[发明专利]光耦合系统及其制造方法

权利要求书

1.一种光耦合系统，包括：

基底层；

覆盖所述基底层的光波导材料，所述光波导材料具有光栅；以及

覆盖所述光波导材料的覆盖材料，所述覆盖材料用于将光信号以一耦合角经由所述光栅耦合到所述光波导材料，其中由于所述耦合角的原因以及由于所述覆盖材料与所述基底层之间的折射率差的原因的组合，经耦合的光信号在所述基底层中近似零能量的损耗。

2.根据权利要求1的系统，其中所述光信号以大于与所述基底层和所述覆盖材料相关联的内部全反射(TIR)角的耦合角被提供或接收。

3.根据权利要求1的系统，其中所述基底层具有第一折射率，所述覆盖材料具有大于所述第一折射率的第二折射率。

4.根据权利要求1的系统，其中所述基底层和所述光波导材料由绝缘体上硅(SOI)结构形成，所述绝缘体上硅结构包括第一硅层、覆盖所述第一硅层的绝缘体层以及覆盖所述绝缘体层的第二硅层，使得所述绝缘体层对应于所述基底层，并且所述第二硅层对应于所述光波导材料。

5.根据权利要求1的系统，其中所述覆盖材料包括被刻蚀到所述覆盖材料中、用于容纳光纤的凹槽，所述光纤用于经由所述光栅将所述光信号提供至所述光波导层，和/或经由所述光栅从所述光波导材料接收所述光信号。

6.根据权利要求5的系统，其中所述光纤是单模光纤。

7.一种光学系统，包括：

根据权利要求1的光耦合系统；

光传输元件；以及

耦合到所述光波导材料的光波导。

8.一种用于制造光耦合系统的方法，该方法包括：

提供具有第一硅层、覆盖所述第一硅层的绝缘体层以及覆盖所述绝缘体层的第二硅层的绝缘体上硅(SOI)结构；

将光栅刻蚀到所述第二硅层上；

将覆盖材料沉积在所述第二硅层上，使得所述覆盖材料覆盖所述光栅，所述覆盖材料的折射率大于与所述绝缘体层相关联的折射率；以及

将凹槽刻蚀到所述覆盖材料中，所述凹槽以足以使光信号经由所述光栅基本无损耗地耦合至所述第二硅层的耦合角，经由所述光栅将所述光信号传输至所述第二硅层，和/或经由所述光栅从所述第二硅层接收所述光信号。

9.根据权利要求8的方法，其中刻蚀凹槽包括：将所述凹槽刻蚀到所述覆盖材料中，使得所述光信号的耦合角大于与所述绝缘体和所述覆盖材料相关联的内部全反射(TIR)角。

10.根据权利要求8的方法，其中提供SOI结构包括将所述第二硅层提供为从所述光栅起在宽度上基本上逐渐变细，以耦合到光波导。

11.根据权利要求8的方法，其中刻蚀凹槽包括将所述凹槽刻蚀到所述覆盖材料中，以容纳来自激光器的光纤。

12.根据权利要求8的方法，其中刻蚀凹槽包括将所述凹槽刻蚀到所述覆盖材料中，以容纳单模光纤。

13.一种光耦合系统，包括：

具有第一折射率的基底层；

覆盖所述基底层并包括光栅的光波导材料；以及

覆盖所述光波导材料的覆盖材料，所述覆盖材料用于将光信号以一耦合角经由所述光栅耦合到所述光波导层，所述耦合角大于与所述基底层和所述覆盖材料相关联的内部全反射(TIR)角，所述覆盖材料具有大于所述第一折射率的第二折射率。

14.根据权利要求13的系统，其中所述基底层和所述光波导材料由绝缘体上硅(SOI)结构形成，所述绝缘体上硅结构包括第一硅层、覆盖所述第一硅层的绝缘体层以及覆盖所述绝缘体层的第二硅层，使得所述绝缘体层对应于所述基底层，并且所述第二硅层对应于所述光波导材料。

15.一种包括权利要求13的光耦合系统的光学系统，该光学系统进一步包括光传输元件和耦合到所述光波导材料的光波导。