[发明专利]宽带光耦合到薄的SOI CMOS集成光路

权利要求书

1.一种用于提供向/来自形成在绝缘体上硅SOI结构的上部硅SOI层中的相对薄的硅波导的光耦合的装置，所述绝缘体上硅SOI结构包括硅衬底、上覆的隐埋氧化物层和所述上部硅SOI层，所述薄的硅波导形成为包括沿通过所述绝缘体上硅SOI结构的厚度的一部分进入到所述硅衬底中形成的深沟槽的纳米锥尖端面终端，所述装置包括：

光发送器件，其设置在通过所述上部硅SOI层进入到所述硅衬底里形成的相对浅的沟槽上；

透镜组件，其用于将传播的光信号从所述光发送器件耦合进所述薄的硅波导的所述纳米锥尖端面终端；

参考面，其界定在所述绝缘体上硅SOI结构的相邻层之间的界面处；以及

透镜固定装置，其用于支撑所述透镜组件，所述透镜固定装置沿着所述深沟槽连接到所述绝缘体上硅SOI结构，用于提供在所述薄的硅波导的端面与所述透镜组件之间的聚焦对准，所述透镜固定装置包括尺寸足以跨越所述深沟槽的宽度的参考表面并提供所述透镜组件与所述薄的硅波导的所述纳米锥尖端面终端之间的光对准。

2.如权利要求1所述的装置，其中所述浅的沟槽和所述深沟槽采用反应离子刻蚀工艺形成。

3.如权利要求1所述的装置，其中所述装置进一步包括主动对准元件，所述主动对准元件用于调整所述透镜固定装置相对于所述薄的硅波导的纳米锥尖端面终端的定位以提供最大的耦合效率。

4.如权利要求3所述的装置，其中所述主动对准元件包括引出波导和光检测器，所述引出波导邻近所述薄的硅波导的一部分设置以便外耦合所述传播的光信号的一部分，所述光检测器被耦合以接收沿所述引出波导传播的所述传播的光信号并由此产生控制信号用于调整所述透镜固定装置沿着所述深沟槽的位置，直到获得最大的耦合效率。

5.如权利要求1所述的装置，其中所述装置进一步连同光纤一起使用，所述装置进一步包括：

对准块，其包括顶端主表面，所述对准块包括V型槽，所述V型槽通过所述顶端主表面形成以保持所述光纤，使得所述光纤的芯与所述顶端主表面对齐，对准块与所述绝缘体上硅SOI结构匹配，使得所述顶端主表面连接到所述绝缘体上硅SOI结构，以便将所述光纤的芯与所述薄的硅波导的所述纳米锥尖端面终端对准。

6.如权利要求5所述的装置，其中所述光纤包括透镜端面，作为用于耦合进/出所述薄的硅波导的所述纳米锥尖端面终端的所述透镜组件。

7.如权利要求5所述的装置，其中所述对准块进一步包括在支承所述光纤的端面的所述V型槽的末端终端形成的深沟槽，用于支承独立的透镜元件。

8.如权利要求5所述的装置，其中所述对准块包括硅。

9.如权利要求1所述的装置，其中所述相对薄的硅波导具有亚微米尺寸。

10.如权利要求9所述的装置，其中亚微米尺寸的波导的纳米锥尖端面终端被配置为提供极化状态无关的耦合。

11.如权利要求1所述的装置，其中所述隐埋氧化物层具有不大于三微米的厚度。

12.如权利要求1所述的装置，其中所述硅衬底和所述隐埋氧化物层之间的界面被用作用于装置的参考面。

13.如权利要求1所述的装置，其中所述光耦合在输入光信号和薄的硅波导之间提供。

14.如权利要求1所述的装置，其中所述光耦合在薄的硅波导和输出光纤之间提供。