[发明专利]采用超颖表面采集透镜的光接收器

说明书

公开了一种光电子装置。在实施例中，光电子装置可以包括：具有第一侧和与第一侧相对的第二侧的衬底；设置在衬底的第一侧上的光检测器，光检测器用于将光信号转换成电信号；以及被刻蚀到衬底的第二侧中的电介质超颖表面透镜，电介质超颖表面透镜用于采集入射光，并且将入射光通过所述衬底聚焦到光检测器上。

技术领域

本发明涉及光电子学，并且更具体而言，涉及包括采集透镜和光检测器的光电子设备。

背景技术

用于高速光互连的光接收器需要从光纤接收光，将其聚焦到光检测器(PD)上，并且将该高速光信号转换成电信号。为了将光聚焦到PD上，使用了透镜。

附图说明

图1示出了根据各种实施例的具有超颖表面透镜的光接收器。

图2示出了根据各种实施例的可以在超颖表面透镜中提供的示例性柱结构。

图3示出了根据各种实施例的可以在超颖表面透镜中提供的示例性柱和孔结构的示意图。

图3A描绘了根据各种实施例的作为柱或孔宽度的函数的相位移的曲线图。

图4描绘了使用渐变折射率电介质层(灰色＝高折射率，白色＝低折射率)的示例性超颖表面透镜的示意图、以及示出了作为半径的函数的期望相位的曲线图。

图5A描绘了根据各种实施例的示例性超颖表面透镜的设计，其中，在若干同心环中的每个同心环中调制入射光的相位。

图5B描绘了图5A的示例性透镜的右下象限的放大视图，以示出每个环中用于调制相位的各种结构。

图6描绘了根据各种实施例的示例性通信系统。

图7A示出了根据各种实施例的用于提供光电子接收器的过程的操作流程的概况。

图7B示出了根据各种实施例的用于提供光电子接收器的替代过程的操作流程的概况。

图8描绘了根据各种实施例的适合于实践本公开的计算机设备的框图。

具体实施方式

在实施例中，光电子装置可以包括：衬底，其具有第一侧和与第一侧相对的第二侧；光检测器，其设置在衬底的第一侧上，光检测器用于将光信号转换成电信号；以及电介质超颖表面透镜，其被刻蚀到衬底的第二侧中，电介质超颖表面透镜用于采集入射光，并且通过衬底将入射光聚焦到光检测器上。

在实施例中，电介质超颖表面透镜可以从光纤接收入射光。在实施例中，入射光可以包括高速光信号。在实施例中，入射光的光斑尺寸可以大于光检测器的直径，并且，在一些实施例中，其可以是光检测器的直径的至少10倍。在实施例中，例如，入射光的光斑尺寸可以是从100至1000微米，并且光检测器的直径可以是从2至100微米。

在实施例中，选择光检测器的直径，以减小光检测器的电容。

在实施例中，电介质超颖表面透镜可以具有与衬底的第二侧相邻的第一侧、以及与第一侧相对的第二侧，第二侧具有平面表面。

在实施例中，电介质超颖表面透镜可以包括用于实现0和2π之间的入射光的相移的亚波长纳米结构的阵列。在实施例中，衬底可以包括硅，并且亚波长纳米结构阵列可以包括由低折射率材料包围的高折射率硅特征。在实施例中，低折射率材料可以是SiO₂或者空气之一，并且高折射率硅特征可以包括柱或孔中的至少一个。

在实施例中，亚波长纳米结构的阵列可以包括多条同心带，每条带包括在带内具有变化的直径的柱和/或孔，从而在带内创建了≥2π的相位分布。