TWI584008B - 光波導結構及其製造方法 - Google Patents

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Description

光波導結構及其製造方法
本發明係關於一種光波導結構及其製造方法，特別是關於一種異質整合的光波導結構及其製造該光波導結構的方法。
光波導(Optical waveguide)是指用來引導光波傳遞的介質，為了使光的行進依照所需要的方向傳遞，光波導可以具有許多不同形狀及結構。目前異質整合的光波導在結構上主要的缺點是無法完全將光的模態從被動波導耦合到主動波導，故而造成混合模態的效果。混合模態最主要的缺點就是無法有效利用輸入的光，因此難以被應用於三維積體電路(3D integrated circuit)中與其他光學或電子元件作垂直整合。
在製程方面，異質整合的光波導是以矽為被動波導材料，在矽基板上製作出具有不同形狀結構的被動波導，然後再將三五族化合物與該被動波導進行對準製程後再進行異質整合。由於被動波導都是次微米級結構，所以在對準時的製程難度非常高，以目前技術尚無法百分之百對準，使得異質整合的光波導在效率及品質上無法有效提昇。
故，有必要提供一種光波導結構及其製造方法，可以將光從被動波導完全耦合到主動波導，並且降低製程難度，提高對準製程的精準度，以解決習用技術所存在的問題。
本發明之主要目的在於提供一種光波導結構，可將光從被動波導完全耦合到主動波導，可提高光的利用效率，有利於三維積體電路的整合使用。
本發明之次要目的在於提供一種光波導結構的製造方法，貼合主動波導和被動波導材料之後，利用選擇性蝕刻製程，依序形成主動波導結構和被動波導，因此不需要次微米級的對準製程，故可提高主動波導與被動波導對準的精準度，降低製程困難度，也提高產品良率。
為達上述之目的，本發明的一實施例提供一種光波導結構，其包含一種光波導結構，其包含：一第一波導層，包含一錐形端部、一連接部以及一長形端部，該連接部在該錐形端部及該長形端部之間；一第二波導層；以及一結合層，位於該第一波導層和該第二波導層之間；其中該第一波導層係用以使一光線通過該錐形端部以及該連接部耦合到該長形端部，該錐形端部的長度為20至30微米且其寬度為由0.3微米逐漸變寬至0.5微米。
在本發明之一實施例中，該第一波導層的材料是三五(III-V)族化合物。
在本發明之一實施例中，該三五族化合物為磷砷化銦鎵或鋁砷化銦鎵。
在本發明之一實施例中，該第二波導層的材料是矽。
在本發明之一實施例中，該結合層的材料是二乙烯矽氧烷苯並環丁烯、旋轉塗布玻璃或熱固型聚合物。
在本發明之一實施例中，該第二波導層由上方視之超出該第一波導層的該錐形端部在長度方向上的距離為0至15微米。
再者，本發明的另一實施例提供一種光波導結構的製造方法，其包含步驟：(1)提供一矽基板；(2)在該矽基板上形成一結合材料層；(3)將一三五族材料層置於該結合材料層上，對該矽基板、該結合材料層以及該三五族材料層進行一異質整合處理；(4)在該三五族材料層上依序形成一非金屬阻擋層、一金屬阻擋層以及一第一光阻圖案；(5)利用該第一光阻圖案對該金屬阻擋層進行一第一選擇性蝕刻，以形成一第一蝕刻圖案於該非金屬阻擋層上；(6)以該第一蝕刻圖案為一第一遮罩，對該非金屬阻擋層及該三五族材料層同時進行蝕刻，以形成一第一波導層於該矽基板上；(7)移除該第一蝕刻圖案；(8)沉積一氮化矽層於該第一波導層及該結合材料層上，使該第一波導層被該氮化矽層覆蓋；(9)形成一第二光阻圖案於該氮化矽層上，其中該第二光阻圖案完全遮蔽該第一波導層；(10)利用該第二光阻圖案進行蝕刻移除部分的該氮化矽層，以形成一第二蝕刻圖案於該結合材料層上；以及(11)以該第二蝕刻圖案為一第二遮罩，對該結合材料層及該矽基板進行一第二選擇性蝕刻，以形成一第二波導層。
在本發明之一實施例中，該異質整合處理包含步驟：將該矽基板、該結合材料層以及該三五族材料層先以每分鐘上升1.6℃的速度加熱，同時施加每平方公分40牛頓的向下壓力；以及加熱至溫度280℃時移除向下壓力同時通入氮氣90分鐘。
在本發明之一實施例中，該矽基板另包含一絕緣層，該矽基板位於該絕緣層與該三五族材料層之間。
在本發明之一實施例中，該非金屬阻擋層為二氧化矽。
在本發明之一實施例中，該金屬阻擋層為鉻金屬。
在本發明之一實施例中，該第一選擇性蝕刻係利用濕式蝕刻來移除該金屬阻擋層，但保留該非金屬阻擋層。
在本發明之一實施例中，該步驟(6)係一乾蝕刻製程。
在本發明之一實施例中，該步驟(8)中的該氮化矽層係利用電漿增強式化學氣相沈積來沉積。
在本發明之一實施例中，該第二選擇性蝕刻係利用氫氧化鉀進行濕式蝕刻來移除該氮化矽覆蓋範圍外的該結合層以及該矽基板。
1‧‧‧第一波導層
2‧‧‧第二波導層
3‧‧‧結合層
10‧‧‧三五族材料層
11‧‧‧錐形端部
12‧‧‧連接部
13‧‧‧長形端部
20‧‧‧矽基板
30‧‧‧結合材料層
40‧‧‧非金屬阻擋層
50‧‧‧金屬阻擋層
51‧‧‧第一蝕刻圖案
61‧‧‧第一光阻圖案
62‧‧‧第二光阻圖案
70‧‧‧氮化矽層
71‧‧‧第二蝕刻圖案
100‧‧‧光波導結構
第1A~1B圖：本發明一實施例之光波導結構的示意圖。(第1A圖：立體圖；第1B圖：第1A圖沿著a-a軸的切面圖。)
第2A~2F圖：本發明一實施例之光波導結構中第一波導層的製造方法的流程示意圖。
第3A~3D圖：本發明一實施例之光波導結構中第二波導層的製造方法的流程示意圖。
第4圖：本發明一實施例之光波導結構的量測示意圖。
第5A~5B圖：本發明一實施例之光波導結構的主動波導及被動波導傳輸損耗趨勢圖。
為了讓本發明之上述及其他目的、特徵、優點能更明顯易 懂，下文將特舉本發明較佳實施例，並配合所附圖式，作詳細說明如下。再者，本發明所提到的方向用語，例如上、下、頂、底、前、後、左、右、內、外、側面、周圍、中央、水平、橫向、垂直、縱向、軸向、徑向、最上層或最下層等，僅是參考附加圖式的方向。此外，本發明所提到的單數形式“一”、“一個”和“所述”包括複數引用，除非上下文另有明確規定。例如，術語“一化合物”或“至少一種化合物”可以包括多個化合物，包括其混合物；本發明文中提及的「%」若無特定說明皆指「重量百分比(wt%)」；數值範圍(如10%~11%的A)若無特定說明皆包含上、下限值(即10%≦A≦11%)；數值範圍若未界定下限值(如低於0.2%的B，或0.2%以下的B)，則皆指其下限值可能為0(即0%≦B≦0.2%)；各成份的「重量百分比」之比例關係亦可置換為「重量份」的比例關係。上述用語是用以說明及理解本發明，而非用以限制本發明。
參照第1A至1C圖，其係本發明一實施例之光波導結構100。如第1B及1C圖所示，該光波導結構100從上至下主要包含一第一波導層1、一結合層3以及一第二波導層2。
請回到第1A圖，該第一波導層1包含了一錐形端部11、一連接部12以及一長形端部13，其中該連接部12在該錐形端部11及該長形端部13之間。該第一波導層1的材料可為三五(III-V)族化合物，例如是磷砷化銦鎵或鋁砷化銦鎵，然不限於此，可作為主動波導的三五族化合物均可以使用。一光線可以從該錐形端部11進入該第一波導層1之後，經過該連接部12而被耦合到該長形端部13後離開該光波導結構100。該錐形端部11為一具有寬度逐漸變窄的結構，從側面視之，其長度可為20至30 微米，例如20、21、23、25、27、28或29微米。該錐形端部11由前端往後端的寬度例如可從0.3微米逐漸變寬至0.5微米。再者，該連接部12亦為一寬度逐漸變窄的結構，但相較於該錐形端部11寬度逐漸變窄結構具有一不同的錐形傾斜角度，該連接部12之錐形傾斜角度通常相對較大，使得兩者之間存在一明顯交界線；再者，從側面視之，該連接部12其長度可為15至25微米，例如15、16、17、20、22、23或25微米等，及其由前端往後端的寬度例如可為0.5微米逐漸變寬至2微米。該長形端部13為一概呈長方形的條狀結構，從側面視之，其長度例如為60到120微米，例如60、65、70、75、80、85、90、95、100、105、110、115或120微米等，及其由前端往後端的寬度例如皆保持為2微米。本發明透過此一結構設計，可以有效提高光線從被動波導到主動波導的耦合率。此外，該第一波導層1的材料可為三五(III-V)族化合物，例如是磷砷化銦鎵或鋁砷化銦鎵，然不限於此，可作為主動波導的三五族化合物均可以使用。
請參考第1B圖，其係第1A圖中所示光波導結構100沿著a-a軸切面圖。如第1B及1C圖所示，該結合層3位於該第一波導層1和該第二波導層2之間。該結合層3的材料可為二乙烯矽氧烷苯並環丁烯、旋轉塗布玻璃或熱固型聚合物。該第二波導層2的材料可為矽，然不限於此，可用作為被動波導的矽基材料均可，例如絕緣層覆矽(Silicon On Insulator)。該第二波導層2由上方視之，該第二波導層2前端(圖中左端)超出該第一波導層1的該錐形端部11在長度方向上的距離例如為0至15微米，例如0、1、2、4、5、6、8、10、12、14或15微米等。
再者，請參考第2A圖，本發明一實施例之光波導結構的製 造方法首先係：(1)提供一矽基板20。在本步驟中，該矽基板20下方可另包含一絕緣層或一承載層(未繪示)，使該矽基板20夾設於該絕緣層或該承載層與該三五族材料層之間。
請繼續參考第2A圖，本發明一實施例之光波導結構的製造方法接著係：(2)在該矽基板20上形成一結合材料層30。在本步驟中，該結合材料層30可選自二乙烯矽氧烷苯並環丁烯、旋轉塗布玻璃或熱固型聚合物，以塗布方式形成於該矽基板上。
請再參考第2A圖，本發明一實施例之光波導結構的製造方法接著係：(3)將一三五族材料層10置於該結合材料層30上，同時對該矽基板20、該結合材料層30以及該三五族材料層10進行一異質整合處理。在本步驟中，該異質整合處理至少包含步驟：(3-1)將該矽基板20、該結合材料層30以及該三五族材料層10先以每分鐘上升1.6℃的速度加熱，同時施加每平方公分40牛頓的向下壓力；以及(3-2)加熱至溫度280℃時，移除該向下壓力，同時通入氮氣90分鐘。較佳的，該三五族化合物可為磷砷化銦鎵(InGaAsP)或鋁砷化銦鎵(InGaAsAl)。
請參考第2B、2C及2D圖，本發明一實施例之光波導結構的製造方法接著係：(4)在該三五族材料層10上依序形成一非金屬阻擋層40、一金屬阻擋層50以及一第一光阻圖案61。在本步驟中，該非金屬阻擋層40可例如是二氧化矽(SiO2)。該金屬阻擋層50可例如是一鉻金屬(Cr)。
請同時參考第2D及2E圖，本發明一實施例之光波導結構的製造方法接著係：(5)利用該第一光阻圖案61對該金屬阻擋層50進行一第一選擇性蝕刻，以使該金屬阻擋層50形成一第一蝕刻圖案51於該非金 屬阻擋層40上。該第一選擇性蝕刻係利用濕式蝕刻來以蝕刻液移除部份的該金屬阻擋層50，但保留(即不移除)該非金屬阻擋層40。由於使用濕式蝕刻，因此該第一蝕刻圖案51寬度會稍小於該第一光阻圖案61。在形成該第一蝕刻圖案51後，隨即移除該第一光阻圖案61。
請接著參考第2E及2F圖，本發明一實施例之光波導結構的製造方法接著係：(6)以該第一蝕刻圖案51為一第一遮罩，對該非金屬阻擋層40及該三五族材料層10同時進行蝕刻，以形成一第一波導層1於該矽基板20上。同時，該非金屬阻擋層40可形成具有與該第一波導層1相同圖案，該步驟(6)係可例如是以一乾蝕刻製程，其利用電漿來對該非金屬阻擋層40及該三五族材料層10同時進行乾蝕刻，以形成該第一波導層1。
請繼續參考第2F及3A圖，本發明一實施例之光波導結構的製造方法接著係：(7)移除該第一蝕刻圖案51。在本步驟中，可利用適當的蝕刻方式來移除該第一蝕刻圖案51，例如，可使用氯氣以乾蝕刻的方式移除該第一蝕刻圖案51。較佳的，本步驟可以進一步移除該非金屬阻擋層40，以獲得具有乾淨表面的該第一波導層1。由於實際使用時，該非金屬阻擋層40並不會影響該第一波導層1的功能及效果，因此可選擇是否先在此步驟移除。
請繼續參考第3B圖，本發明一實施例之光波導結構的製造方法接著係：(8)沉積一氮化矽層70於該第一波導層1及該矽基板20上，使該第一波導層1被該氮化矽層70覆蓋住。該步驟(8)中的該氮化矽層70係利用電漿增強式化學氣相沈積(PECVD)來沉積形成。
請繼續參考第3B圖，本發明一實施例之光波導結構的製造 方法接著係：(9)形成一第二光阻圖案62於該氮化矽層70上，其中該第二光阻圖案62完全遮蔽該第一波導層1。在本步驟中，主要目的是可以利用該第二光阻圖案62與該第一光阻圖案61(如第2D圖所示)可以預先使用光罩設計來對齊的優點，因此能夠在第一波導層1的下方準確的蝕刻該矽基板的20來形成被動波導結構(即第二波導層2)。後續利用氮化矽與矽的選擇性蝕刻，即可達成被動波導與主動波導之間的自我對齊(Self-Alignment)效果。
如第3B及3C圖所示，本發明一實施例之光波導結構的製造方法接著係：(10)利用該第二光阻圖案62進行蝕刻移除部分的該氮化矽層70，以使剩下的該氮化矽層70形成一第二蝕刻圖案71於該結合材料層30及該矽基板20上。本步驟中，例如是使用四氟甲烷(CF4)以乾蝕刻的方式將該氮化矽層70蝕刻出與該第二光阻圖案62相同的形狀。隨後，移除該第二光阻圖案62。
請參考第3C及3D圖，本發明一實施例之光波導結構的製造方法接著係：(11)以該第二蝕刻圖案71為一第二遮罩，對該結合材料層30及該矽基板20進行一第二選擇性蝕刻，以形成一第二波導層2。本步驟中，在該氮化矽層70所形成的該第二蝕刻圖案71遮蔽的範圍內，矽可被選擇性蝕刻留下而形成該第二波導層2，亦即，該第二蝕刻圖案71作為矽的保護層。本步驟中所使用的蝕刻液不特定限制，只要具備能夠蝕刻矽而不蝕刻氮化矽的特性即可。較佳的，該第二選擇性蝕刻係利用氫氧化鉀(KOH)進行濕式蝕刻來移除該氮化矽覆蓋範圍外的該結合層以及該矽基板。
最後，在步驟(11)之後可另包含移除該第二蝕刻圖案71的步驟，或在移除該第二蝕刻圖案71之後，可另形成一保護層覆蓋於該第一波導層1及第二波導層2的步驟，然不限於此。
為驗證本發明之光波導結構的效能，進行測試如下。
如第4圖所示，使用波長1500nm、能量0dBm的雷射光源從第二波導層2打入上述光波導結構100，另一邊則使用一錐形光纖在第一波導層1(三五族波導)的該長形端部13處收光，並由雷射功率計得出收到的光能量大小為-39.95dBm。如第5A及5B圖所示，其分別為光纖耦合損耗及光波導結構損耗的趨勢圖。將所量測出的光能量、光纖耦合損耗與波導損耗的結果經統計計算後，可得到該光波導結構100的耦合效率約為80%。由此可知，被動波導的光大部分都能耦合至主動波導，且其耦合長度只需大約35微米(μm)的長度(即該錐形端部11約為25微米，加上該第二波導層2前端約為10微米的長度)就可達成。
相較於習知技術，依照本發明所提供之光波導結構可將大部分光的能量從被動波導耦合到主動波導，因此可以更有效率地被應用於其他波導元件，如光纖。此外，本發明提供光波導結構的製造方法，先整合三五族材料(用作主動波導)與矽基材(用作被動波導)，然後以選擇性蝕刻形成主動波導及被動波導，不須經過對準製程，故製程難度降低許多。此外，由於都是利用光阻及蝕刻製程即可製作，非常適合應用在晶圓級製程中。
雖然本發明已以較佳實施例揭露，然其並非用以限制本發明，任何熟習此項技藝之人士，在不脫離本發明之精神和範圍內，當可作 各種更動與修飾，因此本發明之保護範圍當視後附之申請專利範圍所界定者為準。
1‧‧‧第一波導層
2‧‧‧第二波導層
3‧‧‧結合層
11‧‧‧錐形端部
12‧‧‧連接部
13‧‧‧長形端部
100‧‧‧光波導結構

Claims (14)

  1. 一種光波導結構，其包含：一第一波導層，包含一錐形端部、一連接部以及一長形端部，該連接部在該錐形端部及該長形端部之間；一第二波導層，該第二波導層由上方視之超出該第一波導層的該錐形端部在長度方向上的距離為0至15微米；以及一結合層，位於該第一波導層和該第二波導層之間；其中該第一波導層係用以使一光線通過該錐形端部以及該連接部耦合到該長形端部，該錐形端部的長度為20至30微米且其寬度為由0.3微米逐漸變寬至0.5微米。
  2. 如申請專利範圍第1項所述之光波導結構，其中該第一波導層的材料是三五(III-V)族化合物。
  3. 如申請專利範圍第2項所述之光波導結構，其中該三五族化合物為磷砷化銦鎵或鋁砷化銦鎵。
  4. 如申請專利範圍第1項所述之光波導結構，其中該第二波導層的材料是矽。
  5. 如申請專利範圍第1項所述之光波導結構，其中該結合層的材料是二乙烯矽氧烷苯並環丁烯、旋轉塗布玻璃或熱固型聚合物。
  6. 一種光波導結構的製造方法，其包含步驟：(1)提供一矽基板；(2)在該矽基板上形成一結合材料層；(3)將一三五族材料層置於該結合材料層上，對該矽基板、該結合材料層以及該三五族材料層進行一異質整合處理； (4)在該三五族材料層上依序形成一非金屬阻擋層、一金屬阻擋層以及一第一光阻圖案；(5)利用該第一光阻圖案對該金屬阻擋層進行一第一選擇性蝕刻，以形成一第一蝕刻圖案於該非金屬阻擋層上；(6)以該第一蝕刻圖案為一第一遮罩，對該非金屬阻擋層及該三五族材料層同時進行蝕刻，以形成一第一波導層於該矽基板上；(7)移除該第一蝕刻圖案；(8)沉積一氮化矽層於該第一波導層及該結合材料層上，使該第一波導層被該氮化矽層覆蓋；(9)形成一第二光阻圖案於該氮化矽層上，其中該第二光阻圖案完全遮蔽該第一波導層；(10)利用該第二光阻圖案進行蝕刻移除部分的該氮化矽層，以形成一第二蝕刻圖案於該結合材料層上；以及(11)以該第二蝕刻圖案為一第二遮罩，對該結合材料層及該矽基板進行一第二選擇性蝕刻，以形成一結合層及一第二波導層。
  7. 如申請專利範圍第6項所述之光波導結構的製造方法，其中該異質整合處理包含步驟：將該矽基板、該結合材料層以及該三五族材料層先以每分鐘上升1.6℃的速度加熱，同時施加每平方公分40牛頓的向下壓力；以及加熱至溫度280℃時移除向下壓力同時通入氮氣90分鐘。
  8. 如申請專利範圍第6項所述之光波導結構的製造方法，其中 該矽基板另包含一絕緣層，該矽基板位於該絕緣層與該三五族材料層之間。
  9. 如申請專利範圍第6項所述之光波導結構的製造方法，其中該非金屬阻擋層為二氧化矽。
  10. 如申請專利範圍第6項所述之光波導結構的製造方法，其中該金屬阻擋層為鉻金屬。
  11. 如申請專利範圍第6項所述之光波導結構的製造方法，其中該第一選擇性蝕刻係利用濕式蝕刻來移除該金屬阻擋層，但保留該非金屬阻擋層。
  12. 如申請專利範圍第6項所述之光波導結構的製造方法，其中該步驟(6)係一乾蝕刻製程。
  13. 如申請專利範圍第6項所述之光波導結構的製造方法，其中該步驟(8)中的該氮化矽層係利用電漿增強式化學氣相沈積來沉積。
  14. 如申請專利範圍第6項所述之光波導結構的製造方法，其中該第二選擇性蝕刻係利用氫氧化鉀進行濕式蝕刻來移除該氮化矽覆蓋範圍外的該結合材料層以及該矽基板。
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Families Citing this family (5)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
KR20190033282A (ko) * 2017-09-21 2019-03-29 삼성전자주식회사 증폭 도파 장치 및 이를 포함한 빔 스티어링 장치
US11150406B2 (en) * 2020-01-15 2021-10-19 Quintessent Inc. Optically active waveguide and method of formation
US11631967B2 (en) 2020-01-15 2023-04-18 Quintessent Inc. System comprising an integrated waveguide-coupled optically active device and method of formation
CN112285829A (zh) * 2020-11-23 2021-01-29 亨通洛克利科技有限公司 硅基光斑模场转化器及其制作工艺
WO2023092291A1 (zh) * 2021-11-23 2023-06-01 华为技术有限公司 一种芯片中光波导结构的刻蚀方法、芯片以及光通信设备

Citations (4)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US6681069B2 (en) * 2001-03-29 2004-01-20 Interuniversitair Microelektronica Centrum Semiconductor optical component utilizing leaky structures to match the mode of rib waveguides to that of the fiber
WO2008066160A1 (fr) * 2006-12-01 2008-06-05 Nec Corporation Convertisseur optique et procédé de fabrication afférent
WO2010110496A2 (en) * 2009-03-26 2010-09-30 Panasonic Electric Works Co., Ltd. Method of manufacturing optical waveguide having mirror face, and optoelectronic composite wiring board
CN103197386B (zh) * 2013-04-01 2015-05-20 北京工业大学 一种金属键合的垂直耦合光栅耦合器及其制作方法

Family Cites Families (8)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US20030174956A1 (en) * 2002-03-13 2003-09-18 Jean-Francois Viens Polarization insensitive modal field transformer for high index contrast waveguide devices
KR100450935B1 (ko) * 2002-07-03 2004-10-02 삼성전자주식회사 테이퍼형 광도파로 제조방법
US7079727B1 (en) * 2002-10-09 2006-07-18 Little Optics, Inc. Integrated optical mode shape transformer and method of fabrication
US6980720B2 (en) * 2003-04-11 2005-12-27 Sioptical, Inc. Mode transformation and loss reduction in silicon waveguide structures utilizing tapered transition regions
KR100664307B1 (ko) * 2004-08-13 2007-01-04 삼성전자주식회사 쉐도우 마스크, 및 이를 이용한 수직 테이퍼링 구조물제작방법
KR20120067627A (ko) * 2010-12-16 2012-06-26 한국전자통신연구원 광결합기의 형성방법
US9268089B2 (en) * 2011-04-21 2016-02-23 Octrolix Bv Layer having a non-linear taper and method of fabrication
JP5773552B2 (ja) * 2013-09-20 2015-09-02 沖電気工業株式会社 光素子の製造方法及び光素子

Patent Citations (4)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US6681069B2 (en) * 2001-03-29 2004-01-20 Interuniversitair Microelektronica Centrum Semiconductor optical component utilizing leaky structures to match the mode of rib waveguides to that of the fiber
WO2008066160A1 (fr) * 2006-12-01 2008-06-05 Nec Corporation Convertisseur optique et procédé de fabrication afférent
WO2010110496A2 (en) * 2009-03-26 2010-09-30 Panasonic Electric Works Co., Ltd. Method of manufacturing optical waveguide having mirror face, and optoelectronic composite wiring board
CN103197386B (zh) * 2013-04-01 2015-05-20 北京工业大学 一种金属键合的垂直耦合光栅耦合器及其制作方法

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