[发明专利]用于光学信号处理的器件和系统及制造半导体器件的方法

权利要求书

1.一种用于光学信号处理的器件，包括：

第一层，透镜设置在所述第一层内且相邻于所述第一层的表面；

第二层，位于所述第一层下方且相邻于所述第一层的另一表面；以及

波导层，位于所述第二层下方，并配置成波导在所述波导层中传输的光束，光栅耦合器设置在所述波导层之上，其中

所述透镜配置成从所述光栅耦合器或光引导器件中的一者接收所述光束，并将所述光束聚焦到所述光引导器件或所述光栅耦合器中的另一者。

2.根据权利要求1所述的用于光学信号处理的器件，其中所述透镜的曲率半径小于所述透镜至所述光栅耦合器的距离。

3.根据权利要求1所述的用于光学信号处理的器件，其中所述光引导器件包括将所述光束耦合至所述透镜的光纤。

4.根据权利要求1所述的用于光学信号处理的器件，其中所述透镜包括硅芯和沉积在所述硅芯之上的多个层，其中所述多个层包括至少一具有折射率低于硅的折射率的第三层。

5.一种用于光学信号处理的系统，所述系统包括：

第一光纤，配置成使用光束传输一个或多个光学信号；以及

光子管芯，配置成处理所述一个或多个光学信号，所述光子管芯包括：

第一层，由对所述光束透明的材料形成；

第一透镜，形成于所述第一层内且相邻于所述第一层的顶面，所述第一透镜与所述第一光纤相关联；

第二层，位于所述第一层下方，所述第二层由对所述光束透明的材料形成；

波导层，位于所述第二层下方，且配置成波导所述光束；以及

第一光栅耦合器，与所述第一透镜相关联且形成在所述波导层之上。

6.根据权利要求5所述的用于光学信号处理的系统，还包括：

电性管芯，配置成处理一个或多个电性信号，其中所述光子管芯与所述电性管芯集成，并配置成将所述一个或多个光学信号转换为所述一个或多个电性信号。

7.根据权利要求5所述的用于光学信号处理的系统，其中所述光子管芯还包括：

第二光纤，配置成传输所述一个或多个光学信号；

第二透镜，形成于所述第一层内且相邻于所述第一层的顶面，所述第二透镜与所述第二光纤相关联；以及

第二光栅耦合器，与所述第二透镜相关联且形成在所述波导层之上。

8.一种用于制造半导体器件的方法，包括：

提供衬底层；

在所述衬底层之上形成第一氧化层；

在所述第一氧化层之上形成用于波导光束的波导层；

在所述波导层之上形成对具有目标波长的所述光束透明的第二氧化层；

在所述第二氧化层之上形成对所述光束透明的半导体层；以及

形成设置在所述半导体层内且相邻于所述半导体层的表面的透镜。

9.根据权利要求8所述的用于制造半导体器件的方法，其中形成所述波导层包括：

形成设置在所述波导层之上的光栅耦合器，所述透镜的曲率半径小于所述透镜到所述光栅耦合器的距离。

10.根据权利要求8所述的用于制造半导体器件的方法，其中形成所述透镜包括：

形成硅芯；以及

形成沉积在所述硅芯上的多个层，所述多个层包括具有折射率低于硅的折射率的第三层和具有折射率低于所述硅的折射率但高于所述第三层的所述折射率的第四层。