專(zhuān)利名稱(chēng)：集成光吸收器的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及集成光吸收器，特別涉及一種在硅芯片上形成的光吸收器。
背景技術(shù)：
集成波導(dǎo)電路系統(tǒng)的某些特征需要以受到控制的方式發(fā)射(dumping)或者吸收光。要把光限定為不透射入波導(dǎo)基底且不反射回入射處的波導(dǎo)。
對(duì)于以涂有抗反射的成角度面的波導(dǎo)而言，存在低反射終端。但，由于光是射入基底而不是被吸收，所以它們不適于發(fā)射光束。
發(fā)明的公開(kāi)本發(fā)明提供一種包含集成在光學(xué)芯片中之光腔的集成光吸收器，所述光腔由基本上平行于芯片放置的上壁和下壁以及在它們之間延伸的外壁所限定，并在外壁上有一個(gè)用來(lái)接收擬被吸收之光的光輸入端口，至少一些壁具有光吸收特性，將所述光腔設(shè)置成使通過(guò)光輸入端口進(jìn)入光腔的大部分光經(jīng)過(guò)多重反射，使之被限定在該腔中并被腔的壁所吸收。
在這里用作參考的“上”和“下”可理解成相對(duì)于圖5所示芯片的方向，而不限制為相對(duì)于重力方向。
從以下的描述以及所附的詳述權(quán)利要求將使本發(fā)明的優(yōu)點(diǎn)和光學(xué)特征變得更加明顯。
附圖的簡(jiǎn)要說(shuō)明以下將參考附圖，僅作為舉例進(jìn)一步描述本發(fā)明，其中

圖1是本發(fā)明集成光吸收器第一實(shí)施例的平面示意圖；圖2是本發(fā)明集成光吸收器第二實(shí)施例的平面示意圖；圖3是本發(fā)明集成光吸收器第三個(gè)實(shí)施例的平面示意圖；圖4是本發(fā)明集成光吸收器第四個(gè)實(shí)施例的平面示意圖；圖5是說(shuō)明有如圖1所示之集成光吸收器如何形成在基底中的透視圖。
實(shí)現(xiàn)本發(fā)明的最佳方式各圖示出的集成光吸收器，其中允許集成波導(dǎo)1、如形成在硅絕緣體芯片上的拱肋波導(dǎo)(或屋脊波導(dǎo))的光，從波導(dǎo)1的一端透射入集成在該芯片上的密封光腔2。光腔2由基本上平行于芯片平面(圖5中示為上壁3A)的上壁和下壁以及在它們之間延伸的基本垂直于該芯片平面的外壁3B所限定。如下所述，至少一些限定光腔2的壁最好具有光吸收特性，并將所述光腔設(shè)置成從波導(dǎo)散射進(jìn)入光腔2的大部分光經(jīng)過(guò)在其中的多重反射被光腔2的壁所吸收。
最好將光腔的外壁3B設(shè)置成減少那種被反射之前只有少量光反射回到波導(dǎo)1中的光光量。
最好使光腔的上壁3A和外壁3B涂以光吸收材料。在硅絕緣體芯片中，下壁包含其上形成光腔2和波導(dǎo)1之硅層與其下的比如硅二極管絕緣層之間的交界面。
光通過(guò)外壁3B上的光輸入部分進(jìn)入光腔2。按照所示出的布置，還包含外壁3B與拱肋波導(dǎo)1之間的連接。但在其他布置中(未顯示)可包括允許光從其它光源，如光纖進(jìn)入的部分外壁3B。
圖1-4說(shuō)明光腔2的四種可能形式。
圖1表示圓形光腔的最基本形式。這是制造起來(lái)最為簡(jiǎn)單的形狀，但其缺點(diǎn)在于沿波導(dǎo)的光軸進(jìn)入光腔2的光通過(guò)一次反射將從正對(duì)光輸入端方向的腔壁反射回波導(dǎo)。也存在只包含有三次或四次反射的其他路徑，通過(guò)這樣的反射可使光被反射回到輸入端。然而，大多數(shù)路徑需要光在返回到波導(dǎo)1之前經(jīng)過(guò)多次反射，以致反射回波導(dǎo)1的光被大大削弱。
可用多邊多角形的光腔2代替圓形光腔。
圖2表示與圖1相似的設(shè)置，只是在光輸入端的正對(duì)面的光腔外壁上設(shè)有軸向的尖峰4。尖峰4使沿波導(dǎo)光軸入射的光散射并阻止光直接反射回波導(dǎo)1，因此消除了光被反射回波導(dǎo)1的最大因素。
這個(gè)原理可從形成包含一列尖峰的光腔得到引申，使得光腔具有多向的星的形狀。所述尖峰指向光腔2的中心區(qū)域或向著光輸入端。圖3示出這樣一個(gè)腔，其中組成該光腔的星形外壁基本上是直的。
采用這樣的光腔，光經(jīng)過(guò)少量的反射而能被反射回輸入端的僅有路徑是包括從尖峰的底部5或頂部6的反射。
該星形可以有任意數(shù)量的尖峰，首選至少有六個(gè)尖點(diǎn)，至少有十一個(gè)尖點(diǎn)尤好(如圖3所示)。
可通過(guò)使點(diǎn)5的外壁3B彎曲，采用如圖所示基本為拋物線的截面。進(jìn)一步增加一種典型光束在兩個(gè)尖峰6之間，也即在星形的一個(gè)點(diǎn)5出現(xiàn)之前經(jīng)過(guò)的反射次數(shù)。
通過(guò)在組成星形的較大尖峰之間，即在星形的尖點(diǎn)5處設(shè)置較小的尖峰，可使圖3和圖4所示的設(shè)置得到進(jìn)一步的改進(jìn)，以進(jìn)一步減少?gòu)脑撎幍姆瓷洹＿@個(gè)過(guò)程可以繼續(xù)在較小的尖峰之間形成更微小的尖峰等充分細(xì)碎的形式。
參照上述，光腔2的外壁可以包括尖峰旁的突起或其它的不規(guī)則形狀。該光吸收腔可以包含一系列較大的不規(guī)則形狀，它們之間有較小的不規(guī)則形狀，進(jìn)而在這些較小不規(guī)則形狀之間有更小的不規(guī)則形狀，如此成為更細(xì)碎的形式。
在所述的各設(shè)置中，本發(fā)明通過(guò)安排使光在光吸收腔中經(jīng)過(guò)多重反射并在每次反射時(shí)衰減使光被耦合回波導(dǎo)的可能性最小。
應(yīng)該說(shuō)明的是光腔的形狀越復(fù)雜，制造越困難。在大多數(shù)應(yīng)用時(shí)，在衰減程度或所需的吸收與簡(jiǎn)單化和設(shè)計(jì)成本之間采取一個(gè)折中的方案。
圖5示出如圖1所示之集成光吸收器是如何制造的。該圖表示拱肋波導(dǎo)1和通過(guò)刻蝕基底周?chē)鷧^(qū)域而形成一個(gè)圓形的光吸收腔2。光腔2和波導(dǎo)1因此而被均勻地形成。以這種方式限定的光腔2的形狀，除去其上的所有氧化物，腔光最好涂敷有光吸收材料，比如直接在上附著材料，與硅緊密接觸。光腔的上壁3A和外壁3B因此涂敷有光吸收材料。可以按類(lèi)似的方式形成圖2-3所示的其它光腔形式。
光吸收材料可以是金屬涂層，例如一般為1-2微米厚的鋁，或者比如由在元件封裝時(shí)用的環(huán)氧樹(shù)脂或聚合物材料所形成的如紅外吸收球形頂(glob top)的其它光吸收材料。
如上所述，所述光吸收器可形成于硅絕緣體芯片上，該硅絕緣體芯片包含由絕緣層與硅基底分離的硅上層，如有代表性的硅二極管。該波導(dǎo)1和光吸收腔2在硅的上層被蝕刻。
權(quán)利要求
1.一種包含集成在光學(xué)芯片中之光腔的集成光吸收器，所述光腔由基本上平行于芯片放置的上壁和下壁以及在它們之間延伸的外壁所限定，并在外壁上有一個(gè)用來(lái)接收擬被吸收之光的光輸入端，至少一些所述的壁具有光吸收特性，將所述光腔設(shè)置成使通過(guò)光輸入端口進(jìn)入光腔的大部分光經(jīng)過(guò)多重反射，使之被限定在所述腔中并被腔的壁所吸收。
2.一種如權(quán)利要求1的集成光吸收器，其特征在于所述外壁被設(shè)置成減少那種被反射之前只有少量光回到輸入端口的光量。
3.一種如權(quán)利要求2所述的集成光吸收器，其特征在于所述光腔基本上呈圓形或多邊的多角形。
4.一種如權(quán)利要求3所述的集成光吸收器，其特征在于所述光腔基本上呈多向星的形狀。
5.一種如權(quán)利要求4所述的集成光吸收器，其特征在于組成星形的外壁基本上在一個(gè)平面上。
6.一種如權(quán)利要求4所述的集成光吸收器，其特征在于組成星形的外壁是彎曲的，最好基本為拋物線的截面。
7.一種如權(quán)利要求4、5或6所述的集成光吸收器，其特征在于星形至少有六個(gè)尖點(diǎn)，最好為至少十一個(gè)尖點(diǎn)。
8.一種如權(quán)利要求4-7任一項(xiàng)所述的集成光吸收器，其特征在于在星形的每個(gè)尖點(diǎn)內(nèi)設(shè)置指向光腔中心區(qū)域或光輸入端口的尖峰。
9.一種如前述任一項(xiàng)權(quán)利要求所述的集成光吸收器，其特征在于所述尖峰設(shè)在位于正對(duì)光輸入端的光腔壁上，以減少?gòu)拇颂幹苯踊氐捷斎攵丝诘姆瓷洹?br> 10.一種如前述任一項(xiàng)權(quán)利要求所述的集成光吸收器，其特征在于光腔的外壁包含一系列較大的不規(guī)則形狀，它們之間有較小的不規(guī)則形狀，在較小不規(guī)則形狀之間還以更細(xì)碎的形式提供更小的不規(guī)則形狀。
11.一種如前述任一項(xiàng)權(quán)利要求所述的集成光吸收器，其特征在于通過(guò)除去其上形成有光腔的基底周?chē)鷧^(qū)域限定所述光腔。
12.一種如權(quán)利要求11所述的集成光吸收器，其特征在于包含在同樣基底中形成的肋形波導(dǎo)，用于使將要被吸收的光傳輸?shù)焦馇坏墓廨斎攵丝凇?br> 13.一種如權(quán)利要求11或12所述的集成光吸收器，其特征在于它形成在一個(gè)硅層中。
14.一種如權(quán)利要求13所述的集成光吸收器，其特征在于它形成在一個(gè)硅絕緣體芯片上。
15.一種如權(quán)利要求11-14中任一項(xiàng)所述的集成光吸收器，其特征在于使所述光腔被光吸收材料覆蓋。
16.一種如權(quán)利要求15所述的集成光吸收器，其特征在于光吸收材料包括一種金屬涂層，首選為鋁。
全文摘要
集成光吸收器包含集成在光學(xué)芯片中的光腔(2),所述腔(2)具有基本上平行于芯片放置的上壁(3A)和下壁以及在它們之間延伸的外壁(3B),并在外壁上(3B)有用于接收擬被比如拱肋波導(dǎo)(1)吸收之光的光輸入端。至少一些壁具有光吸收特性,使所述光腔(2)被成型為通過(guò)光輸入端進(jìn)入光腔(2)的大部分光經(jīng)過(guò)多重反射,并被光腔(2)的壁吸收。本發(fā)明描述了圓形和星形光腔(2)。
文檔編號(hào)G02B6/12GK1261440SQ9880588
公開(kāi)日2000年7月26日 申請(qǐng)日期1998年6月3日 優(yōu)先權(quán)日1997年6月11日
發(fā)明者C·P·巴雷特, S·M·巴克斯特 申請(qǐng)人:布克哈姆技術(shù)有限公司