KR20160065945A - 모놀리식 방식의 물리적 변위가능 광 도파관 - Google Patents

모놀리식 방식의 물리적 변위가능 광 도파관 Download PDF

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Abstract

광 집적 회로(PIC) 칩 내부에서 측방향으로 뻗어 있는 광 도파관의 일부분이 기판으로부터 적어도 부분적으로 자유로워져서, 해제된 도파관 종단(a released waveguide end)은 기판과 이 기판에 제조된 인접한 광 디바이스에 대해 물리적 변위(physical displacement)가 허용된다. 이 해제된 도파관 종단은 도파관에 의해 전파된 광 모드(an optical mode)와 광 디바이스 사이의 상호작용을 변조하도록 변위될 수 있다. 예를 들어 에첼 격자(Echelle grating) 또는 배열 도파관 격자(AWG;Arrayed waveguide grating)를 이용하는 광 디바이스가 광 결합기인 일 실시예에서, 광 결합기를 통한 모드 전파(mode propagation)는 해제된 도파관 종단의 물리적 변위를 통해 변조될 수 있다. 이러한 일 실시예에서, 집적된 광 파장 분할 멀티플렉서(WDM)의 온도 민감성은 광 결합기의 온도 의존성에 대항하는 방식으로 해제된 도파관 종단을 결합기에 대해 변위시킴으로써 감소된다.

Description

모놀리식 방식의 물리적 변위가능 광 도파관{MONOLITHIC PHYSICALLY DISPLACEABLE OPTICAL WAVEGUIDES}
광집적 회로(PIC;photonic integrated circuit)는 모놀리식 방식으로 집적된 광 디바이스(monolithically integrated photonic device) 또는 요소를 포함하고, 예컨대 광 통신 및 고성능 계산 같은 애플리케이션에서 광 데이터 링크로서 유용하다. 모바일 컴퓨팅 플랫폼과 관련해서도, PIC는 호스트 디바이스 및/또는 클라우드 서비스를 갖는 모바일 디바이스를 신속히 갱신 또는 동기화하는 유망한 I/O(promising I/O)를 제공한다. 이러한 광 링크는 하나 이상의 수동 또는 능동 광 디바이스를 통해 광을 전파하는 하나 이상의 광 도파관을 구비하는 광 송신기 및/또는 광 수신기를 포함하는 광학 I/O 인터페이스를 활용한다.
PIC는 콤팩트한 사이즈와 저 비용, 그리고 강화된 기능 및/또는 성능으로 인해 개별적인 광 성분(discrete optical components)으로 구축된 광 시스템을 능가는 이점들 갖는다. 그러나 많은 집적된 광 디바이스가 온도에 민감하고, 모놀리식 방식으로 집적하는 것이 더 편한 물질일수록 온도에 더 민감한 고충을 겪는다. 예를 들어, SiPh(Silicon Photonics) 기술은 제조성 및 확장성(scalability) 측면에서 분명한 이점을 갖지만, 높은 온도 민감성이라는 문제점에 직면한다(실리카(silica)와 비교해보면, 실리콘은 약 10배 더 온도에 민감한 RI(an index of refraction)를 갖는다).
광학 멀티플렉서(mux) 및 디멀티플렉서(de-mux)는 광 통신 및 상호 연결을 위한 WDM(wavelengh division multiplexing) 네트워크에서 핵심 성분이다. 다중 파장(채널)을 단일 광섬유로 전송하기 위해서, 파장은 광섬유의 한쪽 종단(end)에서 반드시 mux에 의해 합파(조합)되고 수신측 광섬유 종단에서 분파(분리)되어어야 한다. 에첼 격자(Echelle grating)나 AWG(Arrayed waveguide grating) 같은 광학 mux 및 demux는 레이저나 검출기처럼 다른 광학 성분과 잘 집적되어, 고도로 집적된 모놀리식 방식의 PIC를 형성할 수 있다. 그러나 WDM 요소들의 양쪽은 온도 민감성 광 디바이스의 좋은 예이다.
예를 들면 발열원이 온도를 안정화하기 위해 제공되는 능동적 온도 안정화처럼 PIC의 온도 민감성을 줄이기 위해 설계된 많은 기술은 바람직하지 않게 추가적인 전력을 소비하고 시스템 복잡성을 부가한다. 그러므로 대안이 유리할 수도 있다.
본원에 설명된 물질은 예를 들기 위해 예시된 것으로, 첨부 도면에서 제한의 의미로 예시된 것은 아니다. 예시를 단순화하고 명확하게 하기 위해서, 도면에 예시된 요소들이 반드시 일정 비율로 그려진 것은 아니다. 예를 들어, 일부 요소의 디멘젼(demension)은 명확성을 위해 다른 요소에 비해 과장될 수도 있다. 또한, 적절히 고려되는 경우, 참조 부호는 대응하거나 유사한 요소를 나타내기 위해 도면에서 반복된다.
도 1a는 일 실시예에 따라서, 단일 기판상에서 광 디바이스에 인접하여 물리적 변위가능 광 도파관을 집적하는 PIC의 평면도이다.
도 1b는 일 실시예에 따라서 도 1a에 도시된 b-b'선을 따른 도 1a에 도시된 PIC의 단면도이다.
도 1c는 일 실시예에 따라서 도 1a에 도시된 c-c'선을 따른 도 1a에 도시된 PIC의 단면도이다.
도 2는 일 실시예에 따라서, 광 모드 전송에서 자유 공간 갭(free-space gap) 디멘젼의 영향을 예시하는 그래프이다.
도 3a 및 도 3b는 일 실시예에 따라서 변위가능 광 도파관의 해제된 종단(released end)을 위한 후방 반사 감소(back-reflectance reduction)를 예시하는 평면도이다.
도 4a는 일 실시예에 따라서 단일 변위가능 포트를 갖는 에첼 격자 mux/demux의 평면도이다.
도 4b는 일 실시예에 따라서 다중 변위가능 포트를 갖는 에첼 격자 mux/demux의 평면도이다.
도 5는 일 실시예에 따라서 단일 변위가능 포트를 갖는 AWG mux/demux의 평면도이다.
도 6a는 일 실시예에 따라서 수동적 변위가능 포트를 갖는 에첼 격자 mux/demux의 평면도이다.
도 6b 및 도 6c는 일 실시예에 따라서 도 6a에 도시된 c-c'선을 따른 도 6a에 도시된 수동적 변위가능 도파관의 단면도이다.
도 7a는 일 실시예에 따라서 능동적 변위가능 포트를 갖는 에첼 격자 mux/demux의 평면도이다.
도 7b는 일 실시예에 따라서 MEMS-기반 광 도파관 액추에이션 시스템(MEMS-based optical waveguide actuation system)의 기능 블록도이다.
도 8a는 일 실시예에 따라서, 모놀리식 방식의 물리적 변위가능 광 도파관 및 인접하는 광 디바이스를 포함하는 PIC를 동작시키는 방법을 예시하는 흐름도이다.
도 8b는 일 실시예에 따라서, 모놀리식 방식의 물리적 변위가능 광 도파관 및 인접하는 광 디바이스를 포함하는 PIC를 제조하는 방법을 예시하는 흐름도이다.
도 9는 일 실시예에 따라서, 온도 무의존성 WDM 수신기(athermal WDM receiver)를 갖는 PIC를 포함하는 광 수신기 모듈을 이용하는 데이터 서버 머신과 모바일 컴퓨팅 플랫폼을 예시한다.
도 10은 일 실시예에 따른 전자 컴퓨팅 디바이스의 기능 블록도이다.
첨부된 도면을 참조하여 실시예들이 설명된다. 특정 구성 및 배열이 도시 및 설명되었지만, 이것은 단지 예시를 목적으로 하는 것임을 이해해야 한다. 관련 분야에서 숙련된 사람이라면 설명의 사상과 범주를 벗어나지 않으면서 다른 구성 및 배열이 가능함을 인지할 것이다. 관련 분야에서 숙련된 사람에게는 본원에 설명된 기술 및/또는 배열이 본원에 상세히 설명된 것과는 다른 다양한 시스템 및 응용에서 이용될 수 있음이 명확할 것이다.
다음의 상세한 설명에서는 본원의 일부로서 예시적인 실시예를 예시하고 있는 첨부 도면을 참조한다. 또한, 청구 요지의 범주를 벗어나지 않으면서 다른 실시예가 활용되어 구조적 및/또는 논리적 변경이 행해질 수 있음이 이해되어야 한다. 예를 들어 위, 아래, 최상부, 최하부 등의 방향과 기준이 단지 도면에서 특징들의 설명을 돕기 위해서 이용되며 이것이 청구 요지의 적용을 제한하려는 의도는 아님도 유의해야 한다. 그러므로 다음의 상세한 설명을 제한적 의미로 받아들여서는 안 되며, 청구 요지의 범주는 첨부된 특허청구범위와 그에 준하는 것에 의해 한정된다.
다음 설명에서는 다양한 세부사항들이 설정되지만 이러한 구체적인 세부사항없이도 실시예들이 실시될 수 있음이 본 기술 분야에서 숙련된 사람에게는 명확할 것이다. 일부 예에서, 공지의 방법과 장치를 상세히 보여주기 않고 블록도의 형태로 도시함으로써 예시의 실시예의 발명의 양상을 흐리게 하지 않았다. 본 명세서 전반에 걸쳐 "실시예" 또는 "일 실시예"라는 언급하는 것은 그 실시예와 함께 설명되는 특정의 특징, 구조, 기능 또는 특성이 적어도 하나의 실시예에 포함됨을 의미한다. 그러므로 명세서 전반적으로 여러 군데에서 보이는 "실시예에서" 또는 "일 실시예에서"라는 표현이 반드시 동일한 실시예를 언급하는 것은 아니다. 더 나아가, 이러한 특정의 특징, 구조, 기능 또는 특성이 하나 이상의 실시예에서 임의의 적합한 방식으로 조합될 수도 있다. 예를 들어, 제1 실시예는 제2 실시예와 함께 연계된 특정의 특징, 구조, 기능 또는 특성이 상호 배타적이지 않은 모든 경우에 이 제2 실시예와 조합될 수 있다.
예시적인 실시예의 설명과 첨부된 특허청구범위에서 이용되듯이, 단수 표현 형태("a", "an", "the"에 해당함)는 문맥에서 달리 지정하지 않는다면 복수 형태를 포함하는 것으로 의도된다. "및/또는"이라는 용어는 본원에서 연관되어 기재된 항목 중 임의의 것과 하나 이상의 가능한 모든 조합을 언급 및 포함하는데 이용된다. 본 설명의 전반과 특허청구범위에서 이용되듯이, "적어도 하나" 또는 "하나 이상의"라는 용어에 의해 결합된 항목의 리스트는 기재된 항목의 임의의 조합을 의미할 수 있다. 예를 들어, "A, B 또는 C 중 적어도 하나"라는 표현은 A;B;C와 B;A와 C;B 또는 A, B 및 C를 의미할 수 있다.
"접속" 및 "연결"이라는 용어와 그 파생어들은 본원에서 성분들 사이의 기능적 또는 구조적 관계를 설명하기 위해 이용될 수 있다. 이러한 용어들이 서로 동의어로서 의도된 것은 아님을 이해해야 한다. 오히려, 특정 실시예에서 "연결된"은 둘 이상의 요소가 직접적으로 서로 물리적, 광학적 또는 전기적 접촉중임을 나타내는데 이용될 수 있다. "접속된"은 둘 이상의 요소가 직접적 또는 간접적으로(다른 매개 요소가 사이에 있음) 서로 물리적, 광학적 또는 전기적 접촉중이고/이거나 둘 이상의 요소가 서로 협동 또는 상호작용함(인과 관계에서처럼)을 나타내기 위해 이용될 수 있다.
"상부(over)", "하부(under)", "사이(between)" 및 "~상에(on)"라는 용어는 본원에서 이런 물리적 관계를 주목할만한 경우에 다른 성분 또는 물질층에 대한 하나의 성분 또는 물질층의 상대적인 위치를 언급하는데 이용된다. 예를 들어, 물질층의 상황에서, 다른 층의 상부 또는 하부에 위치된 하나의 층은 또 다른 층과 직접적으로 접촉할 수도 있고, 또는 하나 이상의 매개층을 가질 수도 있다. 더욱이, 두 층 사이에 위치된 하나의 층은 이 두 층과 직접적으로 접촉할 수도 있고 또는 하나 이상의 매개층을 가질 수도 있다. 대조적으로, 제2 층상의 제1 층은 해당 제2 층과 직접적으로 접촉한다. 성분 조합체의 상황에서도 유사한 구별이 이루어질 것이다.
이후에 더 상세히 설명되는 것처럼, 실시예에서, PIC 내부에서 기판의 상부에 측방향으로 뻗어 있는 광 도파관의 적어도 일부분은 기판에 대해, 그리고 기판에 제조되어 있는 인접하는 광 디바이스에 대해 해제된 도파관 종단의 물리적 변위를 허용하기 위해서 기판으로부터 적어도 부분적으로 떨어져 나와 있다. 해제된 도파관 종단은 도파관에 의해 전파되는 광 모드와 광 디바이스 사이의 상호작용을 변조하기 위해 예를 들면 내부적 박막 스트레스(internal film stress)의 함수로서 및/또는 전자-기계적 구동을 통한 능동적인 작동(active actuation)의 결과로서 물리적으로 변위될 수도 있다. 광 디바이스가 광 결합기(optical coupler)이면서 예를 들면 에첼 격자 또는 AWG mux/de-mux 요소를 이용하는 실시예에서, 광 포트 런치 포인트(optical port launch point)을 바꿔주기 위해서, 결합기를 통한 모드 전파는 해제된 도파관 종단의 기계적 변위를 통해 변조될 수 있다. 이러한 실시예에서, 집적된 광 WDM 요소의 열 감도(thermal sensitivity)는 결합기/WDM 요소의 온도 의존성에 대항하는 방식으로 결합기에 대해 해제된 도파관 종단을 변위시킴으로써 감소된다.
실시예에서, PIC는 적어도 광 도파관 및 동일 기판 상부에 위치된 광 디바이스를 갖는 모놀리식 디바이스이다. 광 디바이스는 광학적으로 도파관에 접속되는데, 기판에 대한 물리적 변위가 도파관에서 전파되는 모드와 광 디바이스 사이의 상호작용을 변조하기에 충분할 만큼이 될 정도로 광 도파관 또는 광 디바이스의 일부분은 물리적으로 기판으로부터 자유롭다. 도 1a는 일 실시예에 따라서 단일 기판(105)에 집적된 PIC(101)의 평면도인데, 물리적으로 변위가능한 광 도파관(110)은 물리적으로 고정된 광 디바이스(120)와 인접하고 있다. 광 디바이스(120)는 기판(105)의 제1 영역 상부에 배치되며, 제한하려는 것은 아니지만 예컨대 n-포트 광 결합기, 광 변조기, 광검출기 또는 레이저 같은 임의의 수동형 또는 능동형 광 요소일 수 있다. 광 도파관(110)은 기판(105)의 제2 영역 상부에 배치되며, 기판(105)의 평면에서 전반적으로 평면이고, 광 디바이스(120)와 동일 평면(즉, 같은 평면)에 있다. 스트립(strip) 또는 립(rib) 측벽(115B)은 도파관(110)의 횡방향 또는 측방향 폭 W를 정의한다. 폭 W는 물질계 및 파장에 따라 가변할 수 있지만, 하나의 예시적인 실리콘 실시예의 경우, 1310nm의 중심 파장의 전파 광(propagated light)과 관련해 도파관 폭 W는 3~6㎛인 것이 유리하다. 유사한 범위가 도파관(110)의 z-높이에도 적용 가능하다.
광 도파관(110)은 주변 물질과 대조적으로 충분한 굴절률을 갖는 물질로 이루어져서, 종방향 도파관 길이 L을 따라 광 스펙트럼(hv)에서 TIP(total internal relection) 전자기파에 의해 안내된다. 실시예에서, 광 도파관(110)은 고정된 종방향 길이 LA를 따라 기판(105)에 물리적으로 고정되어 있는 적어도 하나의 고정된 광도파관 부분(111)과, 해제된 종방향 길이 LR을 따라 기판(105)으로부터 물리적으로 해제되어 있는 적어도 하나의 해제된 도파관 부분(112)을 포함한다.
도 1a에 추가로 예시된 것처럼, 해제된 도파관 부분(112)은 광 디바이스(120)로부터 물리적으로 떨어져 있고, 도파관 종단 패시트(waveguide end facet)(115A)는 광 디바이스(120) 근처에 있다. 도파관 종단 패시트(115A)는 자유 공간 갭 G만큼 광 디바이스 종단 패시트(120A)로부터 떨어져 있다. 도파관(110)은 광학 모드에서 자유 공간 갭 G을 가로질러 광 디바이스(120)에 광학적으로 접속되고, 따라서 자유 공간 갭 G를 통과하여 런치 포인트(151)에서 광 디바이스(120)의 안으로(또는 그 밖으로) 접속된다. 런치 포인트(151)는 기판(105)에 대해 하나 이상의 디멘젼으로 해제된 도파관 부분(112)의 변위를 통해 물리적으로 변위될 수 있다. 유리한 실시예에서, 광 디바이스(120)와 도파관(110)에서 전파되는 모드 사이의 상호 작용은 해제된 도파관 부분(112)의 물리적 변위를 조정함으로써 변조될 수 있다. 광 도파관(110)이 광 디바이스(120)로부터 멀리 있는 기판(105)상의 고정된 앵커 포인트(anchor point)로부터 캔틸레버 방식으로(cantilevered) 구성되어 있는 예시적인 실시예에서, 런치 포인트(151)는 해제된 도파관 부분(112)의 탄성 변형(elastic deflection)을 통해 기판(105)에 대해 하나 이상의 디멘젼으로 물리적으로 변위될 수 있다.
일 실시예에서, 광 도파관 종단의 해제된 부분은 기판의 xy 평면 내부에서 도파관의 고정된 부분으로부터 측방향으로 변위가능하다. 도 1a에 더 도시된 것처럼, 고정된 도파관 부분(111)의 종축은 단면 평면 b-b'을 따라 정렬된다. 해제된 도파관 부분(112)은 도파관 물질의 탄성 계수(modulus of elasticity)와 도파관의 면적 관성 모멘트(area moment of inertia)에 기반하여 충분한 길이를 가짐으로써, 앵커 포인트(130A)로부터의 변형 각도는 해제된 도파관 부분(112)의 종축이 점선(150)을 따르고 런치 포인트(151)가 런치 포인트(152)에 대해 종단 패시트 변위 거리 D만큼 측방향으로 변위되게 한다.
도 1b는 일 실시예에 따라서 도 1a에 도시된 b-b'선을 따른 PIC(101)의 단면도이다. 도시된 것처럼, 광 도파관(110)은 기판(105)의 상부에 배치된 디바이스 층을 포함한다. 기판(105)은 종래의 공지된 임의의 기판으로, 제한하려는 것은 아니지만 예컨대 반도체 기판, SOI 기판, 절연체 기판(예를 들면, 사파이어) 또는 그런 부류 및/또는 이들의 조합처럼 IC를 형성하기 적합한 것이다. 유리한 실시예에서, 광 도파관(110)은 예컨대 실리콘처럼 결정질(예를 들면, 단결정) 반도체 층이다. 예를 들면 게르마늄, SiGe 및 다른 화합물 반도체(예컨대 InP)처럼 대안의 반도체도 가능하다. 광 도파관(110)은 도파관 물질과 대조적으로 충분히 높은 굴절률을 갖는 매개 물질(130)에 의해 기판(105)으로부터 분리되어 있다. 광 도파관(110)과 기판(105)이 둘다 결정질 실리콘인 예시적인 실시예에서, 매개 물질(130)은 실리카이다. 이 예에서, 기판(105)이 실리콘 SOI 기판인 경우, 실리콘 광 도파관(110)은 기판(105)의 실리콘 디바이스 층으로 패터닝된다. 광 디바이스(120)는 도파관(110)과 같은 평면이고(즉, 동일한 z-높이를 가짐), 도파관(110)과 동일한 디바이스 층 내부에 있다. 도 1b에 더 예시된 것처럼, 해제된 종방향 길이 LR을 갖는 최하부 보이드(bottom void)(140)는 도파관(110)의 아래에 광 디바이스(120)의 근처에 있는데, 이때 매개 물질(130)이 고정된 종방향 길이 LA를 따라 앵커로서 제공되어 있다. 이와 유사하게, 최상부 보이드(190)는 적어도 해제된 종방향 길이 LR을 따라 도파관(110)의 상부에 제공되며, 선택적으로 더 확장될 수도 있다. 도파관(110)의 상부에는 종래에 공지된 임의의 물질로 이루어진 쉘(shell)(192)이 배치되어, 이런 유형의 모놀리식 방식의 해제된 구조를 위해 적절한 보호를 제공한다. 도 1c는 도 1a에 도시된 c-c'선을 따른 PIC(101)의 단면도이며, 도파관(110)이 주변 물질로부터 완전히 해제되는 방식을 또한 예시한다. 도 1c에 도시된 것처럼, 도파관(110)은 해제된 종방향 길이 LR을 따라 x 디멘젼으로 전파할 때 z와 y 디멘젼으로 광학 모드(170)를 포함한다.
도파관(110)은 광 디바이스(120)로부터 물리적으로 분리됨으로써, 이들 사이의 광 전송을 최대화하도록 자유 공간 갭 G의 디멘젼을 설계하고/하거나 종단 패시트(115A, 120A)를 설계하는 것이 유리할 수 있다. 도파관(110)과 광 디바이스(120) 사이의 광 접속이 자유 공간 갭 G으로 줄어드는 것이 예측되는 되는 반면에, 특정의 유리한 실시예에서는, 해제된 제2 도파관 길이의 종단 패시트 및 인접 광 디바이스의 종단 패시트가 FP(Fabry-Perot) 캐비티(cavity)를 형성한다. 공진 도파관에 대응하는 고 전송의 피크는 FP 캐비티를 제공하는 도파관 종단 패시트(115A)와 광 디바이스 종단 패시트(120A) 사이에서 컷(cut)을 디멘젼닝함으로써 달성될 수 있다. 이 효과는 도 2에 도시되는데, 도 2는 1310nm의 파장 광이 5㎛ x 5㎛ 실리콘 도파관(110)과 실리콘 광 디바이스(120) 사이에 전파되는 예시적인 실시예에서 갭을 가로지르는 광 모드 전송에 대한 자유 공간 갭 디멘젼의 효과를 모델링하는 그래프이다. 포인트(215)에서, 자유 공간 갭 G가 중심 파장(즉, 1310nm)와 동일한 경우 전송은 적어도 99%에 도달하는데, ±50nm에서는 전송이 약 90%로 깎인다. 만약 더 여유있는 패터닝/제조 규칙이 바람직하다면, 수용 가능한 전송 레벨은 1/2 파장(λ/2)의 정수배를 갖는 자유 공간 갭 g에 대해 달성될 수 있을 것이다. 예를 들면, 도 2에 모델링된 것처럼 5㎛ x 5㎛ 실리콘 도파관(110)과 실리콘 광 디바이스(120)를 가정하면, 1965nm(3/2λ)의 자유 공간 갭 G를 가로지르는 1310nm 중심 파장의 전송은 적어도 97%이다.
FP 캐비티가 인접 도파관과 광 디바이스 종단 패시트 사이에 제공되지 않는 선택적인 실시예에서, 전송은 자유 공간 갭 G의 디멘젼을 줄임으로써 개선될 수 있다. 하나의 유리한 실시예에서, 자유 공간 갭 G는 대략 λ/2(예컨대, 660nm)를 초과하지 않는다. 이 사이즈의 갭은 예시적인 5㎛ 크기의 실리콘 도파관에 대해 8:1 종횡비보다 더 작도록 대응하고, 이것은 현재의 플라즈마 에치 시스템으로 쉽게 달성될 수 있다. 일 실시예에서, 도파관 종단 패시트 및/또는 인접 광 디바이스 패시트는 반사 방지 코팅으로 덮이고/이거나 이 패시트 중 적어도 하나는 후방 반사를 줄이고/이거나 주파수 편평도를 증가시키도록 비직교적으로(non-orthogonally) 비스듬히 놓인다. 도 3a 및 도 3b는 일 실시예에 따라서 후방 반사가 감소된 변위가능 광 도파관의 종단을 예시하는 평면도이다. 도 3a에 도시된 것처럼, 보이드(140) 상부에 뻗어 있는 도파관(110)의 종단 부분은 측방향으로 경사진 종단 패시트(415)를 갖는데, 이 패시트(415)는 도파관 측방향 측벽(115B)에 대해 비직교적이다(또는 도파관(110)의 종축에 대해 비직교적이다). z-디멘젼에서 도파관 종단 패시트의 비직교적인 경사(즉, 종단 패시트 경사)도 가능하지만, 이런 실시예는 측방향으로 기울어진 종단 패시트의 리소그래픽 패터닝의 단순화가 결여되게 된다. 광 디바이스 종단 패시트(120A)는 예를 들면 z-디맨젼 위에서 기울어질 수도 있다.
추가의 실시예에서, 도 3b에 도시된 것처럼, 도파관(110)은 ARC(anti-reflective coating)(371)로 덮인 종단 패시트를 포함한다. 임의의 종래의 ARC는 선정된 파장 및 물질계에 기반하여 활용될 수 있고, 실시예들은 이와 관련하여 제한되지 않는다. 예시적인 물질은 유기 또는 무기 (Si-기반의) 물질의 하나 이상의 층을 포함한다. 추가의 실시예에서, 해제된 광 도파관 종단 패시트에 인접한 광 디바이스 종단 패시트는 ARC로 덮인다. 도 3b에 예시된 것처럼, 광 디바이스(120)는 도파관(110)에 인접한 ARC(372)를 포함한다. 유리한 실시예에서, ARC(371, 372)는 동이한 물질로 이루어진다. 추가의 실시예에서, 도 3a에 도시된 종단 패시트의 경사와 도 3b에 도시된 종단 패시트의 ARC 코팅은 종합될 수도 있다.
실시예에서, 해제된 도파관 부분은 n-포트 광 결합기에 광학적으로 접속되고, 결합기를 통한 광 모드의 통과는 결합기에 대한 해제된 도파관 부분의 종단의 물리적 위치에 따라 달라진다. WDM 실시예의 경우, 광 결합기는 1 대 n 결합기일 수도 있고, 또는 임의 개수의 입력 및 출력 포트를 갖는 성형 결합기(star coupler)일 수도 있다. 결합기 포트처럼 기능을 하는 적어도 하나의 광 도파관은 해제된 도파관 부분을 갖는다. 기판 및 광 결합기에 대한 해제된 도파관 종단의 물리적 변위는 결합기를 통한 광의 통과에 영향을 미칠 수 있고, 예컨대 전파 길이 및/또는 결합기 내부의 회절 및 반사 각도를 변경한다. 예를 들면, 하나 이상의 결합기 포트와 연관된 중심 주파수는 해제된 도파관 종단의 변위의 함수로서 가변될 수 있다. 이러한 능력은 다수의 PIC 설계 및 응용을 이끌 수 있다. WDM의 환경에서 이후에 더 상세히 설명되는 제1 실시예에서, 결합기 광 파라미터 변동은 해제된 도파관의 물리적 변위에 의해 보상된다. 해제된 도파관의 변위를 제어함으로써, mux 및 de-mux 기능성 공간이 증가될 수 있다. 그러나 이와 유사한 전략이 광 파라미터 불안정성을 겪는 임의의 광 요소에 대해 보다 일반적으로 적용될 수 있음을 유의해야 한다.
도 4a는 4-채널 실시예에 따라서 단일의 변위가능 도파관(410)을 갖는 에첼 격자 WDM(401)의 평면도이다. 예시된 것처럼, 변위가능 도파관(410)은 기판(150)에 대해 적어도 부분적으로 물리적으로 자유로우며, 이것은 예를 들면 사실상 도 1a 내지 도 1c에 예시되었다. 도파관 종단 패시트(115A)는 적어도 측방향으로 거리 D에 걸쳐 움직일 수 있으며, 자유 공간 갭 G만큼 결합기 종단 패시트(420A)로부터 분리되어 있다. 도파관 포트(410)와 광 결합기(420)는 각기 예컨대 도 1b 및 도 1c와 관련해 설명된 물질 적층 구조를 가지면서 실리콘으로 이루어질 수 있다. 광 결합기(420)는 에첼 격자(421)와 복수의 물리적으로 고정된 도파관 포트(430A, 430B, 430C, 430D)를 포함한다. 비록 4개 채널이 예시되었지만 더 많거나 더 적은 포트가 제공될 수 있다. WDM de-mux 동작 동안, λc(예컨대 1310nm)의 중심 주파수를 갖는 광의 광 모드는 도파관 종단 패시트(115)를 통해 변위가능 도파관 포트(410)와 결합기(420) 사이에서 전파하고, 결합기 종단 패시트(420A)를 통해서 자유 공간 갭 G을 통과하고, 에첼 격자(421)에서 반사한다. 구조적으로 간섭하는 파장은 개별의 도파관 포트로 전파한다(예를 들면, 표준화된 20nm 채널 간격으로 포트(430A)에서 λ1,포트(430B)에서 λ2). 역으로, 다양한 채널 중심 주파수(예컨대 1350nm)의 광이 결합기(420)를 통해 결합기 종단 패시트(420A)를 통과하고, 자유 공간 갭 G를 통과하며, 변위가능 도파관 포트(410)로 진입한다. WDM(401)의 동작 중심 주파수는 고정된 도파관 포트(430A-430D)와 결합기의 런치 포인트의 위치, 격자(421)의 파라미터 및 결합기(420)의 굴절률과 연관된다. 결합기(420)가 실리콘으로 이루어지고 결합기 RI가 온도에 따라 상당히 변하는 경우, PIC 온도가 동작 동안 가변하는 경우에 상당한 중심 주파수(파장) 변이가 발생할 수 있다.
특정 광 결합기 실시예에서, 변위가능 도파관 포트는 기판에 대해(그리고 결합기에 대해) 결합기의 하나 이상의 다른 포트 중에서 광 모드의 결합을 변화시키기에 충분한 변위를 경험하지 않는 해제된 도파관 부분을 포함한다. 이러한 특정 실시예에서, 제1 도파관의 해제된 부분은 제2 도파관 중에서 광 모드의 결합을 변화시키기에 충분한 탄성 변형을 경험하지 않는다. 결합기 RI가 온도에 따라 변하는 실시예에서, 해제된 도파관 부분은 기판(105)과 결합기(420)에 대해 온도 의존성을 적어도 부분적으로 보상하는 정도의 변형을 경험할 수 있게 되어, WDM(401)의 중심 주파수는 열에 대해 덜 민감해지거나 "온도 무의존성화"된다. 40℃의 동작 온도 범위와, 20nm의 WDM 채널 간격
Figure pct00001
를 가정하고, 만약 포트(430A-430D)가 대략 20㎛의 피치 p를 갖는다면, 실리콘 결합기(420)는 대략 10GHz/℃의 중심 주파수 이동을 경험할 수 있다. 그러므로 40℃ 범위에 걸쳐 온도 무의존성화하기 위해, 출력 파장은 대략 2.4nm의 조정 가능한
Figure pct00002
만큼 조정 가능한 것이 요구되며, 이것은 결합기 런치 포인트
Figure pct00003
에서 2.4㎛의 물리적 이동에 대응한다. 충분히 긴 해제된 길이를 가질 때, 도파관 포트(410)는 후술하는 것처럼 수동적 및/또는 능동적 MEMS(micro-electro-mechanical system) 액추에이터 기술을 이용하여 수 미크론의 거리에 걸쳐 신속히 변위될 수 있는데, 실제로는 수십 미크론 정도이다.
특히, 실시예는 하나의 변위가능 도파관에만 한정되지 않고, PIC 내부의 하나 이상의 도파관이 해제되어 물리적으로 변위될 수 있다. 도 4b는 예를 들면 일 실시예에 따라서 다중 변위가능 광 도파관 포트(431)를 갖는 에첼 격자 WDM(402)의 평면도이다. 이 실시예에서, 포트(431)의 각각은 기판(105)과 결합기(420)에 대해 변위 거리 D에 걸쳐 변위가능한 반면, 도파관 포트(411)는 기판(105)에 고정된다. 도 4a에 예시된 단일 변위가능 도파관 포트와 관련해 설명했듯이, 각각의 광 도파관 포트(431)는 자유 공간 갭 G만클 결합기 패시트(420A)로부터 떨어져 있는 종단 패시트(432A)를 갖는다. WDM(402)은 예를 들면 포트들(431)이 지정된 피치를 유지하면서 일제히 변위 거리 D에 걸쳐 움직임으로써 온도 보상될 수 있다.
추가의 실시예에서, 광 결합기의 모든 도파관 포트는 결합기가 고정되어 있는 기판에 대해 변위가능하다. 예를 들어, 도 4a 및 도 4b에 도시된 실시예는 도파관 포트(410)와 더불어 도파관 포트(431)의 각각이 변위 가능해지도록 조합될 수도 있다. 이 실시예에서, 도파관 포트(431)는 도파관 포트(410)와 무관하게 그룹으로서 물리적으로 변위될 수도 있고, 이로써 예를 들면 결합기의 하나의 종단에서만 달성될 수 있는 것을 넘어서서 총 유효 변위 거리 D를 달성할 수 있다. 또 다른 실시예에서, 광 결합기가 기판에 대해 변위를 허용하기 위해 기반으로부터 해제될 수 있더라도, 이 경우 결합기의 도파관 포트는 기판으로부터 해제될 수도 있고 또는 기판에 완전히 고정될 수도 있다.
변위가능 도파관은 다른 WDM 요소를 이용하는 광 결합기에 유사하게 접속된다. 예를 들어, 도 5에 예시된 실시예에서, 배열된 도파관 격자(AWG) WDM(501)은 제1 (예컨대, 입력) 결합기(522)에 광학적으로 접속되는 물리적 변위가능 도파관 포트(410)를 포함한다. AWG(524)는 제1 결합기(522)를 제2 (예컨대, 출력) 결합기(523)에 광학적으로 접속한다. AWG(524) 내부의 경로 길이의 변화는 도파관 포트(430)에서 파장-의존성 구조적 간섭을 초래한다. 기판(105)에 대한 도파관 포트(410)의 변위는 또다시 결합기(522)(이것은 이 예에서 기판(105)에 고정됨)의 런치 포인트를 변경한다. AWG WDM(501)의 하나 이상의 광 파라미터(예컨대, RI)가 온도 의존성을 갖는 실시예의 경우, 물리적인 도파관 포트 변위는 다양한 디바이스 설계 파라미터에 따라서 일부 사전 결정된 온도 범위에 대해 온도 무의존성이 되게 한다.
실시예에서, 변위가능 광 도파관은 기판에 대해 수동적으로 변위될 것이다. 수동적 변위는 비균일 또는 비대칭 스트레스를 통해 도파관 그 자체의 해제된 길이 및/또는 해제된 도파관 길이에 대한 클래딩(cladding)의 해제된 길이에 대해 내부적일 것이다. 해제된 부재는 해제된 부재의 스트레스를 완화시키기 위해 예상대로 긴장시킨다. 온도 무의존성화 실시예의 경우, 해제된 도파관 및/또는 그 주변의 클래딩의 변형율 ε은 원하는 온도 의존성
Figure pct00004
을 갖도록 제작될 수 있는데 이것은 열 드리프트(thermal drift)를 상쇄하도록 광 결합기의 파장 의존성
Figure pct00005
을 보상한다. 도 6a는 일 실시예에 따라서 결합기(420)와 광학적으로 접속된 수동적 변위가능 도파관(410)을 갖는 에첼 격자 mux/demux(601)의 평면도이다. WDM(601)은 전술한 WDM(401)의 모든 속성 및 특징을 포함할 것이다. 추가로 도시된 것처럼, 제1 물질로 이루어진 도파관(410)은 제1 및 제2 물질 온도의 함수로서 해제된 도파관 길이 LR에 변형을 유도하기 위해 하나 이상의 구성적으로 구분되는 클래딩 물질(625)로 비대칭적으로 덮인다. 클래딩 물질(625)은 도파관 물질과는 상이한 용적 CTE(coefficient of thermal expansion)를 가질 수 있다. 예를 들어, 도파관(410)이 실리콘일 때, 클래딩 물질(625)은 실리콘이 아닌 다른 물질로 이루어질 수 있는데, 한정하려는 것은 아니지만 알루미늄이거나 또는 실리콘과 충분히 다른 CTE를 갖는 다른 물질일 수 있다. 도 6a에 더 예시된 것처럼, 도파관(410)과 클래딩 물질(625)은 측방향 폭 아래로 뻗어 있는 에치된 보이드(140)를 가지면서 기판(105)으로부터 해제된다.
도 6b는 측방향 변위가능 도파관 실시예에 따라서 도 6a에 도시된 c-c'선을 따른 수동적 변위가능 도파관(410)의 단면도이다. 이 실시예에서, 해제된 도파관 길이의 적어도 일부분의 측방향 측벽은 반대편 측벽보다 더 크게 클래딩 물질(625)로 덮인다. 더 구체적으로, 제1 측방향 도파관 측벽(615D)은 반대편 측벽(615E)보다 상당히 더 큰 두께의 클래딩 물질(625)을 갖는다. 이러한 이방성 증착을 위한 많은 기술들이 공지되어 있으며, 실시예는 이와 관련해 제한되지 않는다. 특히, 광 모드기 도파관(410)을 통해 전파되는 추가의 제약으로, 유리한 실시예에서 비대칭 클래딩은 다층으로 적층된다. 도 6c에 예시된 예시적인 실시예에서, 클래딩 물질(625)은 내부 클래딩 물질(627)을 사이에 두어 광 도파관(410)으로부터 분리되는 외부 클래딩 물질(629)을 포함한다. 내부 클래딩 물질(627)은 도파관 물질과 대조적인 굴절률을 제공하고, 외부 클래딩 물질(629)이 도파관(410)과 직접 접촉하도록 배치된다면 발생할 수도 있는 광 모드(170)의 산란을 줄여준다. 도파관(410)이 실리콘인 이러한 예시적인 하나의 실시예에서, 내부 클래딩(627)은 실리콘 이산화물 또는 실리콘 질화물일 수 있고 이때 외부 클래딩(629)은 알루미늄이거나 다른 적합한 금속일 수 있다. 실리콘 질화물은 특히 내부 클래딩(627)에 유리한데, 그 이유는 이때 다중 적층된 클래딩에 손상을 주지 않으면서 덮인 도파관 구조를 선택적으로 해제하는데 등방성 실리카 에치가 이용될 수 있기 때문이다.
예를 들어 대략 20㎛의 포트 피치 p와 20nm의 채널 간격
Figure pct00006
을 가지면서 1310nm λc를 갖는 전술한 에첼 격자 WDM에서 40℃ 범위에 걸쳐 온도 무의존성 동작을 달성하기 위해, 대략 0.6㎛/℃의 도파관 종단 패시트 변위율이 요구된다. 이 변형율은 5㎛의 폭 W과 5㎛의 z-높이를 갖는 실리콘 도파관의 수동적 변위를 통해 달성될 수 있는데, 이때 예를 들면 대략 0.5㎛ 두께의 실리콘 질화물 내부 클래딩(627)과 대략 2㎛ 두께의 알루미늄 외부 클래딩(629)이 200-250㎛의 해제된 종방향 길이 LR를 따라 배치되어 있다.
실시예에서, 변위가능 광 도파관은 기판에 대해 능동적으로 변위될 것이다. 능동적 변위는 기판 상부에 배치되면서 광 도파관에 기계적 및 전기적으로 접속되어 있는 마이크로 전자기계적 액추에이터를 통할 것이다. 도 7a는 일 실시예에 따라서 능동적 변위가능 도파관(410)을 갖는 에첼 격자 WDM(701)의 평면도이다. WDM(701)은 전술한 WDM(401)의 모든 속성과 특징을 포함할 수 있다. WDM(701)은 MEMS 액추에이터(725)를 더 포함하는데, 이것은 도파관(410)의 해제된 부분에 물리적으로 접속된 이동가능 셔틀(movable shuttle)(776)을 포함한다. 셔틀(774)은 측방향 스프링 결합기가 사이에 배치되어 있는 선택 앵커 포인트(765)를 제외하면 기판(101)으로부터 자유롭다(해제된다). 도 7a에 도시된 것처럼, 에치된 보이드(140)는 셔틀(747)의 해제된 영역과 도파관(410)의 아래에 뻗어 있다. 셔틀(774)은 대응하는 기판(105)에 고정되어 움직이지 않는 용량성 구동 부재와 정전기적으로 접속되도록 구성되어 있는 이동가능 용량성 구동 부재(780)를 더 포함한다. 액추에이터(725)가 정전기 콤 드라이브(electrostatic comb drive)로서 예시되어 있지만(이러한 MEMS 액추에이터는 미크론과 수십 미크론에 이르는 측방향 셔틀 변위를 쉽게 달성하는 것으로 공지되어 있기 때문에), 다른 액추에이터 설계도 가능하다(예를 들면, 가변 용량성 갭 또는 유도성 드라이브도 이용 가능).
예를 들어 인가된 구동 전압의 함수로서 해제된 용량성 구동 부재에 정전기적으로 접속되기에 충분할 만큼 작은 간격으로 떨어져 있는 해제된 용량성 구동 부재를 포함하는 MEMS 액추에이터의 경우, 예를 들면 도파관(230)에서 광학 모드의 결합을 가변시키기 위해 구동 전압은 WDM(701)의 동작 동안 실시간으로 능동적으로 수정될 수 있다. 도 7b는 온도 범위(예컨대 WDM(201)의 경우에는 40℃ 범위)에 대해 WDM(701)을 온도 무의존성화하는 예시적인 실시예에 따라서 MEMS 기반 광 도파관 액추에이션 시스템(702)의 기능 블록도이다. 시스템(702)는 예를 들면 WDM(701)을 따라서 기판(105)에 집적될 수 있는 온도 센서(783)를 포함한다. 온도 센서(783)로부터의 출력은 피드 순방향 제어 루프의 일부로서 콘트롤러(780)로 입력된다. 적어도 온도에 기반하여, 예를 들면 온도에 연관된 공지의 광 결합기 파장 이동을 보상하기 위해서 콘트롤러(780)는 MEMS 액추에이터 구동 신호(예컨대 전압 레벨)로 MEMS 액추에이터(725)로 출력한다. MEMS 액추에이터(725)는 MEMS 액추에이터 구동 신호에 기반하여 도파관(710)을 변위시키는데, 이로 인해서 결합기의 모드 런치 위치를 바꾼다. 추가의 실시예에서, 시스템(702)은 WDM(701)과 콘트롤러(780) 사이의 피드백 제어 루프를 더 포함할 수 있다. 예를 들면, 광학-전기 컨버터는 도파관 포트(430)의 광 출력을 콘트롤러(780)에 통신 가능하게 접속시킬 수 있다.
추가적인 실시예에서, 전술한 도파관의 물리적 변위는 모놀리식 방식의 광 필터 설계에서 이용될 수 있다. 예를 들면, 열 드리프트에 무관하게 상부 구조와 함께 PIC 도파관을 변위하는 능력은 모놀리식 광 필터의 통과 대역을 변조하는데 이용될 수 있다. MEMS 액추에이터는 예를 들면 제1 도파관 물리적 위치와 연관된 제1 파장에서 제2 도파관 물리적 위치와 연관된 제2 파장으로 광 필터 통과 대역을 이동시키는데 필요한 액추에이터 구동 신호로 변환될 임의적인 커맨드 신호 입력에 기반한 제어에 의해 시스템(702)으로 구동될 수 있다. 그러므로 광 파라미터 드리프트 보상(예컨대 온도 무의존성 WDM 동작)의 상황에서 여러 구조와 기술이 전술되었지만, 이런 보상을 실현 가능하게 하는 동일한 물리-광학 변환기 아키텍처는 다른 PIC 애플리케이션에 쉽게 도입된다.
도 8a는 실시예에 따라서 모놀리식 방식의 물리적 변위가능 광 도파관과 인접 광 디바이스를 포함하는 PIC를 동작시키는 방법(801)을 예시하는 흐름도이다. 방법(801)은 동작(804)에서 시작하는데, 여기서 광 도파관 종단은 기판에 집적된 광 디바이스에 대해, 그리고 기판에 대해 제1 위치에 있다. 동작(806)에서, 광 모드는 도파관이 제1 위치에 있을 때 광 도파관을 통해 전파된다. 모드는 자유 공간 갭을 통과하고, 제1 방식으로 광 디바이스와 상호작용한다. 예를 들면, 제1 중심 파장의 광이 광 디바이스에 접속되고 제1 출력 도파관 포트와 같은 제1 런치 포인트및 제1 목적지와 연관된 제1 경로를 따라서 광 디바이스를 통과한다. 동작(808)에서, 광 디바이스와 광 모드 사이의 상호작용은 기판에 대해, 그리고 광 디바이스에 대해 광 도파관을 제2 위치로 물리적으로 변위시킴으로써 변조된다. 이러한 제2 위치에서, 도파관을 통해 전파된 광 모드는 자유 공간 갭을 통과하고 제2 방식으로 광 디바이스와 상호작용한다. 예를 들면, 광 디바이스에 접속된 제1 중심 파장의 광은 제2 런치 포인트와 연관된 제2 경로를 따라서 광 디바이스를 통과한다. 광 디바이스의 상태에 따라서, 제2 경로는 제1 목적지 또는 제2 출력 도파관 포트와 같은 제2 목적지와 연관될 수 있다.
도 8b는 모놀리식 방식의 물리적 변위가능 광 도파관과 인접 광 디바이스를 포함하는 PIC를 제조하는 방법(802)을 예시하는 흐름도이다. 방법(802)은 예시적인 WDM(401, 501, 601, 및 701)구조에서 전술된 특징을 형성하기 위해 수행될 수 있다. 방법(802)은 동작(801)에서 실리콘 SOI 기판과 같은 SOI 기판을 수용하면서 시작한다. 동작(820)에서 반도체 디바이스 층은 마찬가지로 반도체 디바이스 층에 패터닝된 광 도파관(이것은 광 디바이스와 동시에 패터닝되거나 광 디바이스 패터닝 이전에 패터닝되거나 또는 광 디바이스 패터닝 이후에 패터닝됨)에 관심을 갖는 예컨대 광 결합기와 같은 광 디바이스로 패터닝된다. 광 디바이스는 임의의 종래의 리소그래픽 및 이방성 에치 프로세스로 패터닝될 수 있다.
동작(830)에서, 트렌치는 도파관의 종단과 광 디바이스 사이의 반도체 디바이스 층을 통해 형성된다. 트렌치 형성은 광 디바이스의 하나 이상의 도파관 패터닝(즉, 동일한 에치 마스크와 함께)과 동시에 수행될 수 있거나, 분리된 마스크 처리된 에치처럼 광 디바이스와 도파관의 패터닝 이후에 수행될 수 있다. 동작(840)에서 SOI 유전층의 일부분은 제거(에치) 되는데, 유전층을 부분적으로 언더컷 처리(undercutting)함으로써 광 디바이스 근처에서 도파관의 종단을 해제한다. 예시적인 실시예에서, 언더컷팅 에치 동작(140)은 동작(830)에서 에치된 트렌치의 근처에서 도파관 종단 길이를 노출하는 마스크와 함께 수행되는데, 이때 마스크 개구부는 트렌치 위에 중첩한다. 추가적인 실시예에서, 방법(801)은 해제된 도파관을 수동적을 및/또는 능동적으로 반사하는 구조를 제조하는 것을 포함한다. 일 실시예에서, 도파관의 물질과는 달리 CTE 물질은 도파관이 패터닝된 이후에 이 도파관 상부에 비대칭적으로 증착된다. 이 실시예에서, 금속은 도파관의 하나의 측방향 측벽에 다른 것보다 더 두껍게 방향성을 갖고 증착된다. 또 다른 실시예에서, 유전층은 금속층과 도파관 측방향 측벽 사이에 증착된다. 또 다른 실시예에서, 반도체 디바이스 층은 도파관에 물리적으로 접속된 MEMS 액추에이터로 추가적으로 패터닝되는데, 도파관 및/또는 광 디바이스를 패터닝할 때 이용된 것과 동일한 마스크를 이용한다. 추가적인 실시예에서, MEMS 액추에이터의 적어도 일부분은 도파관 종단 패시트의 해제와 동시에 동작(840)에서 해제된다. 추가적인 실시예에서, 패시베이션 층은 동작(840)을 해제하기 전에 도파관과 광 디바이스의 상부에 증착되는데, 패시베이션 층에 대해 선택적인 해제 동작(840)은 해제된 도파관 종단을 캡슐화하는 쉘을 형성한다.
도 9는 일 실시예에 따라서, 물리적 변위가능 입력 도파관을 갖는 모놀리식 방식 WDM 수신기를 갖는 PIC를 포함하는 광 수신기 모듈을 이용하는 데이터 서버 머신과 모바일 컴퓨팅 플랫폼을 예시한다. 서버 머신(906)은 임의의 통상적인 서버일 수 있는데, 예를 들면 랙(rack) 내부에 배치되어 있으면서 전자 데이터 처리를 위해 함께 네트워크 연결되어 있는 임의 개수의 고성능 컴퓨팅 플랫폼을 포함하며, 이 예시적인 실시예에서는 집적 시스템(910)을 포함하고 있다. 모바일 컴퓨팅 플랫폼(905)은 전자 데이터 디스플레이, 전자 데이터 처리, 무선 전다 데이터 전송 등등의 각각을 위해 구성된 임의의 휴대용 디바이스일 수 있다. 예를 들어, 모바일 컴퓨팅 플랫폼(905)은 태블릿, 스마트 폰, 랩톱 컴퓨터 등등 중 하나일 수 있으며, 디스플레이 스크린(예컨대, 용량성, 유도성, 저항성, 터치스크린), 칩-레벨 또는 패키지-레벨 집적 시스템(910) 및 배터리(915)를 포함할 수 있다.
일 실시예에 따라서 물리적 변위가능 입력 도파관을 포함하는 패키지된 모놀리식 PIC(904)가 독립형으로 패키지된 칩으로서 집적 시스템(910) 내부에 배치되어 있는지가 확장된 부분(920)에 예시되어 있다. 추가의 실시예에서, 변위가능 도파관은 적어도 20℃의 온도 범위에 걸쳐, 바람직하게는 약 40℃ 이상의 온도 범위에 걸쳐 온도 무의존성 WDM 동작을 제공하기 위해 온도의 함수로서 변위될 수 있다. 광 와이어(optical wire)(953)는 예를 들면 최상부 접속 또는 에지 접속에 의해 단일 광 빔을 모놀리식 방식의 집적된 광 도파관(210)에 입력한다. 이때 선택된 파장은 광 도파관(210)의 해제된 종단의 물리적 위치의 함수로서 광 디멀티플렉서(918)를 이용해 분리되어, 기판(105)에 배치되어 있는 복수의 출력 광 도파관(905A-905N)으로 출력된다. 출력 광 도파관(905A-905N)은 각각 저전압 광 검출기(901A-901N)로 접속되고, 이 검출기의 각각은 예를 들면 p-i-n 광 다이오드 구조 또는 MSM을 포함한다. 광 검출기(901A-901N)는 그 다음에 다운스트림 집적 회로(999)에 전기적으로 접속되는데, 이 집적 회로는 예를 들면 전압 공급 및 감지 회로를 더 포함한다. 특정 실시예에서, 전압 공급 및 감지 회로는, 기판(105)상에 배치되어 광 검출기가 동작되는 전압 레벨보다 낮지 않은 전압 레벨로 전력이 공급되는 CMOS 트랜지스터로 구현된다. 광 검출기(901A-901N)가 본원에 설명된 GeAPD 아키텍처를 이용하는 실시예에서, 광 검출기(901A-901N)와 회로(999)는 둘 다 (예컨대, 3.3V를 초과하지 않는) 동일한 동작 전압에서 전력이 공급된다. 실시예에서, 디멀티플렉서(918)는 본원에 설명된 것처럼 에첼 격자 WDM(201 또는 501) 또는 AWG WDM(301) 등의 하나 이상의 실시예와 관련해 설명된 하나 이상의 특징을 포함한다.
도 10은 본원의 적어도 일부 실시예에 따라 배열된 컴퓨팅 디바이스(1000)의 기능 블록도이다. 컴퓨팅 디바이스(1000)는 예를 들면 플랫폼(1005) 또는 서버 머신(1006)의 내부에서 발견되며, 제한하려는 것은 아니지만, 예컨대 프로세서(1004)(예를 들면, 애플리케이션 프로세서) 같은 다수의 성분을 호스팅하는 머더보드(1002)를 더 포함하는데, 이 머더보드는 적어도 하나의 통신 칩(1006)과 본원에 논의된 로컬 인터레벨 상호연결을 포함할 수 있다. 실시예에서, 적어도 하나의 프로세서(1004), 적어도 하나의 통신 칩(1006) 또는 그와 유사한 것이 존재할 수 있다. 프로세서(1004)는 물리적 및/또는 전기적으로 머더보드(1002)에 접속될 수 있다. 일부 예에서, 프로세서(1004)는 프로세서(1004) 내부에 패키지된 집적 회로 다이를 포함한다. 일반적으로, "프로세서" 또는 "마이크로프로세서"라는 용어는 레지스터 및/또는 메모리로부터 전자 데이터를 처리하여 이 전자 데이터를 레지스터 및/또는 메모리에 저장할 수 있는 다른 전자 데이터로 변환하는 임의의 장치 또는 그 장치의 일부를 말한다.
다양한 예에서, 하나 이상의 통신 칩(1006)이 물리적 및/또는 전기적으로 머더보드(1002)에 접속될 수 있다. 추가의 실시예에서, 통신 칩(1006)은 프로세서(1004)의 일부일 수도 있다. 애플리케이션에 따라 컴퓨팅 장치(1000)는 물리적 및 전기적으로 머더보드(1002)에 접속될 수도 접속되지 않을 수도 있는 다른 성분을 포함할 수도 있다. 이러한 다른 성분은, 제한하려는 것은 아니지만, 휘발성 메모리(예컨대 DRAM), 비휘발성 메모리(예컨대 ROM), 플래시 메모리, 그래픽 프로세서, DSP, 암호처리 프로세서, 칩셋, 안테나, 터치 스크린 디스플레이, 터치 스크린 콘트롤러, 배터리, 오디오 코덱, 비디오 코덱, 전력 증폭기, GPS 장치, 컴파스(compass), 가속도계, 자이로스코프, 스피커, 카메라 및 대용량 저장 장치(예컨대, 하드 디스크 드라이브, SSD(solid state drive), CD, DVD 등등)이나 그와 유사한 것들을 포함한다.
통신 칩(1006)은 통신 디바이스(1000)에 대해 데이터를 전달하기 위한 무선 통신을 가능하게 한다. "무선"이라는 용어와 그 파생어들은 고체가 아닌 매체를 통해 변조된 전자기 방사의 이용하여 데이터를 통신할 수 있는 회로, 장치, 시스템, 방법, 기술, 통신 채널 등을 설명하는데 이용될 수 있다. 비록 일부 실시예에서 그 가능성이 없는 것은 아니지만 이 용어가 관련 디바이스가 어떠한 와이어도 포함하지 않음을 의미하는 것이 아니다. 통신 칩(1006)은, 제한하려는 것은 아니지만, 본원에 설명된 것을 포함한 임의 개수의 무선 표준 또는 프로토콜을 구현할 수도 있다. 논의된 것처럼, 컴퓨팅 디바이스(1000)는 복수의 통신 칩(1006)을 포함할 수 있다. 예를 들어, 제1 통신 칩은 예컨대 Wi-Fi 및 블루투스 같은 단거리 무선 통신을 다루고, 제2 통신 칩은 예컨대 GPS, EDGE, GPRS, CDMA, WiMAX, LTE, Ev-DO 등과 같은 장거리 무선 통신에 대해 전용일 수 있다.
비록 본원에 설정된 특정 특징들이 다양한 실시예를 참조하여 설명되었지만, 이설명은 제한적 의미로 해석되는 것이 아니다. 그러므로 본원에 설명된 실시예의 다양한 수정안과, 본원과 관련 있는 기술 분야에서 숙련된 사람에게 명확한 다른 실시예는 본원의 사상과 범주내에 있는 것으로 여겨진다.
다음 예들은 특정의 예시적인 실시예와 관련 있다.
하나 이상의 제1 실시예에서, 모놀리식 방식의 광 집적 회로(PIC)는 기판, 상기 기판의 제1 영역 상부에 배치된 광 디바이스 및, 상기 기판의 제2 영역 상부에 배치된 광 도파관을 포함한다. 상기 광 디바이스의 말단에 있는 상기 광 도파관의 제1 부분은 상기 기판에 물리적으로 고정되고, 상기 광 디바이스에 근접하는 상기 광 도파관의 제2 부분은 상기 기판과 상기 광 디바이스로부터 물리적으로 해제된다.
하나 이상의 제1 실시예를 증진하기 위해, 상기 광 디바이스는 광 결합기를 포함하고, 상기 결합기를 통한 모드의 통과(traversal of the mode)는 상기 결합기에 대해 상기 해제된 제2 도파관 부분의 종단(end)의 물리적 위치에 따라 달라진다.
하나 이상의 제1 실시예를 증진하기 위해, 상기 광 디바이스는 광 결합기와 복수의 제2 도파관을 포함한다. 상기 해제된 제2 도파관 부분은 상기 기판 및 결합기에 대해 상기 제2 도파관 사이에서 상기 모드의 결합을 변화시키기에 충분한 물리적 변위를 경험할 것이다.
하나 이상의 제1 실시예를 증진하기 위해, 상기 광 디바이스는 온도 의존성을 갖는다. 상기 해제된 제2 도파관 길이는 상기 기판 및 상기 광 디바이스에 대해 상기 온도 의존성을 적어도 부분적으로 보상하는 정도의 변형을 경험할 것이다.
하나 이상의 제1 실시예를 증진하기 위해, 상기 광 디바이스는 광 결합기 및 복수의 제2 도파관을 포함하되, 상기 광 결합기는 상기 제2 도파관 및 상기 결합기의 런치 포인트(launch point)와 연관된 온도 의존성 중심 주파수를 갖는다. 상기 해제된 제2 도파관 길이는 상기 기판에 대해 온도의 함수로서 상기 런치 포인트를 재배치함으로써 주어진 온도 범위에 대해 상기 온도 의존성을 보상하기에 충분한 정도의 변위를 경험할 것이다.
하나 이상의 제1 실시예를 증진하기 위해, 상기 해제된 제2 도파관 길이는 제1 물질을 포함한다. 상기 해제된 제2 도파관 길이의 적어도 일부분은 하나 이상의 제2 물질―상기 제2 물질은 상기 제1 및 상기 제2 도파관 물질 온도의 함수로 상기 기판 및 상기 광 디바이스에 대해 상기 해제된 제2 도파관 길이 내에 변형을 유도함―로 비대칭적으로 덮이거나, 또는 상기 해제된 제2 도파관 길이가 상기 기판의 제3 영역 상부에 배치된 마이크로 전자 기계 액추에이터(a microelectromechanical actuator)에 또한 접속된다.
하나 이상의 제1 실시예를 증진하기 위해, 상기 해제된 제2 도파관 길이는 제1 물질을 포함하고, 여기서 상기 해제된 제2 도파관 길이의 적어도 일부분의 측방향 측벽(a lateral sidewall)은 하나 이상의 제2 물질로 덮인다.
하나 이상의 제1 실시예를 증진하기 위해, 상기 PIC는 상기 기판의 제3 영역의 상부에 배치된 마이크로 전자 기계 액추에이터를 더 포함한다. 상기 액추에이터는 상기 해제된 제2 도파관 길이에 부착된 해제된 용량성 부재(a released capacity member)와, 상기 기판에 부착된 고정된 용량성 부재(an anchored capacity member)를 포함하는데, 상기 고정된 용량성 부재는 구동 전압에 응답하여 상기 해제된 용량성 부재에 정전기적으로 접속하기에 충분한 정도의 작은 거리만큼 상기 해제된 용량성 부재로부터 이격되어 있다.
하나 이상의 제1 실시예를 증진하기 위해, 상기 해제된 제2 도파관 길이의 종단은 상기 입력 광 도파관에 의해 전파될 중심 주파수의 절반의 정수배를 갖는 자유 공간 갭(fee-space gap)만큼 상기 광 디바이스로부터 떨어져 있다.
하나 이상의 제1 실시예를 증진하기 위해, 상기 해제된 제2 도파관 길이 또는 광 디바이스 중 적어도 하나의 종단 패시트(end facet)는 비직교적으로 경사져 있거나, 또는 반사 방지 코팅(ARC;antireflective coating)이 상기 해제된 제2 도파관의 종단에 배치되거나, 또는 상기 해제된 제2 도파관 길이의 종단의 한 포인트가 상기 광 결합기의 상기 인접하는 측벽의 한 포인트로부터 1.0㎛ 미만으로 이격되는 것 중 적어도 하나가 이루어진다.
하나 이상의 제2 실시예에서, 모놀리식 방식의 광 파장 분할 멀티플렉스/디멀티플렉스(WDM)은 기판, 상기 기판의 제1 영역 상부에 배치된 광 결합기 및, 상기 기판의 제2 영역 상부에 배치된 제1 광 도파관을 포함한다. 상기 제1 도파관의 제1 종단은 상기 광 결합기의 제1 종단에 광학적으로 접속되고, 복수의 제2 광 도파관은 상기 기판의 제3 영역의 상부에 배치되며, 이때 상기 복수의 제2 광 도파관의 각각은 상기 광 결합기의 제2 종단에 광학적으로 접속된 제1 종단을 갖는다. 상기 제1 도파관 종단 중 적어도 하나는 자유 공간 갭에 의해 상기 기판과 상기 광 결합기로부터 분리된 해제된 종단이다.
하나 이상의 제2 실시예를 증진하기 위해, 상기 광 결합기, 상기 제1 광 도파관 및 상기 제2 광 도파관은 결정질 실리콘(crystalline silicon)이다. 상기 광 결합기는 평면 도파관(planar waveguide) 및 에첼 격자(Echell grating) 또는 배열 도파관 격자(AWG;arrayed waveguide grating)를 포함한다. 상기 해제된 종단을 갖는 상기 도파관의 제1 길이는 상기 기판에 기계적으로 고정되고, 상기 해제된 종단을 갖는 상기 도파관의 제2 길이는 상기 기판으로부터 물리적으로 해제되고 상기 자유 공간 갭만큼 상기 광 결합기로부터 이격된다.
하나 이상의 제2 실시예를 증진하기 위해, 상기 제2 길이의 적어도 일부분은 하나 이상의 제2 물질로 비대칭적으로 덮여서, 상기 제2 물질의 열 팽창 계수와 상기 실리콘 도파관의 열 팽창 계수 사이의 차이의 함수로서 상기 기판과 상기 광 결합기에 대해 상기 제2 길이를 따라 기계적 변형을 유도한다.
하나 이상의 제2 실시예를 증진하기 위해, 상기 제2 길이는 상기 기판의 제4 영역의 상부에 배치된 마이크로 전자 기계 액추에이터에 또한 접속된다.
하나 이상의 제2 실시예를 증진하기 위해, 상기 해제된 종단과 상기 광 결합기의 가장 근접한 종단 패시트는 상기 제1 광 도파관에 의해 전파될 중심 주파수의 절반의 정수배로 디멘젼된(dimensioned) 파브리-페로 캐비티(Fabry-Perot cavity)를 정의하거나, 또는 상기 해제된 종단의 종단 패시트 또는 상기 광 결합기의 종단 패시트가 비직교적으로 경사져 있거나, 또는 반사 방지 코팅(ARC)이 상기 해제된 종단에 배치되거나, 또는 상기 해제된 종단이 상기 광 결합기의 가장 근접한 종단 패시트로부터 1.0㎛ 미만으로 이격되어 있는 것 중 적어도 하나가 이루어진다.
하나 이상의 제3 실시예에서, PIC는 상기 하나 이상의 제2 실시예의 광 WDM과, 상기 기판 상부에 배치되며 상기 제2 광 도파관의 제2 종단에 광학적으로 접속된 복수의 광 검출기 또는 복수의 레이저를 포함한다.
하나 이상의 제4 실시예에서, 전자 디바이스는 프로세서, 메모리 및, 상기 프로세서와 상기 메모리 중 적어도 하나에 통신 가능하게 접속된 수신기 모듈 칩을 포함한다. 상기 광 수신기 모듈 칩은 상기 하나 이상의 제3 실시예의 PIC를 더 포함한다.
하나 이상의 제5 실시예에서, 광 집적 회로를 제조하는 방법은 유전 물질층의 상부에 배치된 반도체 디바이스 층을 갖는 기판을 수용하는 단계를 포함한다. 이 방법은 광 도파관을 교차하는 광 디바이스에 디바이스 층을 패터닝하는 단계를 포함한다. 이 방법은 상기 도파관의 종단과 상기 광 디바이스 사이에 상기 디바이스 층을 통해 트렌치를 형성하는 단계를 포함한다. 이 방법은 종방향 길이(longitudinal length)의 종단 부분을 따라 통과 폭(the traverse width)을 충분히 언더컷(endercut)하고 상기 광 디바이스에 근접하는 상기 도파관의 종단을 기계적으로 해제하기 위해서, 상기 유전 물질층의 일부분을 제거하는 단계를 포함한다.
하나 이상의 제5 실시예를 증진하기 위해, 상기 방법은 상기 종단 부분에 대해 비대칭적으로 클래딩 물질(a cladding material)을 형성하는 단계를 더 포함한다. 상기 클래딩 물질은 상기 도파관의 상기 해제된 종단에 온도 의존성 변형을 유도하기 위해 상기 디바이스 층의 열팽창 계수와 상이한 열 팽창 계수를 갖는다.
하나 이상의 제5 실시예를 증진하기 위해, 상기 클래딩 물질 형성 단계는 상기 종단 부분의 제1 측방향 측벽 상에 상기 제1 측방향 측벽의 반대편의 상기 종단 부분의 제2 측방향 측벽의 두께보다 더 두꺼운 두께를 갖는 금속층을 증착하는 단계를 더 포함한다.
하나 이상의 제5 실시예를 증진하기 위해, 상기 클래딩 물질 형성 단계는 상기 금속층과 상기 제1 측방향 측벽 사이에 유전층을 증착하는 단계를 더 포함한다.
하나 이상의 제5 실시예를 증진하기 위해, 상기 방법은 상기 종방향 길이의 상기 종단 부분에 물리적으로 접속된 정전기 액추에이터에 상기 디바이스 층을 패터닝하는 단계를 더 포함한다.
본 발명의 실시예들이 설명된 예시적인 실시예로 제한되지 않으며, 첨부된 특허청구범위의 범주를 벗어나지 않으면서 수정안 및 대체안이 실시될 수 있음이 인지될 것이다. 예를 들어, 위의 실시예들은 특징의 특정 조합을 포함할 수도 있다. 그러나 위의 실시예들이 이와 관련하여 제한되는 것은 아니며, 위의 실시예들은 이런 특징의 일부를 수행하기, 이런 특징의 상이한 순서를 수행하기, 이런 특징의 상이한 조합을 수행하기 및/또는 명시적으로 기재된 이 특징이 아닌 추가의 특징을 수행하기를 포함할 수 있다. 그러므로 본 발명의 범주는 특허청구범위의 권리가 부여된 등가 안의 전체 범위와 함께 첨부의 특허청구범위를 참조하여 결정되어야 한다.

Claims (22)

  1. 기판과;
    상기 기판의 제1 영역의 상부에 배치된 광 디바이스와;
    상기 기판의 제2 영역의 상부에 배치된 광 도파관을 포함하되,
    상기 광 도파관의 기판-고정된 부분(a substrate-anchored portion)은 상기 광 디바이스의 말단에 있고,
    상기 광 디바이스에 근접하는 상기 광 도파관의 해제된 부분(a released portion)은 상기 기판과 상기 광 디바이스로부터 물리적으로 자유로운
    모놀리식 광 집적 회로(PIC).
  2. 제1항에 있어서,
    상기 광 디바이스는 광 결합기를 포함하고, 상기 광 결합기를 통한 모드의 통과(traversal of the mode)는 상기 광 결합기에 대한 상기 광 도파관의 해제된 부분의 종단(end)의 물리적 위치에 의존하는
    모놀리식 PIC.
  3. 제1항에 있어서,
    상기 광 디바이스는 광 결합기 및 복수의 제2 도파관을 포함하고,
    상기 광 도파관의 해제된 부분은 상기 기판 및 상기 광 결합기에 대해, 상기 제2 도파관 사이에서 상기 모드의 결합을 변화시키기에 충분한 물리적 변위를 경험하는
    모놀리식 PIC.
  4. 제1항에 있어서,
    상기 광 디바이스는 온도 의존성을 가지며,
    상기 광 도파관의 해제된 부분은 상기 기판 및 상기 광 디바이스에 대해 상기 온도 의존성을 적어도 부분적으로 보상하는 정도의 변형을 경험하는
    모놀리식 PIC.
  5. 제1항에 있어서,
    상기 광 디바이스는 광 결합기 및 복수의 제2 도파관을 포함하되, 상기 광 결합기는 상기 제2 도파관 및 상기 광 결합기의 런치 포인트(launch point)와 연관된 온도 의존성 중심 주파수를 가지며,
    상기 광 도파관의 해제된 부분은 상기 기판에 대해, 온도의 함수로서 상기 런치 포인트를 재배치함으로써 주어진 온도 범위에 대해 상기 온도 의존성을 보상하기에 충분한 정도의 변위를 경험하는
    모놀리식 PIC.
  6. 제1항에 있어서,
    상기 광 도파관의 해제된 부분은 제1 물질을 포함하고,
    상기 광 도파관의 해제된 부분의 길이는 하나 이상의 제2 물질―상기 제2 물질은 상기 제1 물질 및 상기 제2 물질 온도의 함수로 상기 기판 및 상기 광 디바이스에 대해 상기 광 도파관의 해제된 부분에 변형을 유도함―로 비대칭적으로 덮이거나, 또는 상기 광 도파관의 해제된 부분은 상기 기판의 제3 영역의 상부에 배치된 마이크로 전자 기계 액추에이터(a microelectromechanical actuator)에 또한 접속되는
    모놀리식 PIC.
  7. 제1항에 있어서,
    상기 광 도파관의 해제된 부분은 제1 물질을 포함하고,
    상기 광 도파관의 해제된 부분의 측방향 측벽(a lateral sidewall)은 하나 이상의 제2 물질로 덮이는
    모놀리식 PIC.
  8. 제1항에 있어서,
    상기 기판의 제3 영역의 상부에 배치된 마이크로 전자 기계 액추에이터를 더 포함하되,
    상기 액추에이터는
    상기 광 도파관의 해제된 부분에 부착된 해제된 용량성 부재(a released capacity member)와,
    상기 기판에 부착되며, 구동 전압에 응답하여 상기 해제된 용량성 부재에 정전기적으로 접속하기에 충분한 정도의 작은 거리만큼 상기 해제된 용량성 부재로부터 이격되어 있는 고정된 용량성 부재(an anchored capacity member)를 포함하는
    모놀리식 PIC.
  9. 제1항에 있어서,
    상기 광 도파관의 해제된 부분의 종단은 상기 입력 광 도파관에 의해 전파될 중심 주파수의 절반의 정수배를 갖는 자유 공간 갭(fee-space gap)만큼 상기 광 디바이스로부터 떨어져 있는
    모놀리식 PIC.
  10. 제1항에 있어서,
    상기 광 도파관의 해제된 부분 또는 광 디바이스 중 적어도 하나의 종단 패시트(end facet)가 비직교적으로(non-orthogonally) 경사져 있는 것, 또는
    반사 방지 코팅(ARC;antireflective coating)이 상기 광 도파관의 해제된 부분의 종단에 배치되는 것, 또는
    상기 광 도파관의 해제된 부분의 종단의 한 포인트가 상기 광 결합기의 상기 인접하는 측벽의 한 포인트로부터 1.0㎛ 미만으로 이격되는 것
    중 적어도 하나인
    모놀리식 PIC.
  11. 기판과;
    상기 기판의 제1 영역의 상부에 배치된 광 결합기와;
    상기 기판의 제2 영역의 상부에 배치된 제1 광 도파관―상기 제1 도파관의 제1 종단은 상기 광 결합기의 제1 종단에 광학적으로 접속됨―과;
    상기 기판의 제3 영역의 상부에 배치된 복수의 제2 광 도파관―상기 복수의 제2 광 도파관의 각각은 상기 광 결합기의 제2 종단에 광학적으로 접속된 제1 종단을 가짐―을 포함하되,
    상기 제1 도파관 종단 중 적어도 하나는 자유 공간 갭만큼 상기 광 결합기로부터 이격되는 해제된 종단(a released end)인
    모놀리식 광 파장 분할 멀티플렉스/디멀티플렉스(WDM).
  12. 제11항에 있어서,
    상기 광 결합기, 상기 제1 광 도파관 및 상기 제2 광 도파관은 결정질 실리콘(crystalline silicon)이고,
    상기 광 결합기는 평면 도파관(planar waveguide) 및 에첼 격자(Echell grating) 또는 배열 도파관 격자(AWG;arrayed waveguide grating)를 포함하고,
    상기 해제된 종단을 갖는 상기 도파관의 제1 길이는 상기 기판에 기계적으로 고정되고,
    상기 해제된 종단을 갖는 상기 도파관의 제2 길이는 상기 기판의 상부에서 캔틸레버 방식으로(cantilevered) 되어 있으며 상기 자유 공간 갭만큼 상기 광 결합기로부터 이격되는
    모놀리식 WDM.
  13. 제12항에 있어서,
    상기 제2 물질의 열 팽창 계수와 상기 실리콘 도파관의 열 팽창 계수 사이의 차이의 함수로서 상기 기판과 상기 광 결합기에 대해 상기 제2 길이를 따라 기계적 변형을 유도하기 위해, 상기 제2 길이의 적어도 일부분이 하나 이상의 제2 물질로 비대칭적으로 덮이는
    모놀리식 WDM.
  14. 제12항에 있어서,
    상기 제2 길이는 상기 기판의 제4 영역의 상부에 배치된 마이크로 전자 기계 액추에이터에 또한 접속되는
    모놀리식 WDM.
  15. 제12항에 있어서,
    상기 해제된 종단 및 상기 광 결합기의 가장 근접한 종단 패시트는 상기 제1 광 도파관에 의해 전파될 중심 주파수의 절반의 정수배로 디멘젼된(dimensioned) 파브리-페로 캐비티(Fabry-Perot cavity)를 정의하는 것, 또는
    상기 해제된 종단의 종단 패시트 또는 상기 광 결합기의 종단 패시트가 비직교적으로 경사져 있는 것, 또는
    반사 방지 코팅(ARC)이 상기 해제된 종단에 배치되는 것, 또는
    상기 해제된 종단의 한 포인트가 상기 광 결합기의 가장 근접한 종단 패시트로부터 1.0㎛ 미만으로 이격되는 것
    중 적어도 하나인
    모놀리식 WDM.
  16. 청구항 제11항의 광 WDM과;
    상기 기판의 상부에 배치되며 상기 제2 광 도파관의 제2 종단에 광학적으로 접속된 복수의 광 검출기 또는 복수의 레이저를 포함하는
    PIC.
  17. 프로세서와;
    메모리와;
    상기 프로세서와 상기 메모리 중 적어도 하나에 통신 가능하게 접속된 광 수신기 모듈 칩을 포함하되,
    상기 광 수신기 모듈 칩은 청구항 제16항의 PIC를 더 포함하는
    전자 디바이스.
  18. 유전 물질층의 상부에 배치된 반도체 디바이스 층을 갖는 기판을 수용하는 단계와;
    광 도파관을 교차하는 광 디바이스에 상기 반도체 디바이스 층을 패터닝하는 단계와;
    상기 도파관의 종단과 상기 광 디바이스 사이에 상기 반도체 디바이스 층을 통해 트렌치를 형성하는 단계와;
    종방향 길이(longitudinal length)의 종단 부분을 따라 통과 폭(the traverse width)을 충분히 언더컷(endercut)하고 상기 광 디바이스에 근접하는 상기 도파관의 종단을 기계적으로 해제하기 위해서, 상기 유전 물질층의 일부분을 제거하는 단계를 포함하는
    광 집적 회로 제조 방법.
  19. 제18항에 있어서,
    상기 종단 부분에 대해 비대칭적으로 클래딩 물질(a cladding material)을 형성하는 단계를 더 포함하되,
    상기 클래딩 물질은 상기 도파관의 상기 해제된 종단에 온도 의존성 변형을 유도하기 위해 상기 반도체 디바이스 층의 열팽창 계수와 상이한 열 팽창 계수를 갖는
    방법.

  20. 제19항에 있어서,
    상기 클래딩 물질 형성 단계는 상기 종단 부분의 제1 측방향 측벽 상에 상기 제1 측방향 측벽의 반대편의 상기 종단 부분의 제2 측방향 측벽의 두께보다 더 두꺼운 두께를 갖는 금속층을 증착하는 단계를 포함하는
    방법.
  21. 제20항에 있어서,
    상기 클래딩 물질 형성 단계는 상기 금속층과 상기 제1 측방향 측벽 사이에 유전층을 증착하는 단계를 더 포함하는
    방법.
  22. 제18항에 있어서,
    상기 종방향 길이의 상기 종단 부분에 물리적으로 접속된 정전기 액추에이터에 상기 반도체 디바이스 층을 패터닝하는 단계를 더 포함하는
    방법.
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