "가진", "포함한", "수반한", "유지한", "~로 구성된" 등과 같은 모든 연결구는 개방형인 것으로, 즉 이에 제한되지 않지만 포함하는을 의미하는 것으로 이해될 것이다. 단지 연결구들("~로 구성된" 및 "본질적으로 ~로 구성된)은 특허 심사 절차들의 미국 특허청 매뉴얼, 섹션 2111.03에 제시된 바와 같이, 각각 폐쇄형 또는 반-폐쇄형 연결구들일 것이다.
100: 광학 공진기 구조 104: 접합 영역
110: 광 도파관 150: 광학 공진기 구조
204: 도파관 결합기 208: 백-엔드 금속 스택업
210: 전기 도관 220: 방사 접합 영역
230: 중앙 히터 232: 광학 공진기 구조
236: 광 도파관 252: 구동기
254: 히터 접촉 패드 256: 입력 격자 결합기
1002: 공진기 1004: 도파관 결합기
1810: 디바이스 구성 시스템 1812: 입력 정보
1911: 통신 인터페이스 1912: 메모리
1913: 프로세싱 유닛 1915: 디바이스 구성 모듈
2000: 컴퓨터 시스템 2005: 통신 인터페이스
2010: 출력 디바이스 2015: 입력 디바이스
2020: 프로세서 2025: 메모리
2030: 디바이스 구성 모듈
2035: 외부 네트워크

Claims (29)

  1. 광 변조기에 있어서,
    적어도 하나의 방사 접합 영역을 포함하는 적어도 하나의 비-선형 부분을 포함한 광학 공진기 구조; 및
    상기 광학 공진기 구조의 상기 적어도 하나의 비-선형 부분에 결합된 제 1 광 도파관을 포함하고,
    상기 적어도 하나의 방사 접합 영역은, 각각이 상이한 전자 전도도 특성들을 갖는 적어도 제 1 및 제 2 재료들 사이에 형성되며;
    상기 적어도 하나의 방사 접합 영역의 주축은 상기 적어도 하나의 비-선형 부분의 곡률 반경을 따라 배향되는, 광 변조기.
  2. 제 1 항에 있어서,
    상기 적어도 하나의 방사 접합 영역은 상기 주축을 따라 지그-재그 형태를 갖는, 광 변조기.
  3. 제 1 항에 있어서,
    상기 적어도 하나의 비-선형 부분은 각각이 상이한 도핑 특성들을 갖는 적어도 제 1 영역 및 제 2 영역을 포함한 반도체 재료로부터 형성되며, 상기 적어도 하나의 방사 접합 영역은 상기 제 1 영역 및 상기 제 2 영역 사이에서의 교차점에 배치되는, 광 변조기.
  4. 제 3 항에 있어서,
    상기 상이한 도핑 특성들은 상이한 유형들의 도펀트들 중 적어도 하나 및 적어도 하나의 도펀트의 상이한 농도들을 포함하는, 광 변조기.
  5. 제 3 항에 있어서,
    상기 적어도 하나의 방사 접합 영역은 p-n 접합 영역, p-i-n 접합 영역, p+-n 접합 영역, p+-p 접합 영역, p+-p-n+ 접합 영역, p+-p-n-n+ 접합 영역, 금속-산화물-반도체 커패시터 구조, 금속-절연체-금속 접합 영역 및 쇼트키 접합 중 적어도 하나인, 광 변조기.
  6. 제 1 항에 있어서,
    상기 적어도 하나의 방사 접합 영역은 금속-산화물-반도체 커패시터 구조, 금속-절연체-금속 접합 영역 및 쇼트키 접합 중 적어도 하나인, 광 변조기.
  7. 제 1 항에 있어서,
    상기 광학 공진기 구조는 실질적으로 원형 형태를 가지며, 상기 광학 공진기 구조는 마이크로링 공진기의 외부 반경에서 계단형 굴절률 경계에 의해 광 구속이 제공되는 상기 마이크로링 공진기를 포함하는, 광 변조기.
  8. 제 7 항에 있어서,
    상기 마이크로링 공진기는 상기 마이크로링 공진기의 내부 공동의 단지 1-차 모드에만 결합하도록 크기가 결정되는, 광 변조기.
  9. 제 7 항에 있어서,
    상기 마이크로링 공진기의 내부 공동 경계는 복수의 독립 접촉부들을 포함하는, 광 변조기.
  10. 제 9 항에 있어서,
    상기 마이크로링 공진기의 링의 폭은 상기 복수의 독립 접촉부들과의 상기 마이크로링 공진기의 광학 모드의 상호 작용으로 인한 광 손실을 상당히 감소시키기기에 충분히 넓은, 광 변조기.
  11. 제 7 항에 있어서,
    상기 적어도 하나의 방사 접합 영역은 상기 마이크로링 공진기의 일 부분 주위에 분포된 교번하는 수평형 p-n 접합부들을 포함하는, 광 변조기.
  12. 제 11 항에 있어서,
    상기 마이크로링 공진기의 내부 공동 경계는 복수의 독립 접촉부들을 포함하며, 상기 복수의 독립 접촉부들은 상기 p-n 접합부들과 전기적으로 연결되는, 광 변조기.
  13. 제 12 항에 있어서,
    상기 제 1 광 도파관은 입력 포트 및 관통 포트를 포함하며, 상기 입력 포트는 입력 신호를 수신하도록 구성되는, 광 변조기.
  14. 제 13 항에 있어서,
    상기 광 변조기의 적어도 일 부분은 입력 신호가 상기 입력 포트에 존재할 때, 상기 p-n 접합부들의 두 개의 바이어스 상태들 사이에서의 공핍 폭에서의 변화가 상기 관통 포트에서 전자기 방사 출력을 변조하기 위해 광학 공진 주파수 이동을 제공하도록 크기가 결정되는, 광 변조기.
  15. 제 1 항에 있어서,
    상기 제 1 광 도파관 및 상기 광학 공진기 사이에서의 결합 상호 작용은 상기 광학 공진기에서 고차 모드들의 여기를 제외하며, 상기 고차 모드들의 존재는 상기 광학 공진기의 마이크로링 공진기의 링의 폭에 기인하는, 광 변조기.
  16. 제 1 항에 있어서,
    상기 광 변조기의 관통 포트 또는 드롭 포트로서의 사용을 위한 위상-정합 구성의 상기 광 변조기에 결합된 제 2 광 도파관을 더 포함하는, 광 변조기.
  17. 제 1 항에 있어서,
    드롭 포트로서의 사용을 위한 결합기로서 비-위상-정합 구성의 상기 광 변조기에 결합되며, 단지 상기 광학 공진기 구조의 내부 공동의 제 1차 모드로부터만 전자기 방사를 수신하도록 크기가 결정되는 제 2 광 도파관을 더 포함하는, 광 변조기.
  18. 제 1 항에 있어서,
    상기 적어도 하나의 비-선형 부분은 반도체 재료로부터 형성되며, 상기 반도체 재료는 실리콘, 비정질 실리콘, 다결정 실리콘, III-V족 반도체 재료, 게르마늄, 그래핀, 또는 많은 이들 반도체 재료들 중 두 개 이상의 임의의 조합 중 적어도 하나인, 광 변조기.
  19. 파장-분할 다중화 시스템에 있어서,
    각각이 관통 버스 도파관과 결합되며 특정 공진 파장에 정렬되는, 복수의 광 변조기들을 포함하고;
    상기 복수의 광 변조기들 중 적어도 하나의 광 변조기는:
    적어도 하나의 방사 접합 영역을 포함하는 적어도 하나의 비-선형 부분을 포함한 광학 공진기 구조; 및
    상기 적어도 하나의 비-선형 부분의 곡률 반경을 따라 배향되는 상기 적어도 하나의 방사 접합 영역의 주축을 포함하고,
    상기 적어도 하나의 방사 접합 영역은 각각, 상이한 전자 전도도 특성들을 갖는, 적어도 제 1 및 제 2 재료들 사이에 형성되는, 상기 복수의 광 변조기들을 포함하는, 파장-분할 다중화 시스템.
  20. 제 19 항에 있어서,
    각각의 광 변조기의 마이크로링 공진기의 일 부분은 전기 저항을 감소시키기 위해 도핑되어, 상기 마이크로링 공진기의 광 공동의 일 부분에 인가된 전류가 상기 광 공동의 광학 공진들의 온도 동조를 위한 줄 가열을 생성하는, 파장-분할 다중화 시스템.
  21. 반도체 제작 툴의 설계 규칙 검증에 기초하여, 상기 반도체 제작 툴을 사용하여 형성된 광 변조기 디바이스에 있어서,
    적어도 하나의 방사 접합 영역을 포함하는 적어도 하나의 비-선형 부분을 포함한 광학 공진기 구조; 및
    상기 광학 공진기 구조에 근접하여 배치된 트랜지스터 층을 포함하고,
    상기 적어도 하나의 방사 접합 영역은 각각이 상이한 전자 전도도 특성들을 갖는 적어도 제 1 및 제 2 재료들 사이에 형성되며
    상기 적어도 하나의 방사 접합 영역의 주축은 상기 적어도 하나의 비-선형 부분의 곡률 반경을 따라 배향되는, 광 변조기 디바이스.
  22. 제 21 항에 있어서,
    상기 트랜지스터 층의 일 부분에 배치된 마이크로링 공진기를 더 포함하는, 광 변조기 디바이스.
  23. 제 22 항에 있어서,
    상기 광학 공진기는 상기 마이크로링 공진기의 외부 반경에서 계단형 굴절률 경계에 의해 제공된 광 구속을 나타내는, 광 변조기 디바이스.
  24. 제 23 항에 있어서,
    상기 마이크로링 공진기의 내부 공동 경계는 복수의 독립 접촉부들을 포함하는, 광 변조기 디바이스.
  25. 제 24 항에 있어서,
    전기 접촉은 금속에 의해 및/또는 비아 층들에 의해 상기 복수의 독립 접촉부들의 각각에 대해 이루어지는, 광 변조기 디바이스.
  26. 제 24 항에 있어서,
    상기 마이크로링 공진기의 일 부분은 전기 저항을 감소시키기 위해 도핑되어, 상기 내부 공동을 통한 전류의 통과를 허용함으로써, 상기 내부 공동의 광학 공진들의 온도 동조를 위한 충분한 줄 가열을 생성하는, 광 변조기 디바이스.
  27. 제 26 항에 있어서,
    상기 광 변조기에 가까운 트랜지스터 몸체 실리콘의 일 부분, 또는 SOI CMOS 트랜지스터 제작 프로세스에 존재하는 금속들 또는 증착된 실리콘의 일 부분은 상기 줄 가열을 생성하기 위해 사용되는, 광 변조기 디바이스.
  28. 제 24 항에 있어서,
    상기 마이크로링 공진기의 링의 폭은 상기 복수의 독립 접촉부들과의 광학 모드의 상호 작용으로 인한 충분히 낮은 광 손실을 허용하기에 충분히 넓은, 광 변조기 디바이스.
  29. 제 24 항에 있어서,
    상기 마이크로링 공진기의 상기 내부 공동의 일 부분에 근접하여 배치된 마이크로히터를 더 포함하는, 광 변조기 디바이스.
KR1020167000439A 2013-06-12 2014-06-12 표준 제작 프로세싱으로부터의 광 변조기 KR20160039603A (ko)

Applications Claiming Priority (3)

Application Number Priority Date Filing Date Title
US201361834362P 2013-06-12 2013-06-12
US61/834,362 2013-06-12
PCT/US2014/042177 WO2014201286A1 (en) 2013-06-12 2014-06-12 Optical modulator from standard fabrication processing

Publications (1)

Publication Number Publication Date
KR20160039603A true KR20160039603A (ko) 2016-04-11

Family

ID=52022780

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
KR1020167000439A KR20160039603A (ko) 2013-06-12 2014-06-12 표준 제작 프로세싱으로부터의 광 변조기

Country Status (8)

Country Link
US (2) US10996538B2 (ko)
EP (2) EP3008513A4 (ko)
JP (1) JP6648008B2 (ko)
KR (1) KR20160039603A (ko)
CN (1) CN105518519B (ko)
IL (1) IL242902B (ko)
SG (2) SG11201510033RA (ko)
WO (1) WO2014201286A1 (ko)

Families Citing this family (19)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JP6648008B2 (ja) 2013-06-12 2020-02-14 マサチューセッツ インスティテュート オブ テクノロジー 光変調器、波長分割多重システムおよび光変調器デバイス
EP3215890B1 (en) * 2014-11-07 2021-01-06 Cornell University Electro-optic modulator using cavity-coupled bus waveguide
WO2017058319A2 (en) 2015-06-30 2017-04-06 Massachusetts Institute Of Technology Waveguide-coupled silicon-germanium photodetectors and fabrication methods for same
US11105974B2 (en) 2015-06-30 2021-08-31 Massachusetts Institute Of Technology Waveguide-coupled silicon-germanium photodetectors and fabrication methods for same
US10097281B1 (en) 2015-11-18 2018-10-09 Hypres, Inc. System and method for cryogenic optoelectronic data link
US10983275B2 (en) * 2016-03-21 2021-04-20 The Regents Of The University Of Colorado, A Body Corporate Method and apparatus for optical waveguide-to-semiconductor coupling for integrated photonic circuits
CN108803195B (zh) * 2017-05-02 2020-07-28 复旦大学 一种石墨烯非线性光学效应的电学调控方法
WO2019046645A1 (en) * 2017-08-30 2019-03-07 The Regents Of The University Of California GRAPHENE MICROCAVITY FREQUENCY COMBINERS AND METHODS OF MANUFACTURING THE SAME
WO2020096913A1 (en) 2018-11-08 2020-05-14 Luminous Computing, Inc. System and method for photonic computing
WO2020210461A1 (en) * 2019-04-10 2020-10-15 Ayar Labs, Inc. Systems and methods for coupling light into a multi-mode resonator
US11016315B2 (en) 2019-07-11 2021-05-25 Luminous Computing, Inc. Photonic bandgap phase modulator, optical filter bank, photonic computing system, and methods of use
WO2021028794A1 (en) * 2019-08-14 2021-02-18 Freni Brembo S.P.A. Method and system for interrogating an optical fiber sensor of the fiber bragg grating type, using a tunable optical bandpass filter
GB2589335B (en) * 2019-11-26 2022-12-14 Rockley Photonics Ltd Integrated III-V/silicon optoelectronic device and method of manufacture thereof
WO2021188455A1 (en) * 2020-03-14 2021-09-23 Luminous Computing, Inc. Digital-to-analog converter system and method of operation
US11624941B2 (en) 2020-06-11 2023-04-11 Massachusetts Institute Of Technology Bipolar junction transistor optical modulator
US20220075238A1 (en) * 2020-09-04 2022-03-10 The Trustees Of The Stevens Institute Of Technology Devices and methods for giant single-photon nonlinearities
US11454832B2 (en) * 2020-12-28 2022-09-27 Trustees Of Boston University MOSCAP ring resonator optical modulator
GB2603178A (en) * 2021-01-29 2022-08-03 Univ Southampton A capacitor resonator modulator
US11860420B2 (en) * 2021-02-18 2024-01-02 University Of Maryland, College Park Microgear photonic crystal patterning for chip-integrated optical ring resonators

Family Cites Families (105)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
DE1789061A1 (de) * 1968-09-30 1971-12-23 Siemens Ag Laserdiode
US4096512A (en) 1977-03-09 1978-06-20 Rca Corp. Monolithic light detector
US4828350A (en) * 1986-01-17 1989-05-09 The Board Of Trustees Of The Leland Stanford Junior University Fiber optic mode selector
US4933021A (en) 1988-11-14 1990-06-12 Electric Power Research Institute Monolithic series-connected solar cells employing shorted p-n junctions for electrical isolation
EP0400399A3 (de) 1989-05-31 1991-05-29 Siemens Aktiengesellschaft Monolithisch integrierte Photodiode-FET-Kombination
US5525828A (en) 1991-10-31 1996-06-11 International Business Machines Corporation High speed silicon-based lateral junction photodetectors having recessed electrodes and thick oxide to reduce fringing fields
JPH07263680A (ja) 1994-03-24 1995-10-13 Hitachi Ltd 半導体装置の製造方法
US5790583A (en) * 1995-05-25 1998-08-04 Northwestern University Photonic-well Microcavity light emitting devices
US5825799A (en) * 1995-05-25 1998-10-20 Northwestern University Microcavity semiconductor laser
US5926496A (en) 1995-05-25 1999-07-20 Northwestern University Semiconductor micro-resonator device
US5793913A (en) 1996-07-10 1998-08-11 Northern Telecom Limited Method for the hybrid integration of discrete elements on a semiconductor substrate
US5917967A (en) 1997-05-21 1999-06-29 The United States Of America As Represented By The Secretary Of The Army Techniques for forming optical electronic integrated circuits having interconnects in the form of semiconductor waveguides
EP1265297B1 (en) 2000-03-13 2007-04-25 Sony Corporation Method for the preparaton of an OPTICAL ENERGY TRANSDUCER
GB2367945B (en) 2000-08-16 2004-10-20 Secr Defence Photodetector circuit
US6665476B2 (en) * 2000-09-29 2003-12-16 Sarnoff Corporation Wavelength selective optical add/drop multiplexer and method of manufacture
US6768856B2 (en) 2001-02-09 2004-07-27 Corning Incorporated High germanium content waveguide materials
US6894324B2 (en) 2001-02-15 2005-05-17 United Microelectronics Corp. Silicon-on-insulator diodes and ESD protection circuits
US6633716B2 (en) 2001-05-02 2003-10-14 Motorola, Inc. Optical device and method therefor
JP3857118B2 (ja) 2001-12-04 2006-12-13 富士通株式会社 レジンダイヤモンドブレード及び該ブレードを使用した光導波路の製造方法
AU2002356330A1 (en) 2001-12-27 2003-07-30 Bookham Technology Plc An in-line waveguide photo detector
US6947632B2 (en) * 2002-01-03 2005-09-20 Fischer Sylvain G Method of implementing the kerr effect in an integrated ring resonator (the kerr integrated optical ring filter) to achieve all-optical wavelength switching, as well as all-optical tunable filtering, add-and -drop multiplexing, space switching and optical intensity modulation
US6649990B2 (en) 2002-03-29 2003-11-18 Intel Corporation Method and apparatus for incorporating a low contrast interface and a high contrast interface into an optical device
US6819837B2 (en) * 2002-05-31 2004-11-16 Matsushita Electric Industrial Co., Ltd. Method of temporarily adjusting the index of refraction of ring resonator with precision laser micromachining
US7050212B2 (en) * 2002-11-22 2006-05-23 California Institute Of Technology Active mode-locked lasers and other photonic devices using electro-optic whispering gallery mode resonators
US7095010B2 (en) 2002-12-04 2006-08-22 California Institute Of Technology Silicon on insulator resonator sensors and modulators and method of operating the same
JP2004219751A (ja) * 2003-01-15 2004-08-05 Matsushita Electric Ind Co Ltd 光導波路デバイスならびにそれを用いた光導波路レーザおよびそれを備えた光学装置
US6912079B2 (en) 2003-02-14 2005-06-28 Intel Corporation Method and apparatus for phase shifting an optical beam in an optical device
JP2004252311A (ja) * 2003-02-21 2004-09-09 Fujitsu Ltd 光半導体素子
US6897498B2 (en) 2003-03-31 2005-05-24 Sioptical, Inc. Polycrystalline germanium-based waveguide detector integrated on a thin silicon-on-insulator (SOI) platform
KR20060031801A (ko) 2003-05-29 2006-04-13 어플라이드 머티어리얼스, 인코포레이티드 불순물 베이스의 광도파관 검출기
WO2005001519A2 (en) 2003-05-29 2005-01-06 Applied Materials, Inc. Embedded waveguide detectors
US7400796B1 (en) * 2003-07-08 2008-07-15 Oewaves, Inc. Whispering-gallery-mode resonator architectures and manufacturing processes
US7116853B2 (en) * 2003-08-15 2006-10-03 Luxtera, Inc. PN diode optical modulators fabricated in rib waveguides
WO2005024481A1 (en) * 2003-09-05 2005-03-17 Massachusetts Institute Of Technology Precise and permanent modification of the resonant frequency of a dielectric microcavity and correction of frequency shifts in dielectric coupled-resonator filters
US6873021B1 (en) 2003-12-02 2005-03-29 Texas Instruments Incorporated MOS transistors having higher drain current without reduced breakdown voltage
US7672558B2 (en) 2004-01-12 2010-03-02 Honeywell International, Inc. Silicon optical device
US7397101B1 (en) 2004-07-08 2008-07-08 Luxtera, Inc. Germanium silicon heterostructure photodetectors
US7400797B2 (en) 2004-10-06 2008-07-15 Corning Incorporated Transverse closed-loop resonator
KR101216622B1 (ko) 2004-11-01 2012-12-31 더 리전츠 오브 더 유니버시티 오브 캘리포니아 매우 낮은 직렬-저항 및 개선된 히트 싱킹을 가진 발광소자 제조용의 상호 맞물린 멀티-픽셀 어레이
KR100634444B1 (ko) 2004-12-20 2006-10-16 삼성전자주식회사 수광 소자 및 그 형성 방법
US20060133754A1 (en) 2004-12-21 2006-06-22 Vipulkumar Patel Ultra low-loss CMOS compatible silicon waveguides
US7532656B2 (en) * 2005-02-16 2009-05-12 The Trustees Of Columbia University In The City Of New York All-silicon raman amplifiers and lasers based on micro ring resonators
WO2007086888A2 (en) * 2005-03-04 2007-08-02 Cornell Research Foundation, Inc. Electro-optic modulation
US7894696B2 (en) * 2005-06-28 2011-02-22 California Institute Of Technology Integrated optical modulator
KR100625944B1 (ko) 2005-06-30 2006-09-18 매그나칩 반도체 유한회사 씨모스 이미지 센서의 포토다이오드 및 그의 제조 방법
WO2007027615A1 (en) 2005-09-01 2007-03-08 Applied Materials, Inc. Ridge technique for fabricating an optical detector and an optical waveguide
US7539418B1 (en) 2005-09-16 2009-05-26 Sun Microsystems, Inc. Integrated ring modulator array WDM transceiver
US7826688B1 (en) * 2005-10-21 2010-11-02 Luxtera, Inc. Enhancing the sensitivity of resonant optical modulating and switching devices
US7286726B1 (en) * 2006-03-31 2007-10-23 Intel Corporation Integrated active electrical waveguide for optical waveguide modulators
WO2008082664A2 (en) * 2006-12-29 2008-07-10 Massachusetts Institute Of Technology Fabrication-tolerant waveguides and resonators
US7557758B2 (en) 2007-03-26 2009-07-07 Broadcom Corporation Very high frequency dielectric substrate wave guide
US7639104B1 (en) 2007-03-09 2009-12-29 Silicon Clocks, Inc. Method for temperature compensation in MEMS resonators with isolated regions of distinct material
WO2008118465A2 (en) * 2007-03-26 2008-10-02 Massachusetts Institute Of Technology Hitless tuning and switching of optical resonator amplitude and phase responses
TW200910470A (en) 2007-05-03 2009-03-01 Dsm Solutions Inc Enhanced hole mobility p-type JFET and fabrication method therefor
US7751655B2 (en) 2007-07-27 2010-07-06 Hewlett-Packard Development Company, L.P. Micro-ring optical detector/modulator
JP5278868B2 (ja) * 2007-09-18 2013-09-04 国立大学法人 東京大学 発光素子
WO2009059182A1 (en) * 2007-10-31 2009-05-07 Massachusetts Institute Of Technology Controlling optical resonances via optically induced potentials
US7667200B1 (en) * 2007-12-05 2010-02-23 Sandia Corporation Thermal microphotonic sensor and sensor array
US7820970B1 (en) * 2007-12-05 2010-10-26 Sandia Corporation Fabrication of thermal microphotonic sensors and sensor arrays
US8768132B2 (en) 2008-01-14 2014-07-01 Hewlett-Packard Development Company, L.P. Ridge waveguide
US7902620B2 (en) 2008-08-14 2011-03-08 International Business Machines Corporation Suspended germanium photodetector for silicon waveguide
JP5232981B2 (ja) 2008-03-07 2013-07-10 日本電気株式会社 ＳｉＧｅフォトダイオード
FR2928785B1 (fr) * 2008-03-12 2012-03-30 Commissariat Energie Atomique Systeme a microdisque a modes de galerie pour sources optiques pompees electriquement
US7616850B1 (en) * 2008-04-09 2009-11-10 Sandia Corporation Wavelength-tunable optical ring resonators
US7941014B1 (en) * 2008-04-09 2011-05-10 Sandia Corporation Optical waveguide device with an adiabatically-varying width
JP2009258257A (ja) 2008-04-15 2009-11-05 Fuji Xerox Co Ltd 光書き込み型表示素子の駆動装置および駆動方法、並びに光書き込み型表示装置
JP2009258527A (ja) * 2008-04-21 2009-11-05 Hitachi Ltd 光学素子
KR101433425B1 (ko) 2008-06-09 2014-08-26 휴렛-팩커드 디벨롭먼트 컴퍼니, 엘.피. 광학적 신호를 루팅하기 위한 시스템 및 광학적 신호를 선택적으로 루팅하기 위한 방법
JP4974973B2 (ja) * 2008-07-04 2012-07-11 日本電信電話株式会社 半導体光変調器制御装置及びその制御方法
US8410568B2 (en) 2008-08-29 2013-04-02 Tau-Metrix, Inc. Integrated photodiode for semiconductor substrates
WO2010055826A1 (ja) * 2008-11-13 2010-05-20 日本電気株式会社 光変調器とその製造方法
FR2946478A1 (fr) 2009-06-08 2010-12-10 St Microelectronics Sa Resonateur a ondes de volume.
US8558336B2 (en) 2009-08-17 2013-10-15 United Microelectronics Corp. Semiconductor photodetector structure and the fabrication method thereof
JP5429579B2 (ja) 2009-09-10 2014-02-26 日本電気株式会社 電気光学変調器
US8450186B2 (en) * 2009-09-25 2013-05-28 Intel Corporation Optical modulator utilizing wafer bonding technology
US8278728B2 (en) 2009-10-17 2012-10-02 Florida Institute Of Technology Array of concentric CMOS photodiodes for detection and de-multiplexing of spatially modulated optical channels
US8971674B2 (en) * 2010-03-24 2015-03-03 Oracle International Corporation Optical device with high thermal tuning efficiency
DE102011005422B4 (de) * 2011-03-11 2013-01-31 Ihp Gmbh - Innovations For High Performance Microelectronics / Leibniz-Institut Für Innovative Mikroelektronik Elektrooptischer Modulator
US20120255599A1 (en) 2011-04-05 2012-10-11 Ut-Battelle, Llc Nanocone-based photovoltaic solar cells
US8399949B2 (en) 2011-06-30 2013-03-19 Micron Technology, Inc. Photonic systems and methods of forming photonic systems
US9176241B2 (en) 2011-08-03 2015-11-03 Koninklijke Philips N.V. Position-sensitive readout modes for digital silicon photomultiplier arrays
JP5761361B2 (ja) 2011-10-03 2015-08-12 富士通株式会社 光半導体素子、その制御方法及びその製造方法
US9054188B2 (en) 2012-02-24 2015-06-09 Taiwan Semiconductor Manufacturing Company, Ltd. Curved wafer processing on method and apparatus
US9151894B2 (en) 2012-03-08 2015-10-06 National Institute Of Advanced Industrial Science And Technology Light source circuit and light source device equipped with same
US10514509B2 (en) 2013-01-10 2019-12-24 The Regents Of The University Of Colorado, A Body Corporate Method and apparatus for optical waveguide-to-semiconductor coupling and optical vias for monolithically integrated electronic and photonic circuits
US10069023B2 (en) 2013-01-18 2018-09-04 Texas Instruments Incorporated Optical sensor with integrated pinhole
US9377581B2 (en) 2013-05-08 2016-06-28 Mellanox Technologies Silicon Photonics Inc. Enhancing the performance of light sensors that receive light signals from an integrated waveguide
US9748429B1 (en) 2013-06-11 2017-08-29 National Technology & Engineering Solutions Of Sandia, Llc Avalanche diode having reduced dark current and method for its manufacture
US9391225B1 (en) 2013-06-11 2016-07-12 Sandia Corporation Two-dimensional APDs and SPADs and related methods
JP6648008B2 (ja) 2013-06-12 2020-02-14 マサチューセッツ インスティテュート オブ テクノロジー 光変調器、波長分割多重システムおよび光変調器デバイス
JP6121263B2 (ja) 2013-06-26 2017-04-26 ルネサスエレクトロニクス株式会社 半導体集積回路装置
WO2015094377A1 (en) 2013-12-20 2015-06-25 Intel Corporation Photodetector with tapered waveguide structure
US9231131B2 (en) 2014-01-07 2016-01-05 International Business Machines Corporation Integrated photodetector waveguide structure with alignment tolerance
CN105247691B (zh) 2014-02-12 2017-03-29 华为技术有限公司 一种雪崩光电二极管及其制造方法
EP2940504B1 (en) 2014-04-25 2023-06-07 Personal Genomics, Inc. Optical sensor
US9274277B2 (en) 2014-05-15 2016-03-01 Globalfoundries Inc. Waveguide devices with supporting anchors
US10331842B2 (en) 2014-12-16 2019-06-25 Massachusetts Institute Of Technology Methods and apparatus for automated design of semiconductor photonic devices
US20160313577A1 (en) 2015-04-23 2016-10-27 Laxense Inc. Dual-junction optical modulator and the method to make the same
US11105974B2 (en) 2015-06-30 2021-08-31 Massachusetts Institute Of Technology Waveguide-coupled silicon-germanium photodetectors and fabrication methods for same
WO2017058319A2 (en) 2015-06-30 2017-04-06 Massachusetts Institute Of Technology Waveguide-coupled silicon-germanium photodetectors and fabrication methods for same
TWI805011B (zh) 2015-08-04 2023-06-11 光程研創股份有限公司 光感測系統
US10886309B2 (en) 2015-11-06 2021-01-05 Artilux, Inc. High-speed light sensing apparatus II
US10254389B2 (en) 2015-11-06 2019-04-09 Artilux Corporation High-speed light sensing apparatus
US9806112B1 (en) 2016-05-02 2017-10-31 Huawei Technologies Co., Ltd. Electrostatic discharge guard structure
US9978890B1 (en) 2017-02-23 2018-05-22 Cisco Technology, Inc. Germanium multi-directional detector

Also Published As

Publication number Publication date
US11988938B2 (en) 2024-05-21
EP3008513A1 (en) 2016-04-20
US20160139487A1 (en) 2016-05-19
EP3296805B1 (en) 2021-03-03
EP3008513A4 (en) 2017-01-25
JP6648008B2 (ja) 2020-02-14
CN105518519A (zh) 2016-04-20
EP3296805A1 (en) 2018-03-21
IL242902B (en) 2021-02-28
SG11201510033RA (en) 2016-01-28
US10996538B2 (en) 2021-05-04
WO2014201286A1 (en) 2014-12-18
SG10201609242RA (en) 2016-12-29
US20210373413A1 (en) 2021-12-02
CN105518519B (zh) 2020-03-27
JP2016524728A (ja) 2016-08-18

Similar Documents

Publication Publication Date Title
US11988938B2 (en) Optical modulator from standard fabrication processing
US10768368B2 (en) Waveguide formation using CMOS fabrication techniques
Orcutt et al. Open foundry platform for high-performance electronic-photonic integration
Sun et al. A monolithically-integrated chip-to-chip optical link in bulk CMOS
De Heyn et al. Fabrication-tolerant four-channel wavelength-division-multiplexing filter based on collectively tuned Si microrings
JP5752629B2 (ja) アサーマル・リング光変調器
US10585243B2 (en) High refractive index waveguides and method of fabrication
Ferrotti et al. Co-integrated 1.3 µm hybrid III-V/silicon tunable laser and silicon Mach-Zehnder modulator operating at 25Gb/s
US20170062636A1 (en) Guided-wave photodetector apparatus employing mid-bandgap states of semiconductor materials, and fabrication methods for same
Chen et al. Modeling and analysis of optical modulators based on free-carrier plasma dispersion effect
Petykiewicz Active nanophotonics: inverse design and strained germanium light emitters
Orcutt Monolithic electronic-photonic integration in state-of-the-art CMOS processes
Wade Devices and systems-on-chip for photonic communication links in a microprocessor
Iadanza et al. Polycrystalline silicon PhC cavities for CMOS on-chip integration
Murthy et al. Mitigation of parasitic junction formation in compact resonant modulators with doped silicon heaters
Reboud et al. Experimental study of silicon ring resonators and ultra-low losses waveguides for efficient silicon optical interposers
Moss High-speed modulation of resonant CMOS photonic modulators in deep-submicron bulk-CMOS
O’Faolain Photonic crystal cavities for optical interconnects
Szelag et al. Integration and modeling of photonic devices suitable for high performance computing and data center applications
Wade et al. Spoked-ring microcavities: enabling seamless integration of nanophotonics in unmodified advanced CMOS microelectronics chips
Rizzo Highly Parallel Silicon Photonic Links with Integrated Kerr Frequency Combs
O’Faolain 5.1 Photonic crystal background
Cao High Efficiency Silicon Photonic Interconnects
Covey et al. Surface normal coupling to multiple-slot and cover-slotted silicon nanocrystalline waveguides and ring resonators
Wang Microring-based electronic-photonic integrated circuits

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