TW202336408A - 用於光子積體電路的干涉儀 - Google Patents

用於光子積體電路的干涉儀 Download PDF

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Abstract

本發明揭示一種用於一光子積體電路之干涉儀，該干涉儀包括一第一波導、一第二波導及該第一波導或該第二波導之至少一者上之一層。該第一波導具有一第一有效折射率及沿該第一波導之一光學傳播軸之一第一路徑長度。該第二波導具有一第二有效折射率及沿該第二波導之一光學傳播軸之一第二路徑長度。該干涉儀經組態以減小以下之間的一差變化：該第一路徑長度乘以該第一有效折射率；與該第二路徑長度乘以該第二有效折射率。該差變化由來自該層之一膨脹力或一收縮力之至少一者引起。

Description

用於光子積體電路的干涉儀
本發明係關於一種用於一光子積體電路之干涉儀。
干涉儀用於調變一光學信號之強度及/或波長。此允許控制光學輸出處光之強度，可依據波長而變化。可期望更精確控制光學信號之波長回應及/或強度。
可期望提供一種用於一光子積體電路(PIC)之改良干涉儀。
根據本發明之一個實施例，提供一種用於一光子積體電路之干涉儀。該干涉儀包含：一第一波導，其具有一第一有效折射率及沿該第一波導之一光學傳播軸之一第一路徑長度；一第二波導，其具有一第二有效折射率及沿該第二波導之一光學傳播軸之第二路徑長度；及一層，其位於該第一波導或該第二波導之至少一者上，其中該干涉儀經組態以減小以下之間的一差變化：該第一路徑長度乘以該第一有效折射率與該第二路徑長度乘以該第二有效折射率，該差變化由來自該層之一膨脹力或一收縮力之至少一者引起。
根據本發明之另一實施例，提供一種包含上述干涉儀之光子積體電路。
根據本發明之又一實施例，提供一種包含上述光子積體電路之裝置。
根據本發明之又一實施例，提供一種製造上述干涉儀之方法。
一干涉儀具有兩個波導，兩個波導之間的路徑長度或有效折射率具有一設計差，使得傳播通過波導之光與所得干涉之間出現一所要相位差。在某些情境中，發明者已觀察到此差變化至干涉儀之效能不可接受之程度。現已認識到，一平面化層(例如聚醯亞胺)可(例如)根據溫度變化來膨脹或收縮至衝擊干涉儀之效能之程度。即使層之膨脹或收縮受約束(例如，藉由黏著至一鄰近結構)，但平面化層仍可對鄰近結構施加一力以影響一波導之一有效折射率。
在其中干涉儀之一第一波導具有比干涉儀之一第二波導長之一路徑長度之情形中，例如在一非對稱馬赫-陳德爾干涉儀(非對稱MZI)中，第一波導之有效折射率之變化可不同於第二波導之有效折射率之變化。此改變(針對各波導)路徑長度乘以有效折射率之間的差、相位差及飛行時間，其損及干涉儀之效能。差變化可(例如)使干涉儀之輸出之波長移位0.2奈米。在諸如電信之應用中，輸出波長之此一移位對一裝置之效能係不利的，因為操作波段可為(例如) 0.8 nm。
改良干涉儀之一種方法可為移除可膨脹及收縮之層；然而，此係不可取的，因為平面化層可用於保護一波導免受外部污染，且亦提供干涉儀中之平面化及其他功能。
發明者之一洞見係如何組態一干涉儀來使得此等力(本文中指稱膨脹及收縮力)不過度影響干涉儀之效能，尤其鑑於一干涉儀(例如一非對稱MZI)之效能對此等力之敏感性。例如，當用作被動波長濾波器時，干涉儀之輸出波長之變化不大於+/-0.1奈米。藉此，發明者已實現各種技術來至少部分調變力之產生、至少部分(直接或間接)調變此等力傳輸至影響波導之有效折射率之一或多個結構及/或至少部分補償力對(若干)波導之間的有效折射率差及因此對干涉儀之一輸出產生之一效應。鑑於PIC之尺寸比較大型晶片小得多，此不是微不足道的，且本文中所描述之挑戰其實不會在較大型系統中表現出來或至少僅引起可忽略不計效應。
因此，發明者已設計一改良干涉儀之實例，其保持可接受此等膨脹及收縮力之一結構(例如一平面化層)之益處，但隨著干涉儀老化(層材料可隨年齡傾於膨脹)及/或甚至在不利條件(例如0攝氏度至70攝氏度之一範圍內之一溫度變化、5%相對濕度至95%相對濕度之一範圍內之一濕度變化、200千帕至真空空間之一範圍內之一氣壓變化、灰塵、輻射(背景及核)、紫外光曝露(在組裝期間)及回焊曝露(在組裝期間))中具有所要PIC效能。
現將詳細描述此等實例。
本文中描述用於一PIC之一干涉儀之實例。此等干涉儀經組態使得由一結構(例如諸如一平面化層之一層)施加之一膨脹力或一收縮力對干涉儀之效能產生一減小效應。此一干涉儀之實例具有：一第一波導，其具有一第一有效折射率及沿第一波導之一光學傳播軸之一第一路徑長度；一第二波導，其具有一第二有效折射率及沿第二波導之一光學傳播軸之第二路徑長度；及一層，其位於第一波導或第二波導之至少一者上。干涉儀經組態以減小以下之間的一差變化：a)第一路徑長度乘以第一有效折射率與b)第二路徑長度乘以第二有效折射率。差變化係由上述膨脹力或收縮力之至少一者引起。
(若干)波導未必需要經歷影響一有效折射率之(若干)力之至少部分，但若(若干)波導確實接收(若干)力之至少部分，則有效折射率及因此干涉儀之效能會受影響。因此，在一些實例中，干涉儀經組態以減少來自層之膨脹力或收縮力施加至第一波導或第二波導之至少一者以繼而減少(若干)力對干涉儀之效能之影響。
如將自下文描述之實例更清楚，干涉儀經組態以依各種方式減小a)與b)之間的差變化，包含以下之至少一者：i)補償(若干)力對差變化之一效應，例如藉由機械及/或光學補償(若干)力對差變化之效應；ii)至少部分調變(若干)力之產生，例如藉由至少部分機械調變(若干)力之產生；或iii)至少部分調變引起差變化之(若干)力之傳輸，例如藉由至少部分機械調變引起差變化之(若干)力之傳輸。
應瞭解，補償可被視為提供抵制(例如至少部分抵消或至少部分校正)諸如由(若干)力引起之干涉儀效能變化之一非所要效應之一效應。光學補償(例如)使用一光學效應用於補償，且機械補償(例如)使用干涉儀之一機械特徵或結構用於補償。有時，一機械特徵或結構可繼而提供一補償光學效應。
調變(例如)調整或改變(若干)力之產生及/或傳輸，使得其對干涉儀之效能之影響可減小。
現描述減小a)與b)之間的差變化之實例。應瞭解，可在進一步實例中組合使用利用不同圖描述之不同特徵。例如，選擇一波導之一寬度以及在層中具有一凹槽以減小a)與b)之間的差變化。
現參考圖1，在實例中，一干涉儀100用於一光子積體電路且干涉儀包括：一第一波導104，其具有一第一有效折射率及沿第一波導之一光學傳播軸OPA100之一第一路徑長度；一第二波導108，其具有一第二有效折射率及沿第二波導之一光學傳播軸OPA100之第二路徑長度；及一層106，其位於第一波導或第二波導之至少一者上。在此等實例中，層在第一及第二波導上方延伸，使得層之部分分別接觸第一及第二波導。在本文中所描述之此等及其他實例中，層之一部分直接接觸波導之一表面，而在其他實例中，層之一部分由波導支撐。依此等方式，層之至少一部分被視為位於一波導上，例如最遠離其上形成波導之一基板102之波導之一表面或波導之一側表面。當層依此方式位於波導上時，來自層之一膨脹或收縮力(其係(例如)應力、應變、剪切、壓縮或拉伸)可傳輸至波導之一或兩者。在圖1之實例中，層之部分亦在波導之間，但在其他實例中，一替代層或材料可位於波導之間。層係(例如)聚合物介電質或包括聚醯亞胺、聚丙烯酸酯、聚碳酸酯、聚矽氧烷或苯並環丁烯。
在實例(諸如圖1之實例)中，干涉儀100經組態以藉由適當設計波導(包含其寬度)來減小a)與b)之間的差變化。如所繪示，垂直於第一波導之光學傳播軸OPA100之第一波導104之一寬度W102不同於且平行於垂直於第二波導之光學傳播軸OPA100之第二波導108之一寬度W104。第一波導或第二波導之至少一者之寬度係(例如) 1.5微米、13微米或介於0.2微米至20微米之間。一適當選定波導寬度(例如當一個波導比另一波導寬時)可減小(若干)力之效應，因為此一較寬波導結構(例如)機械更堅硬且因此不易被(若干)力扭曲。應注意，在所繪示之實例中，寬度展示於一個定向上，但在進一步實例中，寬度可在垂直於傳播軸之一不同定向(例如可被視為波導之一高度之一定向)上取得。在一些實例中，設定超過一個此寬度(例如，彼此相交)來界定波導之尺寸以減小(若干)力之效應。
應注意，當一個波導具有比另一波導長之一光學路徑長度時，(若干)力對一個波導之效應不同於另一波導，因此導致a)與b)之間的差變化。為減小此差變化，第一波導之寬度不同於第二波導之寬度來選擇以(例如)向各波導不同地補償(若干)力對各波導之效應。換言之，若一個波導比另一波導更多受(若干)力影響，則前者需要比後者更多補償以維持a)與b)之間的所要差。此可在數學上被視為遵循一非對稱干涉儀，但至少對至少一些實例而言，此一解釋不應被視為限制。第一波導具有一路徑長度L1，其比第二波導之路徑長度L2長一路徑長度L3。若最佳化(若干)力之此一補償(或在其他實例中調變一產生或傳輸)，則(若干)力變化對干涉儀效能之效應在理論上可忽略不計。例如，若(若干)力僅影響第一波導及第二波導之有效折射率，則：對第一波導之效應係第一波導之有效折射率之變化DN1乘以第一波導之路徑長度L1；且對第二波導之效應係第二波導之有效折射率之變化DN2乘以第二波導之路徑長度L2。接著，若滿足以下條件，則變化將得到補償。
此條件假定有效折射率之各自變化跨各波導均勻且任一波導之長度無變化。
在其他實例(諸如圖2至圖4之實例)中，當波導寬度可用於補償(若干)力時，第一波導之光學傳播軸上之一第一點處之垂直於第一波導之光學傳播軸OPA200之第一波導204之一第一寬度W202不同於且平行於第一波導之光學傳播軸上之一第二點處之垂直於第一波導之光學傳播軸之第一波導之一第二寬度W212。由於沿波導軸之此寬度變化，波導可被視為呈錐形，其中一寬度變化係(例如)階梯式或漸進式的，後者提供相對較低光學損耗。儘管在此等實例中一個波導沿其光學傳播軸具有不同寬度，但在其他實例中兩個波導沿其各自光學傳播軸具有一寬度變化。
此等實例之特徵類似於前述特徵且將使用相同元件符號加200而非100來指代；此等特徵之對應描述亦適用於此。圖2至圖4中所展示之干涉儀包括覆蓋波導且與波導接觸之一鈍化層215。鈍化層(例如)藉由減少光學或電干擾或串擾來提高第一波導及第二波導之至少一者之效能。鈍化層(例如)包括氧化矽或氮化矽，可設想其他材料。層206位於鈍化層上，因此層206藉由層206之部分分別由波導支撐來位於波導上。應瞭解，儘管圖2至圖4展示鈍化層，但本文中所描述之其他實例可包括諸如鈍化層。
在進一步實例(諸如圖5及圖6之實例)中，干涉儀300經組態以藉由層306中之一凹槽314來減小a)與b)之間的差變化。此等實例之特徵類似於上述特徵且將使用相同元件符號加300而非100或200來指代；此等特徵之對應描述亦適用於此。
一凹槽係(例如)層306中之一減薄、凹陷或孔隙，其調變(例如減少)來自層之一部分之(若干)膨脹及/或收縮力傳輸至層之另一部分以繼而調變(若干)力傳輸至干涉儀之一或多個結構，其影響一或多個波導之一有效折射率。在其中凹槽係穿過層之一孔隙之實例中，凹槽亦可朝向其上形成波導之一基板延伸。此一較深凹槽可藉由蝕刻來形成。凹槽(例如)呈長形，因此可被視為一溝槽或通道，其中側至少對應於層之表面。凹槽之一寬度及長度(例如橫向範圍)及/或深度經選擇以提供(若干)力之傳輸之一所要調變。再者，凹槽相對於波導之一或兩者之一位置可經選擇以改良(若干)力之傳輸之調變以繼而減小a)與b)之間的差變化。即，一凹槽可間隔不小於一波導之高度之1倍至5倍，使得凹槽與波導之間的材料不會太薄。
在實例(諸如圖5及圖6之實例)中，凹槽314呈長形且平行於第一光學傳播軸OPA300之至少部分。干涉儀包括一個凹槽，且在實例(諸如圖5及圖6之實例)中，凹槽係一第一凹槽314，且干涉儀300經組態以藉由層306中之一第二凹槽316來減小差變化。第二凹槽呈長形且平行於第二光學傳播軸OPA300。第一波導304位於第一凹槽314與第二凹槽316之間，但在其他實例中，第二波導或第一波導及第二波導兩者位於第一凹槽與第二凹槽之間。第一波導304及第二波導308之至少一者係彎曲的，且在一些實例中，第一波導及第二波導之各者係彎曲的。第一波導或第二波導之至少一者之曲率(例如)用於減小干涉儀之大小或佔據面積之至少一者。波導之至少一者之曲率亦(例如)簡化設計，其中第一路徑長度不等於第二路徑長度。當各波導彎曲時，第一波導304之一曲率半徑可不同於第二波導308之一曲率半徑，但在其他實例中，第一波導之曲率半徑相同於第二波導之曲率半徑。對應地，一或多個凹槽可與一或多個波導對應彎曲。
在進一步實例(諸如圖7之實例)中，干涉儀400經組態以藉由最靠近第一凹槽414之第一波導404之一表面與最靠近第一波導404之表面之第一凹槽414之一表面之間的一第一距離W412不同於最靠近第二凹槽416之第二波導408之一表面與最靠近第二波導408之表面之第二凹槽416之一表面之間的一第二距離W416來減小差變化。換言之，在實例(諸如圖7之實例)中，一或多個凹槽經定位成更靠近一個波導而非另一波導。依此方式，凹槽可更多針對一個波導而非另一波導調變(若干)力之傳輸。因此，當(若干)力對一個波導之有效折射率產生比另一波導更大之影響時，凹槽可經適當定位成(例如)更靠近一個波導而非另一波導以補償比另一波導更受(若干)力影響之波導。藉此，可減小a)與b)之間的差變化。
如圖7中所展示，第一波導404位於第一凹槽414與第二凹槽416之間，但可設想在其他實例中第二波導或第一波導及第二波導兩者位於第一凹槽與第二凹槽之間。
在實例(諸如圖8之實例)中，干涉儀500經組態以藉由包括一第一凹槽514及一第二凹槽516來減小差變化，較長波導(第一波導504)位於第一凹槽514與第二凹槽516之間。干涉儀包括兩個功率耦合器(有時稱為功率分配器) 520及522，功率耦合器用於以下之至少一者：使輸入至干涉儀中之一光分裂且將分裂光注入至第一波導及第二波導兩者中；或組合及/或干涉來自第一波導及第二波導之輸出。在一些此等實例中，功率耦合器係多模干涉儀(MMI)；然而，可設想其他功率耦合器，諸如一融合波導或一分束器。各波導係彎曲的且第一波導504之曲率半徑不同於第二波導508之一曲率半徑；此(例如)簡化一干涉儀500之設計，其中第一波導之路徑長度不同於第二波導之路徑長度。此等實例之特徵類似於上述特徵且將使用相同元件符號加500而非100、200、300或400來指代；此等特徵之對應描述亦適用於此。
在實例(諸如圖9之實例)中，干涉儀600經組態以藉由第一波導604中之一1×1 MMI 624 (1×1係指MMI之輸入及輸出埠之數目，例如，具有3個輸入及3個輸出之一MMI係一3×3 MMI)來減小差變化。可設想其他組態，例如第二波導中之MMI或第一波導及第二波導兩者中之MMI。可設想其他MMI，例如2×2、2×1。在一些此等實例中，MMI減小(若干)力對第一波導之有效折射率之效應，因為MMI係一較大結構且因此比一波導更能抵抗機械力；一實例性波導寬度係1.5微米且一實例性1×1 MMI寬度係13微米，但可設想其他寬度。干涉儀包括兩個功率耦合器620及622，功率耦合器用於以下之至少一者：使輸入至干涉儀中之一光分裂且將分裂光注入至第一波導及第二波導兩者中；或組合及/或干涉來自第一波導及第二波導之輸出。此等實例之特徵類似於上述特徵且將使用相同元件符號加600而非100、200、300、400或500來指代；此等特徵之對應描述亦適用於此。
在實例(諸如圖10之實例)中，一PIC包括干涉儀700。干涉儀700位於一PIC之一單塊730 (例如一基板)上。例如，單塊係來自元素週期表之III至V族之元素之一化合物，例如一所謂之III至V族半導體化合物，諸如磷化銦(InP)，但可設想砷化鎵(GaAs)、銻化鎵(GaSb)、氮化鎵(GaN)、砷化銦鎵(InGaAs)、砷化銦鋁(InAlAs)、砷化銦鋁鎵(InAlGaAs)、磷砷化銦鎵(InGaAsP)、矽(Si)、氮化矽(Si 3N 4)或氧化矽(SiO 2)及其他半導體、半絕緣體及絕緣體材料。此等實例之特徵類似於上述特徵且將使用相同元件符號加700而非100、200、300、400、500或600來指代；此等特徵之對應描述亦適用於此。
在一些實例中，一裝置包括上述PIC。裝置係(例如)一雷射、一光二極體、一光伏電池、電信裝置、光偵測及測距(LiDAR)裝置、分佈式布拉格反射器裝置或光學成像裝置。
在一些實例中，一PIC包括兩個或更多個干涉儀。此等干涉儀可經光學連接以(例如)提供諸如波長及強度兩種調變之功能或提供具有比使用一單一干涉儀可達成之波長色散更窄之一波長色散之輸出光。
在一些實例中，第一波導及第二波導各具有相同構造且因此由相同材料形成。例如，各波導包括InP，例如由InP形成。使用具有一強電光效應之此一半導體材料，可達成一通用平台之低電損耗及低光學損耗。
在一些實例中，藉由調變跨第一波導或第二波導之至少一者施加之一電位差或跨第一波導施加之一電位差與跨第二波導施加之一電位差之間的一差(歸因於電光效應)來達成調變第一波導之輸出與第二波導之輸出之間的相位差。在一些此等調變器中，第一波導或第二波導之至少一者包括一電致折射調變器。在一些實例中，電致折射調變器係一MZI或一非對稱MZI。MZI及非對稱MZI提供快調變速度及大光學消光。在一些實例中，進行以下之至少一者：藉由第一波導上之一第一電極來跨第一波導施加一電位差，或藉由第二波導上之一第二電極來跨第二波導施加一電位差。熟習技術者應瞭解，各電極包括諸如金(Au)之一足夠高導電材料，例如由該材料形成。在其他實例中可設想其他電導體，諸如銀(Ag)、鉑(Pt)、鎳(Ni)、碳(C)、鎘(Cd)、鎢(W)、鋁(Al)或銅(Cu)。
應瞭解，在第一波導與第二波導之間存在(例如)一半導體、介電質或空氣之至少一者。第一波導與第二波導之此分離幫助減少第一波導與第二波導之間的光學干擾且減少第一波導與第二波導之間的電串擾。
熟習技術者應瞭解，當組合複數個光束時，一干涉儀使用光束之間的干涉。光束之間的一相位差產生相長干涉或相消干涉。在一些實例中，干涉儀係一MZI，諸如一非對稱MZI。其他實例性干涉儀係(例如)一斐索(Fizeau)干涉儀、一法布里-伯羅(Fabry-Perot)干涉儀、一邁克生(Michelson)干涉儀或一立奧(Lyot)干涉儀。在一些實例中，一干涉儀包括一電致折射調變器。在一些此等實例中，干涉儀經組態用於包括紅外輻射之光；在一些此等實例中，光之波長在1200奈米至1700奈米之間及/或用於電信應用。在實例中，作為PIC之一組件之干涉儀包括結構、層及/或特徵之一堆疊，其等一起用作干涉儀或至少部分促成干涉儀之功能。
一PIC (光子積體電路)可被視為其中光學連接兩個或更多個光子裝置(例如使用光執行功能之裝置)之一光學電路。一PIC可包含執行功能之組件，功能包含(例如)發射光、偵測光、放大光、引導光、反射光、繞射光、混合不同波長之光、分離不同波長之光、偏振轉換、光學濾波、功率分配、振幅調變及相位調變。一PIC可被視為一電子電路之一光學類比。PIC通常在電磁光譜之可見或近紅外區域(例如波長在約400奈米(nm)至約1650 nm之範圍內之光)中操作；然而，PIC亦可在電磁光譜之其他區域中操作。在一些實例中，光包括紅外輻射；在一些此等實例中，自干涉儀輸出之光之波長可調諧。在一些實例中，此等波長用於電信應用。
用於PIC之一商用材料平台係磷化銦(InP)，其允許在相同晶片上整合光學主動及被動功能；然而，諸如矽(Si)、砷化鎵(GaAs)或鈮酸鋰(LiNBO 3)之其他材料平台可用作PIC之一平台。一PIC可包括整合於一單一晶片中之數百個組件。
熟習技術者應瞭解，一波導用於引導光。光在一波導內傳播且歸因於在一波導之邊界處反射而侷限於波導內。一波導通常具有高於與波導在其中期望光侷限之邊界處接觸之材料之折射率之一折射率。例如，歸因於其中期望光侷限之邊界處之此折射率差，當波導之此等邊界處之入射角大於臨界角時，發生全內反射。依此方式，一波導引導光之傳播。針對在波導中傳播之一特定光學模式，期望在波導之邊界處反射之光滿足相長干涉之條件。量子井常在半導體結構中用於提供電子侷限。例如，在光電子裝置中，量子井用於調諧電子帶隙，藉此調諧被發射(在發射器之情況中)或吸收(在吸收器之情況中)之光子之能量(或頻率)。一多量子井波導係包括多個量子井之一波導，其被設想為本文中所描述之實例之一波導。在諸多應用中，可藉由在一堆疊中提供多個量子井來增加一量子井之效應。
有效折射率係描述光行進通過一波導有多快及光通過一波導時衰減多少之一無因次數。有效折射率通常表示為一複數；然而，本文中僅考量折射率之實部。在一些實例中，有效折射率取決於所考量之光之波長。在本文中，當在兩個折射率之間進行一比較時，比較係在相同波長之光之實部之間進行。
一波導之一光學傳播軸係波導經組態以使光沿其傳播之波導之一軸。在一些實例中，一光學傳播軸係彎曲的，例如歸因於一波導中之一曲面。
一波導之一路徑長度係傳播通過一波導之光在沿波導之光學傳播軸傳播時行進之距離。在一些實例中，路徑長度受波導之寬度及/或波導之包層影響。路徑長度另稱為實體路徑長度且不用作光學路徑長度之等效物，其通常被視為路徑長度(或實體路徑長度)乘以路徑通過之媒體之折射率。
本文中所提及之一層係(例如)一單層同質材料，但可設想在其他實例中一層包括各具有不同材料之一或多個子層。
圖11示意性繪示根據實例之製造一干涉儀之一方法，其包括：至少部分形成第一波導；至少部分形成第二波導；至少部分形成層。熟習技術者將易於明白如何製造本文中所描述之實例之一干涉儀，例如使用諸如以下之技術：有機金屬氣相磊晶、表面鈍化、光微影、離子植入、蝕刻、乾式蝕刻、離子蝕刻、濕式蝕刻、緩衝氧化物蝕刻、電漿灰化、熱處理、退火、熱氧化、化學氣相沈積、原子層沈積、物理氣相沈積、分子束磊晶、雷射剝離、電化學沈積、電鍍或化學機械拋光。熟習技術者應瞭解，在一些實例中，蝕刻技術用於移除層之部分以(例如)提供一凹槽。
在實例中，存在根據實例之設計一干涉儀之一方法，使得干涉儀經組態以減小以下之間的差變化：第一路徑長度乘以第一有效折射率與第二路徑長度乘以第二有效折射率，其中變化由來自層之一膨脹力或一收縮力之至少一者引起。依此方式，一干涉儀可經設計有適當形狀及大小之結構(諸如一波導寬度)以補償來自層之收縮或膨脹力。
上述實例應被理解為本發明之繪示性實例且可設想進一步實例。
應理解，關於任何一個實例所描述之任何特徵可單獨或結合所描述之其他特徵使用，且亦可結合任何其他實例之一或多個特徵或任何其他實例之任何組合使用。此外，亦可在不背離隨附申請專利範圍之範疇之情況下採用上文未描述之等效物及修改。
100:干涉儀 102:基板 104:第一波導 106:層 108:第二波導 200:干涉儀 204:第一波導 206:層 215:鈍化層 300:干涉儀 304:第一波導 306:層 308:第二波導 314:第一凹槽 316:第二凹槽 400:干涉儀 404:第一波導 408:第二波導 414:第一凹槽 416:第二凹槽 500:干涉儀 504:第一波導 508:第二波導 514:第一凹槽 516:第二凹槽 520:功率耦合器 522:功率耦合器 600:干涉儀 604:第一波導 620:功率耦合器 622:功率耦合器 624:1×1多模干涉儀(MMI) 700:干涉儀 730:單塊 OPA100:光學傳播軸 OPA200:光學傳播軸 OPA300:第一光學傳播軸 P200:平面 P210:平面 P320:平面 W102:寬度 W104:寬度 W202:第一寬度 W212:第二寬度 W412:第一距離 W416:第二距離
圖1示意性展示根據實例之一干涉儀之一橫截面圖。
圖2示意性展示根據進一步實例之一干涉儀之一平面圖。
圖3及圖4示意性展示分別在平面P200及P210處取得之圖2之一干涉儀之一橫截面圖。
圖5示意性展示根據進一步實例之一干涉儀之一平面圖。
圖6示意性展示在平面P320處取得之圖5之一干涉儀之一橫截面圖。
圖7示意性展示進一步實例之一干涉儀之一橫截面圖。
圖8及圖9示意性展示根據進一步實例之一干涉儀之一平面圖。
圖10示意性展示根據進一步實例之光子積體電路之一平面圖。
圖11繪示根據實例之製造一干涉儀之一方法。
100:干涉儀
102:基板
104:第一波導
106:層
108:第二波導
OPA100:光學傳播軸
W102:寬度
W104:寬度

Claims (31)

  1. 一種用於一光子積體電路之干涉儀，該干涉儀包括： 一第一波導，其具有一第一有效折射率及沿該第一波導之一光學傳播軸之一第一路徑長度； 一第二波導，其具有一第二有效折射率及沿該第二波導之一光學傳播軸之第二路徑長度；及 一層，其位於該第一波導或該第二波導之至少一者上，其中該干涉儀經組態以減小以下之間的一差變化： 該第一路徑長度乘以該第一有效折射率，與 該第二路徑長度乘以該第二有效折射率， 該差變化由來自該層之一膨脹力或一收縮力之至少一者引起。
  2. 如請求項1之干涉儀，其經組態以減少來自該層之該膨脹力或該收縮力施加至該第一波導或該第二波導之至少一者。
  3. 如前述請求項中任一項之干涉儀，其經組態以藉由以下之至少一者來減小該差變化： i)補償該力對該差變化之一效應； ii)至少部分調變該力之產生；或 iii)至少部分調變引起該差變化之該力之傳輸。
  4. 如請求項3之干涉儀，其根據i)來包括以下之至少一者： 機械補償該力對該差變化之該效應；或 光學補償該力對該差變化之該效應。
  5. 如請求項3或4之干涉儀，其包括以下之至少一者： 根據ii)，至少部分機械調變該力之產生；或 根據iii)，至少部分機械調變引起該差變化之該力之傳輸。
  6. 如前述請求項中任一項之干涉儀，其經組態以藉由以下來減小該差變化： 垂直於該第一波導之該光學傳播軸之該第一波導之一寬度不同於且平行於 垂直於該第二波導之該光學傳播軸之該第二波導之一寬度。
  7. 如前述請求項中任一項之干涉儀，其經組態以藉由以下來減小該差變化： 該第一波導之該光學傳播軸上之一第一點處之垂直於該第一波導之該光學傳播軸之該第一波導之一第一寬度不同於且平行於 該第一波導之該光學傳播軸上之一第二點處之垂直於該第一波導之該光學傳播軸之該第一波導之一第二寬度。
  8. 如前述請求項中任一項之干涉儀，其經組態以藉由該層中之一凹槽來減小該差變化。
  9. 如請求項8之干涉儀，其中該凹槽與第一光學傳播軸之至少部分平行伸長。
  10. 如請求項8或9中任一項之干涉儀，其中該凹槽係一第一凹槽，且該干涉儀經組態以藉由該層中之一第二凹槽來減小該差變化。
  11. 如請求項10之干涉儀，其經組態以藉由該最靠近該第一凹槽之該第一波導之一表面與最靠近該第一波導之該表面之該第一凹槽之一表面之間的一第一距離不同於最靠近該第二凹槽之該第二波導之一表面與最靠近該第二波導之該表面之該第二凹槽之一表面之間的一第二距離來減小該差變化。
  12. 如請求項10或11中任一項之干涉儀，該第二凹槽平行於第二光學傳播軸伸長。
  13. 如請求項10至12中任一項之干涉儀，其中該第一波導或該第二波導之至少一者位於該第一凹槽與該第二凹槽之間。
  14. 如前述請求項中任一項之干涉儀，其經組態為一被動波長濾波器。
  15. 如前述請求項中任一項之干涉儀，其中歸因於來自該層之膨脹力或一收縮力之一變化之該干涉儀之一波長輸出之一變化不大於0.1奈米。
  16. 如前述請求項中任一項之干涉儀，其包括該層與以下之至少一者之間的一鈍化層：該第一波導或該第二波導。
  17. 如前述請求項中任一項之干涉儀，其中該第一波導或該第二波導之至少一者包括一電致折射調變器。
  18. 如前述請求項中任一項之干涉儀，其中該第一波導或該第二波導之至少一者係一多量子井波導。
  19. 如前述請求項中任一項之干涉儀，其中該干涉儀係一非對稱馬赫-陳德爾(Mach-Zehnder)干涉儀。
  20. 如前述請求項中任一項之干涉儀，其中該膨脹力或該收縮力之該至少一者係歸因於該層之濕度、溫度或年限之至少一者之一變化。
  21. 如前述請求項中任一項之干涉儀，其中該層包括聚合物介電質。
  22. 如前述請求項中任一項之干涉儀，其中該層包括聚醯亞胺、聚丙烯酸酯、聚碳酸酯、聚矽氧烷或苯並環丁烯。
  23. 如前述請求項中任一項之干涉儀，其中該第一波導或該第二波導之至少一者係彎曲的。
  24. 如前述請求項中任一項之干涉儀，其中該第一波導及該第二波導之各者係彎曲的，且該第一波導之一曲率半徑不同於該第二波導之一曲率半徑。
  25. 如前述請求項中任一項之干涉儀，其包括磷化銦。
  26. 如前述請求項中任一項之干涉儀，其中該干涉儀位於一光子積體電路之一單塊上。
  27. 一種光子積體電路，其包括如前述請求項中任一項之干涉儀。
  28. 一種光子積體電路，其包括兩個或更多個如請求項1至26中任一項之干涉儀。
  29. 一種裝置，其包括如請求項27或28之光子積體電路。
  30. 一種製造如請求項1至26中任一項之干涉儀之方法，該方法包括： 至少部分形成該第一波導； 至少部分形成該第二波導；及 至少部分形成該層。
  31. 一種設計一干涉儀之方法，該干涉儀經組態以根據請求項1至26之任一項來減小該差變化。
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