IBM光子学研究人员提出一个大有希望解决光IC耦合光纤问题的方案,这有助于实现基于CMOS的光电子器件。此项突破采用光电路设计通用的光晶体技术,在标准光纤及片上光波导之间产生高效耦合。研究人员声称创造了光纤和CMOS光波导之间信号耦合达24 dB/cm的低损耗记录,这一研究成果发表于期刊Optics Express上。
该结构在用于CMOS-SOI工艺的绝缘硅层内构建。由硅氧化物组成的SOI层折射指数很高,这有助于构建光波导器件。通过在SOI层内蚀刻规则的孔图案,形成以特殊波长完全反射光振荡模式的光区。采用标准光刻技术,通过将这些孔状图案用作光绝缘层有可能构造出平面光电路。
携带信号所使用的光波长规定了结构的外形尺寸。对于标准光通信波长,需要间距500nm直径100nm的孔。波导的宽度必须精确定义,而这正是问题产生的根源:从光纤直径下行到波导宽度而不产生无法接受的信号损耗,这在物理上实现很困难。此外,尽管SOI层的高折射指数对光电路设计有利,但也表示与光纤指数上很难匹配,导致更大的损耗。
IBM研究小组开发出针对该问题的两阶段方法。首先,采用点转换(spot-conversion)技术耦合光纤及传统硅波导器件；然后,再采用基于输入波导宽度变化的技术将硅波导与光SOI波导耦合。
为了使该方法有效作用,波导必须要放入高折射指数的聚合物内。否则,硅衬底将消耗信号功率。
该结构的加工是在IBM的T.J. Watson中心采用标准200mm晶圆厂完成的。
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