热光学移相器 |
|||||||
| 申请号 | CN200880007694.4 | 申请日 | 2008-02-29 | 公开(公告)号 | CN101632034B | 公开(公告)日 | 2012-11-07 |
| 申请人 | 日本电气株式会社; | 发明人 | 高桥森生; 渡边真也; | ||||
| 摘要 | 本 发明 提供了一种包括 复合体 和加热器的热光学 移相器 ，其中复合体具有由芯层和包覆层所形成的光 波导 并具有4％或以上的Δ，加热器附装到该光波导，其中Δ为芯层的折射率与包覆层的折射率之间的差值相对于芯层的折射率的比值。复合体具有桥结构部分以及固定部分，桥结构部分沿着衬底表面设置并通过间隙与衬底表面相分离，固定部分在衬底上 支撑 桥结构部分并且与桥结构部分的两端相连。桥结构在沿着所述衬底表面的平面中具有半圆弧形状。 | ||||||
| 权利要求 | 1.一种热光学移相器，其具有衬底(1)、以及包括光波导和加热器(6)的复合体，其中所述光波导包括芯层(4)和包覆层(3，5)，所述加热器附装在所述光波导上，所述热光学移相器的特征在于： |
||||||
| 说明书全文 | 热光学移相器技术领域[0001] 本发明涉及热光学移相器，更具体地，涉及具有为了减小功耗而使用的桥结构的热光学移相器。 背景技术[0002] 在光通信领域，随着波分复用(WDM)通信系统的出现，多通道构造已经得到迅速地发展。因此，当通道间功能控制试图例如使通道功率均一化或者执行路径转换时，多到与通道的数目一致的光学装置变得必需了。 [0003] 在这种情况下，近年来对于能够适用于光学开关等并能够高密度集成的小尺寸的光回路组件有增长的需求。在这种回路组件中，使用热光学移相器的平面光波回路装置(PLC)有具有优秀的可生产性以及可集成性的优点并且有利于高性能和大规模化集成，这是因为它们的制作工艺可以使用半导体回路制作工艺。 [0004] 通常以以下方式制作热光学移相器。首先，在衬底上形成由包覆层和芯层所组成的光波导。金属薄层等之后沉积在光波导上，并被沿着光波导处理为细线状，因此所得的线状金属薄膜可以被通电。当电能从外部电源提供给线状金属薄膜时，从线状金属薄膜的电阻产生热量。换言之，线状金属薄膜起到用于加热光波导的加热器的功能。由加热器所产生的热量通过包覆层传递，以到达光波导的芯层。因此，在由加热器所加热的区域中的光波导的折射率增加，并且折射率的改变可以被用来构造诸如光开关的功能性光学装置。 [0005] 由于多通道构造，单一的光学回路可以包括多个热光学移相器。在这种情况下，如果每一个热光学移相器消耗较高电力，那么整个光学回路的功耗可能非常高。例如，在迄今为止已经投入实践使用的热光学移相器中，马赫曾德光开关消耗约400mW的电力以开关单一光通道。例如，为了控制在每个通道上具有使用上述热光学移相器的光学开关的40通道光通信回路，所需要的最大电力为40×400mW＝16000mW＝16W。实际上，为了在全部通道上执行路径设置等，通常需要多达约通道数目的平方的光开关。在这种情况下，功耗可能达到40×40×400mW＝640W。 [0006] 为了防止由加热器所产生的热量扩散到衬底上，以便于减少热光学移相器的功耗，已经提出了将位于光波导下方的牺牲层移除以构造桥结构的光波导(例如，参见JP-A-2004-37524[专利文献1])。这种技术使得可以将由加热器所产生的热量有效地限制在光波导中以供使用，由此显著地减少热光学移相器的功耗。 [0007] 现在，为了实现集成更小尺寸和更高密度的光学装置的目的，高Δ型光波导技术已经最近获得了惊人的发展。即，对进入光波导芯层的光的限制进一步增强了，以将弯曲损失减到最小，因此在传统的光波导装置中已经多余的弯曲的波导可以被显著地减少或缩短。传统的光波导芯层材料在实现这种高Δ光波导上具有局限性，而SiON、Si等可以被用作新的芯层材料。 [0008] 如上所述，现在所强烈期望的装置性能包括低功耗以及小尺寸集成，并且上述两种技术，即，使用桥结构的热隔离技术以及高Δ光波导技术，作为重要技术正在引起注意。 [0009] 但是，这种技术的结合具有下述技术问题。 [0010] 用于构造高Δ光波导的光波导芯层材料具有与包覆层材料远远不同的热膨胀系数。制造工艺迄今为止也非常不同。例如，假设将具有宽的折射率调节范围并且适合于高折射率的SiON用做光波导芯层材料。在这种情况下，在光通信中所使用的红外波段的1500m附近，由于O-H键以及SiON所特有的N-H键的红外吸收的存在，吸收损失增加。为了减小吸收损失，需要在1000℃以上执行退火。这种高温退火使得玻璃薄膜紧密地压缩，从而允许制作高可靠性的装置。但是，对于相互接触的不同类型的材料执行高温退火可以造成与光波导内部的热膨胀系数之间的差异相一致的极高的残余应力。因此，即使形成与传统的低Δ波导中的桥结构相同的桥结构，桥的形成同时允许由衬底所支持的光波导部分自由地产生应力变形，这导致光波导的桥结构破裂的问题。破裂通常在桥结构部分与在衬底上在两端支持该桥结构部分的固定部分之间的连接处中。这种破裂的原因是桥结构的力使得应力变形集中在连接处上。此外，如在上述专利文献1中的示例中所清楚地记载的，如果桥结构部分包括光波导并且加热器具有直线形状，不可预知应力变形的方向是否朝向衬底或远离衬底，以及变形是否发生在平行于衬底的方向。变形的方向取决于当桥结构部分与衬底分离时此刻周围的环境，并且取决于结构平衡。因此，即使桥结构保持未破裂，也很难稳定地制作具有低功耗性能以及高光学特性的热光学移相器。 [0012] 专利文献1包括以下记载：如果加热器能够产生热量以将光波导芯层提升到所期望的温度并引起折射率的变化，那么加热器可以为曲线形状(第[0095]段)。专利文献1也包括光波导芯层形成为曲线形状的记载(权利要求1等)。然而，专利文献1既不包括桥结构部分形成为曲线形状的记载，或者更具体地，使用高Δ光波导的桥结构部分形成为曲线形状的记载，也不包括桥结构部分的形状被确定以减小残余应力并避免结构破裂的记载，或者更具体地，以减小残余应力并避免使用高Δ光波导的桥结构部分的结构破裂的记载。 [0013] 同时，也提出了一种使用在光通信中的光波导，其中弯曲部分形成在桥结构中，因此可以在抑制光损失的同时减小弯曲部分的曲率半径(例如，见JP-A-2004-287093[专利文献2])。然而，专利文献2既不包括形成包括光波导和加热器的桥结构部分的记载，也不包括桥结构部分的形状被确定以减小残余应力并避免结构破裂的记载，或者更具体地，以减小残余应力并避免使用高Δ光波导的桥结构部分的结构破裂的记载。 [0014] 专利文献1：JP-A-2004-37524 [0015] 专利文献2：JP-A-2004-287093 发明内容[0016] 技术问题 [0017] 如专利文献1中所述，通过使用支撑柱制成桥结构部分可以实现抑制结构破裂的功能。但是，所期望的是用于进一步稳定桥结构的技术，或者更具体地，适合于使用高Δ光波导桥结构的稳定技术。 [0018] 鉴于上述技术问题而实现了本发明。由此本发明的目的是提供适合于特别是使用高Δ光波导的桥结构并且容易制造的桥结构型的热光学移相器，其具有稳定结构、在光学特性上具有更少的不利效果、并且具有低的功耗性能。 [0019] 解决问题的方案 [0020] 为实现上述目的，本发明提供了： [0021] 一种热光学移相器，其具有包括光波导和加热器的复合体，其中光波导包括芯层和包覆层，加热器附装在光波导上，热光学移相器的特征在于： [0022] 复合体具有桥结构部分以及固定部分，桥结构部分通过间隙与衬底表面相分离并且沿着衬底表面设置，固定部分在衬底上支撑桥结构部分并且与桥结构部分的两端相连；以及 [0023] 桥结构部分在沿着衬底表面的平面中具有弯曲的形状。 [0024] 本发明的有益效果 [0025] 根据本发明，包括光波导和加热器的复合体由桥结构部分和与桥结构部分的两端相连的固定部分组成，桥结构部分在沿着衬底表面的平面中形成为弯曲的形状。因此，即使桥结构部分从衬底的限制中释放并且由内部应力而发生变形，通过曲率半径稍微改变的弯曲形状，变形力可以被分散在整个桥结构部分上并被其吸收。这使得可以构造具有稳定结构的低功耗热光学移相器。 [0026] 根据本发明的一个方面，桥结构部分的弯曲形状为圆弧形或圆弧形的结合形状。当桥结构部分形成为具有恒定曲率半径的圆弧形状或其结合形状时，可以以良好的均匀性将变形应力分散到整个桥结构部分上，以实现更稳定的结构。 [0027] 根据本发明的一个方面，桥结构的弯曲形状对曲率中心形成45°到180°的角。在这种角度范围内，圆弧形状与直线形状充分并适当地区别开来，这允许通过简化的结构实现结构稳定。 [0028] 根据本发明的一个方面，桥结构部分的弯曲形状具有0.05到1mm的曲率半径。在这种范围内，即使当桥结构部分构成高Δ光波导时，也可以制造适当小型化、结构稳定的热光学移相器。 [0029] 根据本发明的一个方面，光波导的芯层的折射率与包覆层的折射率之间的差值相对于芯层的折射率的比值(Δ)达到或超过4％。即使热光学移相器使用具有如此特定的高Δ的光波导的情况下，本发明仍可以良好地实现上述目标。 [0030] 根据本发明的一个方面，光波导的包覆层是由玻璃材料制成。玻璃材料的示例包括BPSG(掺磷硼硅玻璃)、PSG(掺磷硅玻璃)以及NSG(未掺硅玻璃)。玻璃材料是致密的并且具有优秀的稳定性，但是具有对于内部应力和变形力易碎的缺点。但是，本发明具有改善由这种玻璃材料所制成的物品的结构稳定性的显著效果。根据本发明，可以确保结构稳定性以扩展具有优秀优点的玻璃材料的应用范围，因此低功耗的热光学移相器可以完全地发挥其功能。 [0031] 根据本发明的一个方面，光波导的芯层是由SiON或Si制成。特别是硅型的高Δ光波导芯层材料在半导体电子装置中具有非常丰富的技术积累，并且许多制造技术和生产经验被用于制造光波导装置。 [0032] 如上所述，光波导具有电子装置中所未见的独特问题。光波导相对于这些电子装置具有非常厚的玻璃薄膜。桥结构基本在其两端上独立地支撑在衬底上。由于在高温热处理过程中热膨胀系数的区别所引起的内部应力由此需要由玻璃薄膜内部的形状改变来补偿。本发明对于这种具有高内部应力的光波导特别有效，并且可以实现具有优秀稳定性以及可靠性的低功耗的热光学移相器。 [0033] 根据本发明的一个方面，热光学移相器包括至少一个支撑部分，该支撑部分在桥结构部分的两端之间的衬底上支撑桥结构部分。该支撑部分可以通过在产生用于形成桥结构部分的缺口或间隙时留下一部分牺牲层以简单地形成。根据本发明的一个方面，光波导在固定部分与支撑部分之间或在相互邻接的两个支撑部分之间具有0.5到2mm的长度。支持部分的提供使得即使桥结构部分的长度大于2mm，也有可能抑制桥结构部分过多的变形并保持稳定结构。更具体地，当Δ增加以减小弯曲波导中的损失时，光波导内部的芯层部分与包覆层部分之间的热膨胀率的差别以及光波导部分与衬底部分之间的热膨胀率的差别变得更大，这增加了在桥变形时基于应力而破裂的可能行。但是，支撑部分的提供使得有可能保持桥结构的稳定并构造具有优秀稳定性的低功耗的热光学移相器，即使增加的Δ产生很大的变形力。具有与衬底分离的光波导部分的桥结构部分，如果其长度太大，由于自重或其他原因，可能变得更有可能与衬底接触。但是，当桥结构部分的2mm长或更短的部分由支撑部分或固定部分直接支撑时，桥结构部分可以被良好地支撑。这可以防止桥结构部分与衬底相接触，并实现具有保持低功耗结构的热光学移相器。附图说明 [0034] 图1为根据本发明的低功耗的热光学移相器的第一示例性实施例的俯视图； [0035] 图2为沿着图1的线A-A′所取的截面图； [0036] 图3示出了用于解释根据第一示例性实施例的制作热光学移相器的方法的示例中的步骤的截面图； [0037] 图4为根据本发明的低功耗的热光学移相器的第二示例性实施例的俯视图； [0038] 图5为沿着图4的线B-B′所取的截面图； [0039] 图6为属于第二示例性实施例的低功耗的热光学移相器的俯视图； [0040] 图7为根据本发明的低功耗的热光学移相器的第三示例性实施例的俯视图； [0041] 图8为根据本发明的低功耗的热光学移相器的第四示例性实施例的俯视图； [0042] 图9为根据本发明的低功耗的热光学移相器的第五示例性实施例的俯视图； [0043] 图10为根据本发明的低功耗的热光学移相器的第六示例性实施例的俯视图； [0044] 图11为第六示例性实施例的低功耗的热光学移相器所应用的第一马赫曾德干涉仪的光回路的俯视图； [0045] 图12为第六示例性实施例的低功耗的热光学移相器所应用的第二马赫曾德干涉仪的光回路的俯视图； [0046] 图13为根据本发明的低功耗的热光学移相器的第七示例性实施例的俯视图； [0047] 图14为根据本发明的低功耗的热光学移相器的第八示例性实施例所应用的第一环形谐振回路的俯视图； [0048] 图15为第八示例性实施例所应用的第二光环形谐振回路的俯视图； [0049] 图16为第八示例性实施例所应用的第三光环形谐振回路的俯视图；以及[0050] 图17为根据本发明的低功耗的热光学移相器的第九示例性实施例的剖视图。 具体实施方式[0051] 在下文中，将要参考附图说明本发明的示例性实施例。 [0052] (第一示例性实施例) [0053] 图1为根据本发明的低功耗的热光学移相器的第一示例性实施例的俯视图。图2为沿着图1的线A-A′所取的截面图。图3示出了用于解释根据第一示例性实施例的制作热光学移相器的方法的示例中的步骤的截面图。 [0054] 如图3(a)所示，为了制作示例性实施例的热光学移相器，牺牲层(由诸如PSG(掺磷硅玻璃)的玻璃材料制成)2首先沉积在Si衬底1上，其中当产生缺口或间隙时牺牲层2用于形成桥结构部分。这里，可以根据光波导的材料以及最终产品的规格等适合地改变衬底1的材料。例如，可以使用玻璃衬底或聚合物衬底。在沉积牺牲层2之后，下包覆层[下包覆](例如，由BPSG(掺磷硼硅玻璃)制成)3和光波导芯层[芯](例如由SiON或Si制成)4沉积在其之上以形成光波导。通过光刻和反应离子蚀刻(RIE)将芯层4图案化为预期的光回路。如图1所示，在桥结构[桥结构部分]的部分或局部中，芯层4被图案化为半圆弧形状。在图案化光波导芯层4之后，沉积上包覆层[上包](由诸如BPSG的玻璃材料制成)5。这完成了光回路的制作。 [0055] 例如，当形成具有约5％的Δ的高Δ光波导时(上包覆层和下包覆层具有1.45的折射率，并且SiON芯层具有约1.53的折射率)，上包覆层3和下包覆层5被设置为8μm厚，芯层4为2μm厚以及2μm宽(即在垂直于光波导的延伸方向上的截面中的尺寸为2μm的平方)。例如，上述半圆弧形状具有600μm的曲率半径。这种曲率产生较小的弯曲损失。牺牲层2的厚度对于低功耗性能有较大的影响，并例如设置为3μm。因此，当热光学移相器被应用到诸如马赫曾德光开关时，所需要的功耗可以例如被减小到与之前相比的1/20(约 20mW)。 [0056] 用于加热光波导芯层的薄膜金属加热器6沿着光波导芯层4形成在上包覆层5的表面上。由此形成了复合体，该复合体包括：由芯层4和上包覆层3以及下包覆层5所组成的光波导，以及固定到光波导上的加热器6。长度约1.9mm、宽5μm并且厚0.3μm的加热器6可以形成为具有与芯层4的曲率半径相应的曲率半径的半圆弧形状。加热器6可以由通常用于半导体装置的金属材料制成，诸如单独地或任意结合地使用铬、钛、铂、金、铝、TiN以及TaN。 [0057] 如图3(b)所示，抗蚀剂7被施加到上包覆层5的表面上，以便于覆盖薄膜金属加热器6，并被图案化以形成蚀刻掩膜。使用该掩膜，执行RIE(反应离子蚀刻)以形成凹槽8，该凹槽8在半圆弧形的光波导芯层4的两侧穿透上包覆层5和下包覆层3以到达牺牲层 2。凹槽宽度可以例如为至少100μm或更大。这种宽度可以良好地防止在凹槽8之间剩余的光波导的热量在其两侧通过空气热量传递而传递到邻接的包覆层部分并被其吸收。为了减小功耗，光波导部分的宽度越小就越有优势。例如，考虑到诸如图案化错误的影响以及牺牲层蚀刻工艺的影响的因素，宽度被设置为15μm。 [0058] 其后，如图3(a)和3(c)所示，与凹槽8相应的区域以及光波导部分的正下方的区域的牺牲层2被移除。在本示例性实施例中，牺牲层2由PSG制成，上包覆层3和下包覆层5由BPSG制成，缓冲氟化氢水溶液(BHF)最适合用作用于蚀刻牺牲层的蚀刻溶液。 [0059] 当由此完成牺牲层2的BHF蚀刻时，复合体形成通过间隙与衬底1的表面相分离并沿着衬底表面设置的桥结构(桥结构部分)，其中复合体包括光波导以及附装在光波导上的加热器6。桥结构部分在沿着衬底1的表面的平面中具有曲线形状或圆弧形状，或者特别是半圆弧形状。图3(c)基本与图2相同。 [0060] 现在，如图1所示，圆弧形状的桥结构部分的两端都与复合体的剩余部分或者固定部分相连，其中复合体包括光波导以及附装在光波导上的加热器6。固定部分在衬底1上支撑桥结构。圆弧形加热器6的末端都延伸到固定部分，该末端在这里形成为矩形电极焊盘的形状。 [0061] 在如上所述制作的热光学移相器中，桥结构部分在沿着衬底1的平面中具有半圆弧形状。因此，即使当在制作过程中桥结构部分通过间隙与衬底1的表面相分离时，应力被平均的分配并且在半圆弧形状的整个桥结构部分上释放，由此抑制桥结构部分的破裂。因为应力已经被释放，在制作过程中清洁步骤之后的干燥步骤中，很难产生高应力。这使得可以在良好地保持所期望的结构的同时构造桥。 [0062] 相反，如果桥结构部分具有与上述专利文献1中一样的直线形状，那么较大的力可能产生在桥结构部分的两端，即，桥结构部分在衬底上被支撑的位置，并且在制作过程中当桥结构部分通过间隙与衬底1的表面相分离时，桥结构部分可能会破裂。即使一些桥结构部分保持未破裂，液体的表面张力也会有时造成额外的变形力，并在其后的清洁步骤以及从间隙移除液体并使液体干燥的步骤中，使桥结构部分破裂。因此，在高Δ光波导的情况下难以稳定地形成桥结构。 [0063] (第二示例性实施例) [0064] 图4为根据本发明的低功耗的热光学移相器的第二示例性实施例的俯视图。图5为沿着图4的线B-B′所取的截面图。 [0065] 本示例性实施例包括支撑部分(柱状结构)，该支撑部分在桥结构部分的两端之间的衬底上支撑该桥结构部分，其中该桥结构部分与上述第一示例性实施例中相同。即，桥结构部分部分地通过柱状结构与衬底相连接。如图4所示，通过预先在中央区域形成宽的部分并适当地选择牺牲层的蚀刻时间，这种柱状结构可以直接形成在半圆弧形状的桥结构部分的中央区域下方。由于以下原因提供柱状结构。假设由于设计或其他原因，包括高Δ光波导的热光学移相器被期望地形成为使得桥结构部分连续地形成为长度2mm以上。如果仅仅形成这样的结构，因为桥结构部分的自重、干燥步骤中的液体表面张力等，桥结构部分可能有时会与衬底相接触。设置柱状结构以避免这种情况。如图4所示，当半圆弧形状的桥结构部分具有例如1mm的曲率半径时，桥结构部分的长度接近约3mm。之后柱状结构形成在纵向中央(即，在距离任意一端约1.5mm的位置)以支持桥结构部分，因此桥结构部分的任何2mm长的部分都由至少一个支撑部分所支撑。考虑到支撑桥结构部分，这实际上等价于将两个如图6所示的四分之一圆弧形状的桥结构部分结合到一起。但是，因为柱状结构的使用由于热隔离特性而使功耗的增加减到最小，所以优选地使用本示例性实施例的结构。 [0066] (第三示例性实施例) [0067] 图7为根据本发明的低功耗的热光学移相器的第三示例性实施例的俯视图。 [0068] 虽然根据图1的示例性实施例的桥结构部分提供足够的结构稳定性，但是出现变形力轻微地集中在桥结构部分的两端的现象，其中光波导的曲率半径在此处发生改变。为了将特别是具有较高内应力的高Δ光波导的结构破裂的风险减到最小，桥结构部分的两端优选地被形成为渐尖的形状，以如图7所示朝向中央区域减小宽度。除了如图7所示的稳定减小的宽度之外，渐尖的形状可以具有指数地减小的宽度，阶梯式地减小的宽度等。任何渐尖的形状都提供结构稳定性的效果。 [0069] (第四示例性实施例) [0070] 图8为根据本发明的低功耗的热光学移相器的第四示例性实施例的俯视图。 [0071] 在本示例性实施例中，桥结构部分包括半圆弧形状的弯曲形部分以及与弯曲形部分的相应末端相连的两个直线形部分(直线部分)。如果弯曲形部分可以良好地吸收应力变形，桥结构部分可以包括直线部分，并能够在没有变形力集中在两端的情况下实现有效的结构稳定性。这种构造特别适合于增加热光学移相器的长度以及使用弯曲形状的曲率半径更小的光波导以减小光回路的尺寸，即，适合于建造小尺寸高集成的光学装置。 [0072] (第五示例性实施例) [0073] 图9为根据本发明的低功耗的热光学移相器的第五示例性实施例的俯视图。 [0074] 在本示例性实施例中，弯曲形状结构部分被构造为使得曲率半径不恒定，而是沿着光波导的光传播方向(即，桥结构部分的延伸方向)而改变(在图9中，如所示R和R′的曲率半径不同)。因为在本示例性实施例中从桥结构部分的一个位置到另一个位置之间的应力分布不同，破裂的风险相比于图1的示例性实施例增加了。但是为了光回路更高的集成度，更高的设计灵活性是优选的，因此可以作出如本示例性实施例中的这种设计。注意到如果相比于前述专利文献1的构造，结构稳定性得到了显著地改善。 [0075] (第六示例性实施例) [0076] 图10为根据本发明的低功耗的热光学移相器的第六示例性实施例的俯视图。 [0077] 在本示例性实施例中，弯曲形状的桥结构部分具有曲率半径R恒定的弧形形状，并且对曲率中心所形成的角度θ小于前述实施例中的角度(例如，180°或90°)。例如，角度θ可以为45°。如果圆弧长度足够，具有特定曲率半径的桥结构部分可以根据与衬底的应力关系而在朝向圆弧中心的方向或者相反方向分散应力变形。本示例性实施例的结构对于用在诸如图11和图12中所示出的光开关或各种光衰减器中的马赫曾德干涉仪特别有用。更具体地，当建造大尺寸光开关矩阵时，平行设置大量马赫曾德干涉仪。仅考虑布置效率，那么马赫曾德干涉仪的两个波导臂优选地为直线形状。但是，在防止由于应力变形所引起的结构破裂时，直线形状在形成所期望长度的桥结构部分上受到限制。臂结构由此优选地包括诸如本示例性实施例中的圆弧形状的桥结构部分，这是因为应力变形可以被分散。对于所有的马赫曾德干涉仪使用平缓的圆弧形状的桥结构部分可以实现与具有直线形状的波导臂的马赫曾德干涉仪同等的小型化和集成化。 [0078] (第七示例性实施例) [0079] 图13为根据本发明的低功耗的热光学移相器的第七示例性实施例的俯视图。 [0080] 在本示例性实施例中，两个圆弧形状的桥结构部分结合为S形，并且前述用于制成桥结构部分的柱状结构形成在S形状的中央的变形点上。这种结构有助于减小根据第六示例性实施例的马赫曾德干涉仪的在相对于光传播方向的宽度方向上的尺寸。这可以扩展根据装置尺寸的设计方针是否如图11减小纵向尺寸或者如图13减小横向尺寸的选择的范围，由此允许更适当的小型化和集成化。 [0081] (第八示例性实施例) [0082] 图14为根据本发明的低功耗的热光学移相器的第八示例性实施例的俯视图。 [0083] 本示例性实施例示出了应用到环形谐振波导的低功耗的热光学移相器，其中环形谐振波导是具有高Δ光波导的非常有用的功能性光学回路。如果适当地设计半圆弧形状波导部分的长度，环形波导部分可以吸收应力变形以实现稳定的结构和光学特性。假设环形的FSR(自由光谱范围)＝c/(neff×L)被设计为100GHz(其中，c为光速，neff为波导的有效折射率，L为环形波导的总长度)。假定光波导具有1.5的有效折射效率，环形波导的半圆周的长度约为1mm(环形波导的总长度约为2mm)。根据示例性实施例，长度为2mm或更小的半圆弧形部分可以良好地释放变形应力并且也能够稳定地保持桥形状。当通过示例性实施例形成FSR＝25GHz的环形谐振器时，半圆桥形波导的长度约为4mm(环形波导的总长度约为8mm)。在这种情况下，如图15所示，前述柱状结构可以形成在各个半圆形部分的中央，以便于良好地支撑桥结构部分。如图16所示，可以为每个半圆形部分各形成两个柱状结构。应该认识到，考虑到低功耗性能，优选地减少柱状结构或支撑部分的数目。 [0084] (第九示例性实施例) [0085] 图17为根据本发明的低功耗的热光学移相器的第九示例性实施例的剖视图。 [0086] 在本示例性实施例中，Si被用做光波导芯层的材料。图17(a)示出了使用通道型光波导的热光学移相器，其非常强地将光限制在芯层中并且适合于小尺寸高集成的光学装置。图17(b)示出了使用肋型光波导的热光学移相器，其仅具有与SiON相等的光限制效果，但是相比于通道型光波导具有更小的传播损失。因为Si的折射率温度相关性比SiON大10倍以上，所以可以使用与本示例性实施例相似的低功耗结构以实现优秀的低功耗性能。通过使用具有更少晶体缺陷的SOI(绝缘体上硅)衬底制作Si芯层波导。这里，牺牲层由硅衬底制成，并且下包覆层由BOX(埋氧)层制成。在芯层的光学回路图案化之后，沉积上包覆层以形成隐埋波导。其后，形成金属线加热器。形成桥结构的方法与图3的示例性实施例相同。在光波导图案的两侧通过RIE形成凹槽以接近硅衬底，随后是硅衬底的选择性蚀刻。选择性蚀刻需要是等方向性的，以使得蚀刻也发正在衬底的水平方向上。例如，可以使用氟酸/硝酸/乙酸混合溶液的湿法蚀刻。 [0087] 本申请基于在2007年3月9日递交给日本专利局的在先日本专利申请No.2007-60167，并要求其优先权，其全部内容通过引用结合在这里。 [0088] 参考标记表 [0089] 1：衬底 [0090] 2：牺牲层 [0091] 3：下包覆层 [0092] 4：芯层 [0093] 5：上包覆层 [0094] 6：加热器 [0095] 7：抗蚀剂 [0096] 8：凹槽 |
||||||
QQ群二维码
意见反馈
意见反馈