[发明专利]光波导结构

说明书

本发明公开一种光波导结构，其包括底层、中间波导层及上包覆层。中间波导层配置于底层上。上包覆层配置于中间波导层上，且覆盖中间波导层。中间波导层的折射率大于底层的折射率，且大于上包覆层的折射率。光波导结构具有第一末端区与第二末端区，在第一末端区中的中间波导层具有宽度随着靠近第二末端区而递减的第一末端，在第二末端区中的上包覆层具有宽度随着远离第一末端区而递减的第二末端。

技术领域

本发明涉及一种光学结构，且特别是涉及一种光波导结构。

背景技术

硅光子技术是未来降低高速计算机和数据中心耗电量的关键技术。硅光子芯片的光信号需要传导至光纤达到双向信号传导的目的，而如何克服硅波导和光纤间巨大的尺寸差异以及实现高密度通道数且同时光耦合对准，需要平面单模光波导排线高超的桥接设计。常见光纤的外径约为125微米，而硅波导的宽度约小于0.5微米，如果硅波导以光纤间距对准将会占用大量的芯片面积，损失数倍以上的输出端与输入端数量。因此，平面单模光波导排线为了同时连接高密度的硅波导通道与低密度的光纤排线，可以有扇形布线提供桥接。此平面单模光波导排线若是柔性可弯曲，则可以提供多种类型的对位封装选择，从而降低芯片封装成本。

有机光波导材料则为柔性可弯曲光波导排线的制造提供可能的解决方案。在制造上，平面单模光波导排线必须提供与光纤和硅波导的对位封装结构设计。光纤端是通过精密制造的光纤连接头对准封装，而硅波导端的对位封装方法至今仍然是全球硅光子科研或相关企业的研究重点。技术困难点在于硅波导的尺寸和平面光波导通道尺寸差异太大，单模光信号模态要从硅波导到平面光波导双向来回转换需要通过高超的光耦合结构设计，才能同时满足低耦光损失和高容许位准误差。

发明内容

为解决上述问题，本发明提出一种光波导结构，包括底层、中间波导层及上包覆层。中间波导层配置于底层上。上包覆层配置于中间波导层上，且覆盖中间波导层。中间波导层的折射率大于底层的折射率，且大于上包覆层的折射率。光波导结构具有第一末端区与第二末端区，在第一末端区中的中间波导层具有宽度随着靠近第二末端区而递减的第一末端，在第二末端区中的上包覆层具有宽度随着远离第一末端区而递减的第二末端。

为让本发明的上述特征和优点能更明显易懂，下文特举实施例，并配合所附的附图作详细说明如下。

附图说明

图1A为本发明的一实施例的光波导结构的上视示意图；

图1B为图1A的光波导结构的剖面示意图；

图2为具有图1A的光波导结构的光子芯片装置的剖面示意图；

图3为本发明的光波导结构的另一应用实施例的示意图；

图4为图1A的光波导结构的左半部的示意图；

图5是图4的光波导结构的一比较例的示意图；

图6A与图6B为图4中的有机光波导相对于中间波导层产生横向错位的情形的示意图；

图7为图4的实施例与图5的比较例中的有机光波导相对于中间波导层或硅波导层产生横向错位时的光耦合强度变化曲线图；

图8为本发明的另一实施例的光波导结构的剖面示意图；

图9为本发明的又一实施例的光波导结构的剖面示意图；

图10A是图4的光波导结构在不同的上包覆层的折射率之下，从有机光波导到中间波导层的光耦合强度的折线图；

图10B是图4的光波导结构在不同的上包覆层的折射率之下，从中间波导层到有机光波导的光耦合强度的折线图。

符号说明

50：光排线

60：连接器