[发明专利]集成的光学起偏器

说明书

技术领域

本发明涉及用于硅拱棱波导的一种集成的光学起偏器。

背景技术

集成光路常常要求使在其中传输的光偏振。可以采用一个单独的起偏器实现这一目的，例如其形式为连接到带有光路的芯片上的一根光导纤维。然而，优选的是起偏器与芯片为一个整体。

本发明的公开

本发明提供了在有一个上表面和两个侧表面的一块硅拱棱波导上形成的集成光学起偏器，该起偏器包括一段硅拱棱波导，在该拱棱的上表面上或该拱棱的至少一个侧表面上有一个缓冲层和一个光吸收层，缓冲层的折射率使得沿着该波导传输和入射到拱棱波导的各自表面上的光进入缓冲层，并随后进入光吸收层，从而使沿着波导传输的光的TM模(磁场横模)或TE模(电场横模)衰减。

按照本发明的另一方面，提供了在有一个上表面和两个侧表面的一块硅拱棱波导上形成起偏器的一种方法，其中一个缓冲层设在该拱棱的一部段的上表面上或该拱棱的至少一个侧表面上，一个光吸收层设在缓冲层上，缓冲层的折射率使得沿着波导传输和入射到拱棱波导的各自表面上的光进入缓冲层，并随后进入光吸收层，从而使沿着波导传输的光的TM模(磁场横模)或TE模(电场横模)衰减。

本发明的优选的特点和可选的特点将由本说明书中所附的权利要求书看清楚。

附图的简要描述

现在将仅只以示例的方式参考着附图进一步描述本发明，附图中：

图1为在绝缘体上的硅芯片中形成的一种已知的拱棱波导的剖面图；

图2示出了由图1所示的拱棱的顶部表面除去氧化物包层；

图3为一个剖面图，示出了在该拱棱上形成的一个起偏器的结构；

图4为在图3中示出的起偏器的透视图；以及

图5为在拱棱波导的一个加宽部分上形成的起偏器的另一实施例的透视图。

实现本发明的最佳方式

在这里描述的起偏器是以在绝缘体上的硅芯片为基础的。在J.Morgail等人的一篇题为“通过两阶段注入氧形成的绝缘体上的硅结构中减少缺陷的密度”的论文，该论文发表在Appl.Phys.Lett.，54，p526，1989中，它描述了一种用来形成这种类型芯片的过程。该论文描述了一种用来形成非常大尺度的整体(VLSI)的在绝缘体上的硅晶片的过程。随后，例如通过外延生长增加这样的晶片的硅层，使它适宜于做为这里描述的集成的干涉仪的基础。图1示出了在这样的芯片上形成的光学波导的剖面。该芯片包括一层硅1，一层二氧化硅3把该层硅与硅基底2分开。在硅层1中形成拱棱波导4。图1也示出了在拱棱波导4之上形成的氧化物包层5。在J.Schmidtchen等人的一篇题为“在绝缘体上的硅中的有大截面的低损耗单模光学波导”的论文，该论文发表在Electronic Letters，27，p1486，1991中和PCT专利文件号WO95/08787中给出了这种形式的波导的进一步的细节。

这种形式的波导提供了一种单模的低损耗(典型地对于波长范围1.2到1.6微米低于0.2dB/cm)波导，它的典型尺寸一般在3到5微米范围内，它可以耦合到光导纤维上，并且可以与其它的集成部件相适应。也可以容易地由传统的在绝缘体上的硅晶片制作这种形式的波导(如在上面参考的WO95/08787中所描述的那样)，因此，制作起来是相对较省钱的。

在硅拱棱波导4的一段上形成在此描述的起偏器。在优选实施例中，首先例如通过采用缓冲的氢氟酸把氧化物包层5由拱棱4的上表面除去，如在图2中所示出的那样。随后，在拱棱4上沉积一个缓冲层6，接着沉积一层光吸收层7，如在图3中所示出的那样。

图4示出了在拱棱波导的一段上这样形成的一个起偏器的透视图。该起偏器部段典型的长度为3毫米或更短，最好为1毫米或更短。

沿着拱棱波导4传播的不偏振的光包括磁场横模(TM)和电场横模(TE)，把图3中所示的起偏器设计成使TM模衰减。TM模与拱棱波导的顶表面的入射角非常小。因此，为了使TM模的相当大的一部分穿过这一表面传输，而不是全部由该表面在内部反射，必须在此表面上提供一层折射率尽可能接近硅波导的折射率的材料。硅的折射率高，大约为3.5，因此，在其上沉积的缓冲层6最好也有高的折射率。

如果缓冲层6由折射率至少为2的一种材料形成，TM模的一个可观的部分将进入缓冲层，并因此进入在其上沉积的光吸收层7，使得TM模衰减。

例如可以由硒化锌或类似的介电材料形成缓冲层6，硒化锌的折射率大约为2.5。

光吸收层7最好为一个金属层，例如为铝层.金属层7使由波导接收的光衰减。