TWI804636B - 用於轉換光之方法及光學結構 - Google Patents

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賈德 包特斯
艾利克 裘漢 諾柏格
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Abstract

本發明描述具有非對稱寬度波導之光學結構之各種組態。一光偵測器可包含可經由被動波導連接之具有不同寬度之平行波導。一或多個光吸收區域可緊鄰該等波導以吸收傳播通過該等平行波導之一或多者之光。具有非對稱寬度波導之多個光偵測器可操作以在一極化分集光學接收器中以不同模式轉換光。

Description

用於轉換光之方法及光學結構
本發明大體上係關於光學裝置，且更特定言之係關於包括波導之光學裝置。
一些光學裝置歸因於極化相依效應(諸如極化相依損耗(PDL)或增益)而展現信號失真。一些習知方法試圖藉由針對不同極化狀態利用一裝置內之分離光學組件及光學路徑而減輕PDL。然而，此等解決方案不利地影響該裝置之頻寬能力且增加裝置尺寸。
100:光偵測器
105:波導/第一波導/波導路徑/路徑/矽波導
110:波導/第二波導/波導路徑/路徑/矽波導
115:光吸收層/吸收層
120:被動波導迴路/波導迴路/迴路
125:電接觸件
127:彎曲區域
200:光偵測器
205:金屬接觸件
210:頂部經摻雜半導體
215:吸收半導體
225:金屬接觸件
230:底部經摻雜半導體
235:分離層
240:矽層
245:埋入式氧化物(BOX)層
250:矽晶圓處置部
255:絕緣體上矽(SOI)晶圓
300:光學接收器/接收器
301:分離器
303:傳入光/輸入光/光
305:光偵測器
307:迴路
309:台面/光吸收層
310:光偵測器/偵測器
313:迴路
315:台面/光吸收層
400:共傳播光偵測器/光偵測器
405:迴路
500:光學接收器
505:第一光偵測器/光偵測器
510:筆直區段
515:圓形區段
520:直角區段
525:第二光偵測器/光偵測器
530:直角區段
535:圓形區段
540:筆直區段
600:光學接收器
605:台面
700:高速光學接收器/光學接收器/接收器
705:第一光偵測器/偵測器
707:台面
710:第二光偵測器/偵測器
713:台面
715:被動波導
715A:被動波導
715B:被動波導
800:電架構
805:第一光偵測器/光偵測器
810:第二光偵測器/光偵測器
815:第一節點/節點
820:第三節點/節點
825:第二節點/節點
830:半導體區域
835:台面/半導體台面
840:半導體區域
845:台面/半導體台面
900:方法
905:操作
910:操作
915:操作
920:操作
1000:系統
1005:印刷電路板(PCB)基板
1010:有機基板
1014:銅柱
1015:特定應用積體電路(ASIC)
1016:球柵陣列(BGA)互連件
1020:光子積體電路(PIC)
1025:稜鏡
1030:光纖
L:相互作用長度
W1:第一波導/初始波導路徑
W1':初始波導
W2:第二波導/返回波導路徑
W2':返回波導
以下描述包含具有藉由本發明之實施例之實施方案之實例給出之圖解說明之圖論述。圖式應被理解為僅供實例而非限制。如本文中所使用，對一或多項「實施例」之參考應被理解為描述包含於本發明之至少一項實施方案中之一特定特徵、結構或特性。因此，在本文中出現之諸如「在一項實施例中」或「在一替代實施例中」之片語描述本發明之各項實施例及實施方案，且並不一定全部係指相同實施例。然而，其等亦不一定互相排斥。為易於識別任何特定元件或動作之論述，一元件符號中之最 高有效數字或若干數字係指其中首先介紹該元件或動作之圖(「FIG.」)號。
圖1展示根據一些實例性實施例之具有依序波導之一光偵測器。
圖2展示根據一些實例性實施例之一光偵測器之一橫截面。
圖3展示根據一些實例性實施例之呈一平行組態之一光學接收器。
圖4展示根據一些實例性實施例之一共傳播光偵測器。
圖5展示根據一些實例性實施例之具有擁有不同光學元件順序之光偵測器之一實例性光學接收器。
圖6展示根據一些實例性實施例之呈一群組組態之一實例性光學接收器。
圖7展示根據一些實例性實施例之呈一串聯組態之一實例性高速光學接收器。
圖8展示根據一些實例性實施例之用於電連接不同光偵測器之一實例性電架構。
圖9展示根據一些實例性實施例之使用不同寬度之依序波導轉換光之一方法的一流程圖。
圖10係根據本發明之一實施例之包含一或多個光學裝置之一系統的一圖解說明。
下文係特定細節及實施方案之描述，包含可描繪下文所描述之一些或所有實施例之圖之描述，以及論述本文中所提出之發明概念之 其他可能實施例或實施方案。下文提供本發明之實施例之一概述，接著為參考圖式之一更詳細描述。
在以下描述中，出於解釋目的，闡述數種具體細節以提供對本發明標的物之各項實施例之一理解。然而，熟習此項技術者將明白，可在沒有此等具體細節之情況下實踐本發明標的物之實施例。一般而言中，不一定詳細展示熟知指令例項、結構及技術。
在極化分集光子積體電路(PIC)接收器中，自單模光纖接收之光之極化係未知的且可歸因於不同原因(諸如溫度變化或單模光纖之振動)而展現可變極化。在一些組態中，一極化分集PIC接收器將光分離至兩個分離路徑中以用於正交輸入極化。該兩個分離路徑中之光經歷相同光學功能，例如，藉由一光偵測器(例如，吸收半導體台面)在各路徑中以實質上相同回應度轉換光。回應度係歸因於藉由該光偵測器吸收之經接收光而引起之光電流除以進入光偵測器之總光學功率之比率。
對於其中矽波導用於光路由及濾波功能且其他材料(諸如III-V磊晶生長晶體)用作光偵測器台面之一異質矽光子平台，程序設計組態可使得一矽波導之最小寬度比一III-V光偵測器台面之最小寬度窄很多。在光電二極體台面之設計中，存在增加之回應度與裝置速度之間之權衡；此兩個參數之最佳化係受一III-V光偵測器台面之最小寬度限制。雖然增加光偵測器之光吸收區域可增加回應度(例如，增加藉由光偵測器自附近波導吸收之光之分率)，但增加之區域亦增加裝置之電容，此使光偵測器之電阻器-電容器(RC)時間常數降級。若可使III-V光偵測器台面與一矽波導一樣窄，則回應度及裝置速度之一較佳同時最佳化將為可能的。
為此目的，一高速光偵測器可藉由實施安置於相同光吸收層(例如，一III-V光偵測器台面)下面之兩個平行波導來增加回應度同時限制裝置電容，從而有效地使與一單個III-V光偵測器台面相互作用之光之吸收長度加倍，且最小化或消除歸因於一III-V光偵測器台面及矽波導之最小寬度差而引起之回應度及裝置速度之最佳化之損失。兩個平行波導具有不同寬度以避免兩個波導之間的光耦合。在一實例性實施例中，兩個平行波導係經由一被動波導連接。在此實例性實施例中，光吸收層在一光射束沿著第一波導傳播時部分吸收該光射束且在該相同光射束藉由該被動波導沿著第二波導傳播時進一步部分吸收該相同光射束。
在一些實例性實施例中，一極化分集PIC接收器包括並行操作以處理不同極化狀態中之多個光射束之一第一高速光偵測器及一第二高速光偵測器。在一些實例性實施例中，一極化分集PIC接收器包括在一串聯配置中操作以處理不同極化狀態中之多個光射束之一第一高速光偵測器及一第二高速光偵測器。藉由光偵測器產生之電信號可經由共同電接觸件組合。
圖1展示根據一些實例性實施例之從頂部觀看之一光偵測器100(例如，光電二極體)。光偵測器100包括安置於兩個波導105及110(例如，矽波導，金剛石波導)上方之一光吸收層115(例如，一半導體台面、III-V磊晶、II-VI磊晶)。在圖1之實例性實施例中，兩個波導105及110係藉由一被動波導迴路120(例如，一路由，一延遲)而依序連接。輸入至光偵測器100中之光131在光沿著第一波導105(「W1」)傳播時被光吸收層115部分吸收且在該光經由波導迴路120沿著第二波導110(「W2」)行進時被光吸收層115進一步部分吸收。以此方式，相同光在光吸收層115 下面穿過兩次，藉此使光與光吸收層115之間的相互作用長度L加倍，而不增加光吸收層115之區域及電容。
如本文所使用，波導係依序的(即，按順序)，因為一光射束經歷兩個連續吸收事件(例如，經由W1之一第一吸收事件及經由W2之一第二吸收事件)。在一些實例性實施例中，依序波導可在串聯運作之兩個光偵測器之間劃分。例如，W1之一第一吸收事件可在一第一光偵測器中發生且W2之一第二吸收事件可在一第二光偵測器中發生，其中該第一光偵測器及該第二光偵測器係在一串聯配置中，如下文參考圖7進一步詳細論述。
光吸收層115之頂部係至如藉由光吸收層115中之向前對角線陰影所指示之一第一類型之經摻雜半導體(例如，P型、N型)之一電接觸件。光偵測器100進一步包括作為至如藉由電接觸件125中之向後對角線陰影所指示之與該第一類型相對之一第二類型之經摻雜半導體(例如，P型、N型)之電接觸件125之半導體區域。光吸收層可包含一垂直半導體材料堆疊，自頂部至底部包括第一類型之經摻雜半導體、本質(無摻雜)半導體及第二類型之經摻雜半導體。第二類型之經摻雜半導體可跨越吸收層115及電接觸件125水平延伸。光吸收層115及電接觸件125協同運作以將在波導105及110中傳播之光轉換成電流(例如，一或多個電信號)。
在一些實例性實施例中，兩個波導路徑105及110具有不同寬度以避免自路徑105至路徑110之光耦合，且反之亦然。在一些實例性實施例中，根據不同實例性實施例之設計參數，波導路徑105及110至少針對台面下面之長度(例如，相互作用長度L)具有不同寬度且可針對不在光吸收層115(例如，台面)下面之部分具有相同寬度。波導路徑105及110 及迴路120可經實施為肋類型、導線類型或其他類型。在一些實例性實施例中，為保持矽路徑長度為短，波導路徑105及110係肋類型，且迴路120係一導線類型波導，使得迴路之彎曲半徑更緊。在一些實例性實施例中，波導迴路120逐漸變細以針對兩個矽波導105與110之間的寬度差調整。在一些實例性實施例中，波導105及110之彎曲區域127逐漸變細以針對寬度差調整(例如，波導迴路之各端係相同寬度且彎曲區域127補償以針對寬度差調整)。
圖2展示根據一些實例性實施例之一光偵測器200之一橫截面。圖2中之橫截面視圖對應於圖1中之橫截面雙向虛線箭頭。儘管圖2之實例中之光偵測器200係一P-I-N架構，但應瞭解，依序波導可整合至其他光偵測器及幾何結構(例如，單向行進載波光電二極體、突崩二極體或一光導裝置)。如所繪示，光偵測器200可包括安置於一頂部經摻雜半導體210(其安置於一吸收半導體215上)上之一金屬接觸件205，及連接至金屬接觸件225之一底部經摻雜半導體230。
根據一些實例性實施例，光吸收層115(具有圖1中之向前對角線陰影)對應於包括金屬接觸件205、頂部經摻雜半導體210及吸收半導體215之一台面結構(參見圖1及圖2中之括號129及260)。金屬接觸件225經顯示為具有圖1中之向後對角線陰影之電接觸件125。頂部經摻雜半導體210及底部經摻雜半導體230係相反類型(例如，頂部經摻雜半導體210係一P型且底部經摻雜半導體230係在N型中或反之亦然)。光在包括具有不同寬度之非對稱寬度波導W1及W2之矽層240中傳播。矽層240係經由分離層235(例如，介電質包覆層、一氣隙)與底部經摻雜半導體分離。矽層240係定位於安置於一矽晶圓處置部250上之一埋入式氧化物層245 (BOX)上。根據一些實例性實施例，矽層240、埋入式氧化物層245及矽晶圓處置部係一絕緣體上矽(SOI)晶圓255之部分。
圖3展示根據一些實例性實施例之呈一平行組態之一光學接收器300。光學接收器300係一極化分集接收器(PDR)之一實例，其中兩個光偵測器(光偵測器305及光偵測器310)並行運作以自不同極化狀態中之兩個輸入射束產生光電流。
光偵測器305及310之各者包括藉由如圖1中所論述之波導迴路連接之兩個依序非對稱寬度波導。在一些實例性實施例中，W1與W1'具有相同寬度(例如，1.5微米)且W2與W2'具有相同較小寬度(例如，1微米)。在該等實例性實施例中，傳播通過各自光偵測器之光在異質吸收區域(例如，台面309及315)下面維持相同波導序列。在一些實例性實施例中，光偵測器305及光偵測器310在一PIC上共用相同幾何結構及相同定向(例如，無翻轉、無旋轉)以避免製程中之可能非對稱性(此可引起不同定向之偵測器之間的回應度差異)。
在一些實例性實施例中，一分離器301(例如，一極化分離光柵耦合器)將傳入光303(例如，來自一單模光纖之光)分離成正交極化之射束：輸入至光偵測器305中之一第一射束317及輸入至偵測器310中之一第二射束319。特定言之，該第一射束317沿著光偵測器305之一初始波導路徑W1，圍繞迴路307且返回通過光偵測器305之一返回波導路徑W2傳播。在第一射束317傳播通過該初始波導路徑W1及該返回波導路徑W2時，光偵測器305之一光吸收層309產生一或多個電信號，如上文所論述。類似地，第二射束319沿著另一初始波導W1'，圍繞迴路313且返回通過光偵測器310之一返回波導W2'傳播。在第二射束319傳播通過該初始波 導W1'及該返回波導W2'時，光偵測器310之一光吸收層315產生額外光電流。第一射束及第二射束之兩個正交模式相對於光吸收層具有相同限制因子，因此具有相同模態吸收。藉由兩個光偵測器305及310產生之光電流可接著經由共同電接觸件組合，如下文參考圖8進一步詳細論述。與過去方法相比，接收器300中之光射束在吸收層下面按相同順序傳播通過各自接收器，藉此維持模態吸收及回應度。
此外，根據一些實例性實施例，藉由額外元件(諸如波長分離器及半導體光學放大器(SOA))進一步處理第一射317束及第二射束319。在一些實施例中，第一射束及第二射束按相同順序遇到相同額外元件以維持最終所得電信號之回應度及可組合性。
在一些實例性實施例中，雖然波導W1及W2具有不同寬度以防止耦合及損耗，但光之部分可在波導之間耦合。例如，參考圖1中之光偵測器100，當在波導W2中傳播之光耦合至波導W1中時，可發生返回損耗。可藉由在波導中共傳播光，使得光沿著相同方向行進而減輕返回損耗。如本文所使用，當第一波導及第二波導中之光沿著相反方向傳播時(例如，如在光偵測器100中，圖1)，發生反向傳播光，而當第一波導及第二波導中之光沿著相同方向傳播(例如，兩者皆自左向右傳播)時，共傳播光發生。沿著在平行於第一波導之一附近第二波導中傳播之光之一方向傳播。圖4展示根據一些實例性實施例之一共傳播光偵測器400。在共傳播光偵測器400中，光410被輸入至一第一波導(W1)中且圍繞一迴路405傳播且傳播至共傳播光偵測器400之相同側上之一第二波導(W2)中。儘管圖4顯示一單個光偵測器400，但應瞭解，共傳播組態可與其他圖之其他實施例組合。例如，兩個共傳播光偵測器可實施於一極化分集接收器(例如， 光學接收器300，圖3)中。
圖5展示根據一些實例性實施例之具有擁有不同光學元件順序之光偵測器之一實例性光學接收器500。一般而言，連接依序波導之波導係在長度上類似以確保其等經歷相同損耗且維持相同回應度。然而，形狀可根據不同考量(例如，一給定PIC之設計佈局及要求)而改變，只要整體光學路徑具有實質上相同損耗。在所繪示之實例中，光學接收器500包括可整合至不同PIC佈局中之具有不同彎曲順序之光偵測器。在第一光偵測器505中，第一射束545自初始波導W1發出至一筆直區段510中，至一圓形區段515中，至一直角區段520中且返回至光偵測器505之返回路徑波導W2中。第二光偵測器525在光偵測器505之鏡像對稱中具有不同彎曲順序：第二射束550自初始波導W1'發出至一直角區段530、一圓形區段535、一筆直區段540中且返回至光偵測器525之返回路徑波導W2'中。在一些實例性實施例中，波導W1與W1'之寬度係相等的，且W2與W2'之寬度係相等的。
圖6展示根據一些實例性實施例之呈一群組組態之接收光射束610及光射束615一實例性光學接收器600。光學接收器500包括安置於兩對依序波導(包含一第一對W1及W2及一第二對W1'及W2')上方之一單個台面605。在一些實例性實施例中，W1與W1'共用相同第一寬度(例如，4微米)且W2與W2'共用不同於該第一寬度之相同第二寬度(例如，2微米)。以此方式，各波導具有不同於其相鄰波導之一寬度(例如，W1具有不同於W2及W2'之一寬度，藉此避免W1與W2或W2'之間的耦合)。
一般而言，對於高速操作，可需要最小化包含任何被動矽區段之其上方發生吸收之總光學路徑長度。對於一50G符號率(5E10符號/ 秒)，符號持續時間係20ps。若波導之模態指數係~3.5，則符號持續時間對應於1.7mm之一路徑長度。在一些實例性實施例中，為防止使信號降級，路徑長度應不大於符號持續時間之~10%(因此170微米)。為此目的，圖7展示根據一些實例性實施例之呈具有180度旋轉對稱性之一串聯組態之一實例性高速光學接收器700。如本文所使用，串聯表示光偵測器協同運作以產生電流(例如，藉由使用在光偵測器之間分離之兩組依序波導吸收兩個分離射束之部分)。
光學接收器700之一優點在於，藉由避免被動波導迴路(例如，迴路120，圖1)而縮短可吸收之光之光學路徑長度。在所繪示之實例中，光學接收器700包括藉由運作以分離不同射束之光學路徑之被動波導715(例如，被動波導715A及被動波導715B)連接之一第一光偵測器705及一第二光偵測器710。在圖7之實例性實施例中，一第一依序波導對包含具有不同寬度之W1及W2。第一射束717自W1傳播且被台面707部分吸收。根據一些實例性實施例，第一射束717接著經由被動波導715A自偵測器710之W1傳播至W2，該被動波導715A逐漸變細以適應於波導W1與W2之寬度差之間。第一射束717經歷藉由偵測器710之台面713之進一步吸收。
接收器700進一步包括包含具有不同寬度之W1'及W2'之一第二依序波導對。在一些實例性實施例中，W1與W1'具有一第一寬度(例如，1.5微米)且W2與W2'具有不同於該第一寬度之一第二寬度(例如，1微米)，以防止相鄰波導之間的耦合及損耗(例如，以防止W1'與W2之間的耦合)。第二射束719自W1'傳播且藉由台面713部分吸收。第二射束719接著經由被動波導715B自偵測器710之W1'傳播至W2'，該被動波導715B逐漸變細以適應於波導W1'與W2'之寬度差之間。第二射束719接著經歷藉由偵 測器705之台面707之進一步吸收。
圖8展示根據一些實例性實施例之用於電連接不同光偵測器之一實例性電架構800。在所繪示之實例中，一第一光偵測器805轉換一第一極化狀態中之光且第二光偵測器810轉換正交於該第一極化狀態之一第二極化狀態中之光。為清楚起見在圖8中省略連接光偵測器805及810中之不同波導之被動波導，但應瞭解，第一光偵測器800及第二光偵測器810可具有連接其等各自波導路徑之迴路波導或非迴路波導(例如，圖7中之被動波導715)。兩個光偵測器805及810係使用包含一第一節點815、一第二節點825及一第三節點820之共同節點電連接。第一節點815及第三節點820可電接觸至一相同類型之經摻雜半導體(例如，N型)且第二節點825接觸至一相對類型之經摻雜半導體(例如，P型)。在第一光偵測器805中，皆具有相同半導體材料類型(例如，N型)之半導體區域840(例如，安置於半導體區域上之電接觸件)電連接至第一節點815及第二節點820。此外，第一光偵測器805之台面845電連接至第二節點825。
同樣地，在第二光偵測器810中，皆具有相同半導體材料類型(例如，N型)之半導體區域830電連接至第一節點815及第二節點820。此外，第二光偵測器810之台面835電連接至第二節點825。半導體台面835及半導體台面845兩者(連接至825)共用一共同半導體材料類型，且所有半導體區域830及840(連接至第一節點815及第二節點820)共用一共同半導體材料類型(其在一些實例性實施例中將具有相反極性)。在一些實例性實施例中，節點815、825及820連接至一傳輸線(例如，一接地-信號-接地(GSG)傳輸線)用於輸出。
圖9展示根據一些實例性實施例之使用不同寬度之依序波 導轉換光之一方法900的一流程圖。在操作905，將光分離成具有不同極化狀態之多個射束。例如，參考圖3，輸入光303係自一單個光纖接收且輸入至分離器301中，該分離器301將光303分離成一第一極化狀態中之一第一射束及正交於該第一極化狀態之一第二極化狀態中之一第二射束。在一些實例性實施例中，輸入光303包括一或多個信號且該第一射束及該第二射束包括相同一或多個信號，雖然歸因於輸入光303之可變極化而在不同功率位準下。
在操作910，使用光吸收層產生電流(electrical flow)(例如，電流(current))。例如，參考圖3，光偵測器305將第一射束轉換成一第一電流且光偵測器310將第二射束轉換成一第二電流。
在操作915，組合電流。例如，參考圖8，經由共同電節點(例如，第一節點815、第二節點825及第三節點820)將自一第一光偵測器805產生之一第一電流與藉由一第二光偵測器810產生之第二電流加在一起。在一些實施例中，該第一電流係具有一組電信號(例如，藉由輸入光攜載之相同信號)之一第一光電流且第二電流係具有相同組之電信號之一第二光電流。因此，當組合該第一光電流與該第二光電流時，最終光電流係來自各自光偵測器之第一光電流與第二光電流之總和。
在操作920，經由共同節點輸出經組合之電流。例如，可將經組合之電流輸出至不同積體電路(例如，傳輸至特定應用積體電路(ASIC)以供進一步處理)，如下文參考圖10進一步詳細論述。
圖10係根據本發明之一實施例之包含一或多個光學裝置之一系統1000的一圖解說明。在此實施例中，系統1000被展示為包含印刷電路板(PCB)基板1005、有機基板1010、ASIC 1015及光子積體電路 (PIC)1020。在此實施例中，1020可包含上文所描述之一或多個光學裝置(例如，光偵測器100、光學接收器700)。根據一些實例性實施例，PIC 1020經由稜鏡1025與光纖1030交換光；該稜鏡係用於將一光學模式耦合至一單模光纖上之一錯位容忍裝置。PIC 1020之光學裝置係至少部分藉由包含於ASIC 1015中之控制電路加以控制。ASIC 1015及PIC 1020兩者被展示為安置於用於經由有機基板1010通信地耦合IC之銅柱1014上。PCB 1005係經由球柵陣列(BGA)互連件1016耦合至有機基板1010，且可用於將有機基板(且因此，ASIC 1015及PIC 1020)互連至系統1000之未展示之其他組件(例如，互連模組、電力供應器等)。
以下係實施例之實例：
1.一種用於轉換光之方法，該方法包括：使用一光學結構接收一光射束，該光學結構包含不同寬度之依序波導，該等依序波導包含一第一波導及一第二波導，該經接收光射束自該第一波導傳播至具有不同於該第一波導之一寬度之該第二波導；及藉由使用緊鄰該等依序波導之一或多者之一光吸收層轉換光而產生一電流。
2.如實例1之方法，其中該光吸收層係緊鄰該第一波導及該第二波導，且其中該光吸收層轉換該第一波導及該第二波導中之光。
3.如實例1至2之方法，其中該光學結構係呈一平行組態，該光學結構進一步包括具有不同寬度之一第三波導及一第四波導，及平行於該光吸收層之一額外光吸收層，該額外光吸收層緊鄰該第三波導及該第四波導。
4.如實例1至3之方法，其進一步包括：使用該光學結構接收額外光，該額外光自該第三波導傳播至該第四波導；及使用該額外光吸 收層藉由轉換該第三波導及該第四波導中之該額外光而產生一額外電流。
5.如實例1至4之方法，其進一步包括：將初始光分離成該光及該額外光，該光及該額外光具有不同極化狀態；及藉由組合該電流與該額外電流而產生一經組合電流。
6.如實例1至5之方法，其中該光學結構係呈一串聯組態，該光學結構進一步包括具有不同寬度之一第三波導及一第四波導，及緊鄰該光吸收層之一額外光吸收層；其中該光吸收層係緊鄰該第一波導及該第四波導且該額外光吸收層係緊鄰該第二波導及該第三波導；且其中藉由使用該光吸收層轉換該第一波導及該第四波導中之光而產生該電流。
7.如實例1至6之方法，其進一步包括：接收一額外光射束，該額外光射束自該第三波導傳播至該第四波導；及使用該額外光吸收層藉由轉換該第三波導及該第四波導中之光而產生一額外電流。
8.如實例1至7之方法，其中該第一波導及該第三波導共用一相同寬度且該第二波導與該第四波導共用一相同寬度。
9.如實例1至8之方法，其中該光學結構係呈一群組組態，該光學結構進一步包括一第三波導及具有不同於該第三波導之一寬度之一第四波導，該第三波導耦合至該第四波導；且其中該光吸收層係緊鄰包括該第一波導、該第二波導、該第三波導及該第四波導之一群組；且其中該光吸收層轉換該第一波導、該第二波導、該第三波導及該第四波導中之光。
10.如實例1至9之方法，其中該第一波導係藉由一被動波導連接至該第二波導。
11.如實例1至10之方法，其中該被動波導逐漸變細以補償 寬度差。
12.如實例1至11之方法，其中該被動波導係一迴路。
13.如實例1至12之方法，其中該光吸收層係一吸收半導體且該等依序波導係矽波導。
14.如實例1至13之方法，其中該光學結構係一極化分集光學接收器。
15.一種光學結構，其包括：不同寬度之依序波導，該等依序波導包括一第一波導，該第一波導連接至具有不同於該第一波導之一寬度之一第二波導；及一光吸收層，其緊鄰該等依序波導之一或多者以藉由轉換該等依序波導之該一或多者中之光而產生電流。
16.如實例15之光學結構，其中該光吸收層係緊鄰該第一波導及該第二波導，且其中該光吸收層轉換該第一波導及該第二波導中之光。
17.如實例15至16之光學結構，其中該光學結構係呈一串聯組態，該光學結構進一步包括具有不同寬度之一第三波導及一第四波導，及緊鄰該光吸收層之一額外光吸收層；其中該光吸收層係緊鄰該第一波導及該第四波導且該額外光吸收層係緊鄰該第二波導及該第三波導；且其中該光吸收層轉換該第一波導及該第四波導中之光且該額外光吸收層轉換該第二波導及該第三波導中之光。
18.如實例15至17之光學結構，其中該第一波導係藉由一被動波導連接至該第二波導。
19.如實例15至18之光學結構，其中該被動波導逐漸變細以補償寬度差。
20.如實例15至19之光學結構，該光學結構進一步包括：用以將輸入光分離成具有不同極化狀態之多個射束之一光學分離器，其中該光吸收層轉換在該第一波導或該第二波導之至少一者中傳播之該多個射束之一者。
在前文詳細描述中，已參考本發明之特定例示性實施例描述本發明之方法及設備。然而，很顯然，可在不脫離本發明之更寬廣精神及範疇之情況下做出該等方法及設備之各種修改及改變。本說明書及圖因此被視為具闡釋性意義而非限制性意義。
100:光偵測器
105:波導/第一波導/波導路徑/路徑/矽波導
110:波導/第二波導/波導路徑/路徑/矽波導
115:光吸收層/吸收層
120:被動波導迴路/波導迴路/迴路
125:電接觸件
127:彎曲區域
L:相互作用長度
W1:第一波導/初始波導路徑
W2:第二波導/返回波導路徑

Claims (20)

  1. 一種用於轉換(transducing)光之方法，該方法包括：使用一光學結構接收一光射束(beam)，該光學結構包含不同寬度之依序(sequential)波導，該等依序波導包含通過一波導迴路(waveguide loop)輸出至一第二波導之一第一波導，該經接收光射束自該第一波導傳播至具有不同於該第一波導之一寬度之該第二波導；及藉由使用緊鄰該等依序波導之一光吸收層轉換光而產生一電流，當該光射束傳播通過該第一波導時，該光吸收層轉換該光射束，且當該光射束傳播通過該第二波導時，該光吸收層進一步轉換該光射束。
  2. 如請求項1之方法，其中該光射束在相反方向上通過該第一波導及該第二波導反向(counter)傳播。
  3. 如請求項1之方法，其中該光學結構係呈一平行組態，該光學結構進一步包括具有不同寬度之一第三波導及一第四波導，及平行於該光吸收層之一額外光吸收層，該額外光吸收層緊鄰該第三波導及該第四波導。
  4. 如請求項3之方法，其進一步包括：使用該光學結構接收額外光，該額外光自該第三波導傳播至該第四波導；及使用該額外光吸收層藉由轉換該第三波導及該第四波導中之該額外光而產生一額外電流。
  5. 如請求項4之方法，其進一步包括：將初始光分離(splitting)成該光及該額外光，該光及該額外光具有不同極化狀態；及藉由組合該電流與該額外電流而產生一經組合電流。
  6. 如請求項1之方法，其中該光學結構係呈一串聯(tandem)組態，該光學結構進一步包括具有不同寬度之一第三波導及一第四波導，及緊鄰該光吸收層之一額外光吸收層；其中該光吸收層係緊鄰該第一波導及該第四波導且該額外光吸收層係緊鄰該第二波導及該第三波導；且其中藉由使用該光吸收層轉換該第一波導及該第四波導中之光而產生該電流。
  7. 如請求項6之方法，其進一步包括：接收一額外光射束，該額外光射束自該第三波導傳播至該第四波導；及使用該額外光吸收層藉由轉換該第三波導及該第四波導中之光而產生一額外電流。
  8. 如請求項6之方法，其中該第一波導及該第三波導共用一相同寬度且該第二波導與該第四波導共用一相同寬度。
  9. 如請求項1之方法，其中該光學結構係呈一群組組態，該光學結構進一步包括一第三波導及具有不同於該第三波導之一寬度之一第四波導，該第三波導耦合至該第四波導；且其中該光吸收層係緊鄰包括該第一波導、該第二波導、該第三波導及該第四波導之一群組；且其中該光吸收層轉換該第一波導、該第二波導、該第三波導及該第四波導中之光。
  10. 如請求項1方法，其中該波導迴路係一被動波導。
  11. 如請求項1之方法，其中該波導迴路逐漸變細(tapers)以補償該第一波導與該第二波導之間的寬度中之一差。
  12. 如請求項1之方法，其中當該光射束通過該波導迴路傳播時，該光吸收層不轉換該光射束。
  13. 如請求項1之方法，其中該光吸收層係一吸收半導體且該等依序波導係矽波導。
  14. 如請求項1之方法，其中該光學結構係一極化分集(diversity)光學接收器。
  15. 一種光學結構，其包括： 用以接收一光射束之不同寬度之依序波導，該等依序波導包括通過一波導迴路輸出至一第二波導之一第一波導，該第二波導具有不同於該第一波導之一寬度；及一光吸收層，其緊鄰該等依序波導之一或多者以藉由轉換該等依序波導之該一或多者中之該光射束而產生電流，當該光射束傳播通過該第一波導時，該光吸收層經組態以轉換該光射束，且當該光射束傳播通過該第二波導時，該光吸收層經組態以進一步轉換該光射束。
  16. 如請求項15之光學結構，其中該等依序波導在相反方向上通過該第一波導及該第二波導反向傳播該光射束。
  17. 如請求項15之光學結構，其中該光學結構係呈一串聯組態，該光學結構進一步包括具有不同寬度之一第三波導及一第四波導，及緊鄰該光吸收層之一額外光吸收層；其中該光吸收層係緊鄰該第一波導及該第四波導且該額外光吸收層係緊鄰該第二波導及該第三波導；且其中該光吸收層轉換該第一波導及該第四波導中之光且該額外光吸收層轉換該第二波導及該第三波導中之光。
  18. 如請求項15之光學結構，其中該波導迴路係一被動波導。
  19. 如請求項18之光學結構，其中該波導迴路逐漸變細以補償該第一波導與該第二波導之間的寬度中之一差。
  20. 如請求項15之光學結構，其中該光學結構係一極化分集光學接收器。
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