JP2012517705A - ハイブリッド垂直キャビティレーザー - Google Patents
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Abstract
Description
本発明は、成熟したシリコン処理技術に対応したシリコンプラットフォーム上の光回路に光を供給することに関する。特に、本発明は格子ミラー垂直キャビティレーザーの使用によってそのような回路に光を供給することに関する。
小型で効率的な電気的にポンピングされた光源をシリコンベースの光回路内に集積化することが難しいことは良く知られている。
III-V族材料で形成された活性領域と高反射性の上部ミラーとを含む層構造を提供する工程と、
シリコン層より低い屈折率を有する層によって支持されたシリコン層内に格子領域を形成する工程であって、該格子領域が、シリコン層部分と、シリコン層内に形成され該シリコン層より低い屈折率を有する領域とによって形成された1次元(1D)または2次元(2D)の周期的屈折率格子を含む、工程と、
シリコン層内に導波路を形成する工程であって、該導波路は、格子領域から導波路への光の横方向出力結合(lateral out-coupling)を容易にするように配置され、これは、格子領域内に形成する、および/または、例えば隣接させるなどして格子領域に結合することによって得られうる、工程と、
格子領域の上に層構造を配置する工程であって、層構造と格子領域との間にシリコン層の屈折率よりも低い屈折率を有する層を設けることを含み、これによって周期的屈折率格子が底部格子ミラーを確立して、上部ミラーと格子領域との間にVCLキャビティを形成する、工程と
を含む。導波路は、VCLキャビティに対して横方向に配置され、かつVCLに対する出力結合導波路として機能することが好ましい。
・US2007/0153860, I.-S. Chung et.al. (IEEE Photonic. Tech. Lett. 20, 1041(2008))、およびWO 2005/089098では、反射は低速光PBGモードとの共振結合を伴わない;
・US2000/6031243では、格子がリフレクタとして働かない;
・US2007/0201526では、格子ミラーは横方向出力のために接続される導波路を有しておらず、低速PBGモードは分散図内のΓ(ガンマ)ポイントから遠く離れている;
・R. Jones らの報告 ("Grating based hybrid silicon lasers", Proceedings of SPIE, vol.7230, pp. 72300U-1)では、格子はレーザー周波数を選択するために用いられており、リフレクタとしても、またルータとしても機能していない;
・H. Wuらの報告 ("Ultra broadband SOI binary blazed grating mirror", 5th IEEE International Conference on Group IV Photonics, pp. 299-301)では、格子は表面格子であり、すなわち格子の底部はより低い屈折率の材料によって支持されているわけではない。したがって、その反射率は99%を超えることはなく、レーザー発振には不十分である。
- 第III-V族材料で形成された活性領域と、出力結合ミラーとしては使用されず好ましくは99.95%より高い反射率を有する高反射率の上部ミラーとを含む層構造;および
- より低い屈折率の層によって支持されたシリコン層内に形成された格子領域であって、シリコン層部分と、シリコン層内に形成され該シリコン層の屈折率よりも低い屈折率を有する領域とによって形成された1Dまたは2Dの周期的屈折率格子を含む格子領域;
- シリコン層の格子領域の上に設けられ、シリコン層の屈折率より低い屈折率を有する層;
(ここで、前記層構造は、周期的屈折率格子が底部格子ミラーを確立して上部ミラーと格子領域との間にVCLキャビティを形成するように、前記格子領域の上に配置され、該底部格子ミラーはまた、VCLキャビティの横方向モードの光を格子領域の面内モードに結合することを容易にする)、および
- シリコン層内に形成され、かつ格子領域から導波路への光の結合を容易にするように配置された導波路。
- より低い屈折率を有する層によって支持されているシリコン層;
- シリコン層部分と、シリコン層内に形成され該シリコン層の屈折率より低い屈折率を有する領域とによって形成された1Dまたは2Dの周期的屈折率格子を含む格子領域;
- 垂直に入射した光を反射しかつ垂直に入射した光を格子領域の面内モードに結合させるための格子ミラーを形成する、格子領域の少なくとも一部;および
- シリコン層内に形成され、かつ格子領域の面内モードから導波路への光の結合を容易にするように配置された導波路。
- 該層構造は、III-V族材料で形成された活性領域と、出力結合ミラーとしては使用されず、100%に近い、例えば99.5%より高い反射率を有する高反射性上部ミラーとを含み、
- 該シリコン層は、より低い屈折率の層によって支持され、かつ該シリコン層は、
・ シリコン層部分と、シリコン層内に形成され該シリコン層の屈折率よりも低い屈折率を有する領域とによって形成された1Dまたは2Dの周期的屈折率格子を含む格子領域;および
・ シリコン層内に形成され、かつ格子領域から導波路への光の結合を容易にするように配置された導波路
を含み、
前記層構造または前記格子領域のうちの少なくとも1つは、層構造が格子領域上に配置された場合に、格子領域の上にシリコン層の屈折率よりも低い屈折率を有する層を提供する構造を備えるか、またはそのような構造を含む。
図1Aと図1Bは、本発明の好ましい態様によるハイブリッド化された格子ミラー垂直キャビティレーザー(VCL)構造およびシリコンプラットフォーム格子ミラー垂直キャビティレーザー(VCL)構造のハイブリッド化の方法を示している。
以下、図1〜図7を参照しながら、GMVCLにおける光利得領域の位置および光学モードを規定する多数の方法について説明する。GMVCLの説明されない構成要素は、図1Aおよび図1Bに関連して既に説明された構成要素と同様であるものとする。
シリコンプラットフォーム基板3は、シリコン基板の上に支持層9(通常はSiO2)、その上にまたシリコン層10という構造を有するシリコンオンインシュレータ(SOI)基板であることが好ましい。他の構造も可能であるが、この場合のようにシリコン層がより低い屈折率の層で支持されていることが好ましい。シリコンプラットフォーム基板3は、その上面図が図1B〜図1Dに示されている。
既に説明したように、シリコン層10はより低い屈折率を有する層、この場合はSiO2層9によって支持されていることが好ましい。同様に、シリコン層10の上の層はそれより低い屈折率を有することが好ましい。格子領域11から高い反射率を得るためには、より低い屈折率を有する層の間に格子領域11を挟み込むことが好ましい。
ここでφtopおよびφgratはそれぞれ、上部ミラーおよび底部格子ミラーからの反射位相シフトである。neffはVCLキャビティの有効的屈折率である。したがって、レーザー波長λはプロセス中に適宜選択することができ、これによってハイブリッドVCLがマルチ波長光源として十分なものとなる。
より低い屈折率の層9および15に取り囲まれた周期的屈折率格子12は、ハイブリッドVCLの底部ミラーとして機能する高屈折率コントラスト格子ミラーを構成し、これにより、周期的屈折率格子12と上部ミラー4の間にVCLキャビティ構造が形成される。
まとめると、ハイブリッドVCL 1のビルディングブロックは、好ましい態様においては、以下を含む:
- 以下を有する、部分的VCL構造2となる上部構造。
・上部ミラー4。上部ミラーは、分布ブラッグミラー(DBR)と呼ばれる多層ミラー、または単層格子ミラーであってもよい。これらは、活性領域上にエピタキシャル成長させる、活性領域にウェハ接着する、または活性領域上に堆積する等の方法で形成することができる。
・活性領域5。活性領域は格子整合されたInPまたはGaAs材料で形成される。適用目的に応じて、他のIII-V族半導体も使用することができる。
・光閉じ込めの手段。光の閉じ込めは、図1〜図7に示されるように、垂直方向にずらされたDBR、酸化物開口部、および熱的レンズ効果等、様々な方法で実現することができる。
・利得閉じ込めの手段。利得の閉じ込めは、図1〜図7に示されるように、イオン注入、酸化物開口部、およびトンネル接合部等、いくつかの方法で実現することができる。
- 低屈折率ギャップ 15。低屈折率ギャップは、酸化物(または他の低屈折率材料)または空気で形成することができる。ギャップが酸化物層15'である場合、酸化物ギャップは図11Aに示されるように接着前に形成することが好ましい。エアギャップ15"の場合には、図11Aに示されているように格子パターンを形成する前にスペーサ層をSOI上に形成することが好ましい。
- 以下を形成する格子領域11を有するSOI基板などのシリコンプラットフォーム基板3。
・シリコンベースの格子ミラー12、および
・横方向出力結合格子導波路18。
- 金属接点。金属接点は、利得閉じ込め機構のタイプによってP-N接点かN-N接点のいずれかとなる。例えば利得閉じ込めのためにイオン注入または酸化物開口部が用いられる場合はP-N接点を使用する必要がある。また、トンネル接合部の場合には、N-N接点を使用する必要がある。設計によって、上部接点は上部ミラーの上に形成するか(エクストラキャビティコンタクト構造(extra cavity contact scheme))、または活性領域の上に形成する(イントラキャビティコンタクト(intra-cavity contact))ことができる。調整可能レーザーでは、図8に示されるように、外部調整接点が要求される。任意で、高ドープ接点層上に金属接点を形成することができる。活性領域が、格子整合されたInP材で形成され、P金属接点が要求される場合、P接点層は高吸収性のInGaAs材とすることが好ましい。したがって、図7A、7B、および11Dに示されるように、不要な吸収を避けるためにこの層の一部(107)を除去することが必要である。
以下、既に提示したいくつかの態様によるハイブリッド化されたVCLの製造方法について説明する。最初に、図2を用いてハイブリッド化されたVCL構造1の典型的な製造方法について説明する。
格子領域11における周期的屈折率格子12の異なった1D、2Dおよび変形2Dパターンが図1B、図13、および図14に示されている。3つの場合のすべてにおいて、パターンはEigenモードを有するように周期的である必要がある。図14に示されるように、パターン1個の形状は必要に応じて奇抜なものとすることも可能である。
US2007/0201526に述べられているような垂直キャビティ面発光レーザー(VCSEL)は、低消費電力および優れたシングルモード制御の利点を有している。しかし、その面発光の設計のために、シリコンに集積化された導波路へと結合させることが難しいことが欠点である。
Ferrier L.ら:"Vertical microcavities based on photonic crystal mirrors for III-V/Si integrated microlasers"; Proc. of the SPIE Vol. 6989, 2008, pages 69890W-1 - 69890W-12は、フォトニック結晶(PhC)ミラーを用い、かつ横方向導波路に結合する垂直マイクロキャビティに関連した多くの構成を考察している。
III-V族材料で形成された活性領域と高反射性の上部ミラーとを含む層構造を提供する工程と、
シリコン層より低い屈折率を有する層によって支持されたシリコン層内に格子領域を形成する工程であって、該格子領域が、シリコン層部分と、シリコン層内に形成され該シリコン層より低い屈折率を有する領域とによって形成された1次元(1D)または2次元(2D)の周期的屈折率格子を含む、工程と、
シリコン層内に導波路を形成する工程であって、該導波路は、格子領域から導波路への光の横方向出力結合(lateral out-coupling)を容易にするように格子領域内に形成されるかまたは格子領域に隣接して形成される端部とともに形成され、これは、導波路を格子領域内に形成する、および/または、例えば隣接させるなどして格子領域に結合することによって得られうる、工程と、
格子領域の上に層構造を配置する工程であって、層構造と格子領域との間にシリコン層の屈折率よりも低い屈折率を有する層を設けることを含み、これによって周期的屈折率格子が底部格子ミラーを確立して、上部ミラーと格子領域との間にVCLキャビティを形成する、工程と
を含む。導波路は、VCLキャビティに対して横方向に配置され、かつVCLに対する出力結合導波路として機能することが好ましい。
・US2007/0153860, I.-S. Chung et.al. ("Subwavelength Grating-Mirror VCSEL With a Thin Oxide Gap", IEEE Photonics Technology Letters 2 (2008) 20, pages 105-107)、およびWO 2005/089098では、反射は低速光PBGモードとの共振結合を伴わない;
・US6,031,243では、格子がリフレクタとして働かない;
・US2007/0201526では、格子ミラーは横方向出力のために接続される導波路を有しておらず、低速PBGモードは分散図内のΓ(ガンマ)ポイントから遠く離れている;
・R. Jones らの報告 ("Grating based hybrid silicon lasers", Proceedings of SPIE, vol.7230, pp. 72300U-1)では、格子はレーザー周波数を選択するために用いられており、リフレクタとしても、またルータとしても機能していない;
・H. Wuらの報告 ("Ultra broadband SOI binary blazed grating mirror", 5th IEEE International Conference on Group IV Photonics, pp. 299-301)では、格子は表面格子であり、すなわち格子の底部はより低い屈折率の材料によって支持されているわけではない。したがって、その反射率は99%を超えることはなく、レーザー発振には不十分である。
- 第III-V族材料で形成された活性領域と、出力結合ミラーとしては使用されず好ましくは99.95%より高い反射率を有する高反射率の上部ミラーとを含む層構造;および
- より低い屈折率の層によって支持されたシリコン層内に形成された格子領域であって、シリコン層部分と、シリコン層内に形成され該シリコン層の屈折率よりも低い屈折率を有する領域とによって形成された1Dまたは2Dの周期的屈折率格子を含む格子領域;
- シリコン層の格子領域の上に設けられ、シリコン層の屈折率より低い屈折率を有する層;
(ここで、前記層構造は、周期的屈折率格子が底部格子ミラーを確立して上部ミラーと格子領域との間にVCLキャビティを形成するように、前記格子領域の上に配置され、該底部格子ミラーはまた、VCLキャビティの横方向モードの光を格子領域の面内モードに結合することを容易にする)、および
- シリコン層内に形成され、かつ格子領域から導波路への光の結合を容易にするように格子領域内に形成されているかまたは格子領域に隣接して形成されている端部を有する導波路。
- より低い屈折率を有する層によって支持されているシリコン層;
- シリコン層部分と、シリコン層内に形成され該シリコン層の屈折率より低い屈折率を有する領域とによって形成された1Dまたは2Dの周期的屈折率格子を含む格子領域;
- 垂直に入射した光を反射しかつ垂直に入射した光を格子領域の面内モードに結合させるための格子ミラーを形成する、格子領域の少なくとも一部;および
- シリコン層内に形成され、かつ格子領域の面内モードから導波路への光の結合を容易にするように格子領域内に形成されているかまたは格子領域に隣接して形成されている端部を有する導波路。
- 該層構造は、III-V族材料で形成された活性領域と、出力結合ミラーとしては使用されず、100%に近い、例えば99.5%より高い反射率を有する高反射性上部ミラーとを含み、
- 該シリコン層は、より低い屈折率の層によって支持され、かつ該シリコン層は、
・ シリコン層部分と、シリコン層内に形成され該シリコン層の屈折率よりも低い屈折率を有する領域とによって形成された1Dまたは2Dの周期的屈折率格子を含む格子領域;および
・ シリコン層内に形成され、かつ格子領域から導波路への光の結合を容易にするように格子領域内に形成されているかまたは格子領域に隣接して形成されている端部を有する導波路
を含み、
前記層構造または前記格子領域のうちの少なくとも1つは、層構造が格子領域上に配置された場合に、格子領域の上にシリコン層の屈折率よりも低い屈折率を有する層を提供する構造を備えるか、またはそのような構造を含む。
[本発明1001]
シリコンプラットフォームの底部格子ミラーを用いて、シリコンプラットフォーム上に垂直キャビティレーザー(VCL)構造をハイブリッド化する方法であって、
III-V族材料で形成された活性領域と、出力結合(out-coupling)ミラーとしては使用されず99.5%より高い反射率を有する高反射性上部ミラーとを含む層構造を提供する工程;
より低い屈折率の層によって支持されているシリコン層内に格子領域を形成する工程であって、該格子領域が、シリコン層部分と、シリコン層内に形成され該シリコン層の屈折率よりも低い屈折率を有する領域とによって形成された1次元(1D)または2次元(2D)の周期的屈折率格子を含む、工程;
前記シリコン層内に導波路を形成する工程であって、該導波路は、格子領域から導波路への光の横方向出力結合を容易にするように配置されている、工程;および
前記層構造を前記格子領域上に配置する工程であって、前記層構造と前記格子領域との間にシリコン層の屈折率より低い屈折率を有する層を設けることを含み、これによって、前記周期的屈折率格子が底部格子ミラーを確立して、上部ミラーと格子領域との間にVCLキャビティを形成する、工程
を含む、前記方法。
[本発明1002]
VCLにおいてレーザー発振を開始させ、かつVCLキャビティから格子領域の横方向モードへと光を結合させる工程をさらに含む、本発明1001の方法。
[本発明1003]
前記シリコン層内に形成された導波路が、格子導波路(grating waveguide, GWG)を含み、格子領域の横方向モードから該GWGの導波モードへと光を結合させる工程をさらに含む、本発明1002の方法。
[本発明1004]
前記シリコン層内に形成された導波路が、格子領域の外側に形成された集積化平面型の屈折率コントラスト導波路(index contrast waveguide, ICWG)を含み、格子領域から該ICWGの導波モードへと光を結合させる工程をさらに含む、本発明1002または1003の方法。
[本発明1005]
前記VCLキャビティの有効キャビティ長d eff 、および、ひいては、レーザー波長λが、層構造と格子領域との間のより低い屈折率の層の厚さを制御することによって制御される、本発明1001から1004のいずれかの方法。
[本発明1006]
前記VCLの光利得領域の位置が、格子領域上の層構造に従って規定される、本発明1001から1005のいずれかの方法。
[本発明1007]
- III-V族材料で形成された活性領域と、出力結合ミラーとしては使用されず99.5%より高い反射率を有する高反射性上部ミラーとを含む層構造;
- より低い屈折率の層によって支持されているシリコン層内に形成された格子領域であって、シリコン層部分と、シリコン層内に形成され該シリコン層の屈折率よりも低い屈折率を有する領域とによって形成された1Dまたは2Dの周期的屈折率格子を含む格子領域;
- シリコン層の格子領域の上に設けられ、シリコン層の屈折率より低い屈折率を有する層;
ここで、前記層構造は、周期的屈折率格子が底部格子ミラーを確立して上部ミラーと格子領域との間にVCLキャビティを形成するように、前記格子領域の上に配置され、該底部格子ミラーはまた、VCLキャビティのモードの光を格子領域の面内モードへと結合することを容易にし、および
- シリコン層内に形成され、かつ格子領域から導波路への光の結合を容易にするように配置された導波路
を含む、ハイブリッド化された垂直キャビティレーザー(VCL)構造。
[本発明1008]
前記層構造と格子領域との間のより低い屈折率の層が、層構造上に形成された酸化物層である、本発明1007のハイブリッド化されたVCL構造。
[本発明1009]
前記層構造と格子領域との間のより低い屈折率の層が空気を含み、前記層構造が1つまたは複数のメサを含み、その結果、層構造が格子領域の上に配置された場合にエアギャップとなる、本発明1007のハイブリッド化されたVCL構造。
[本発明1010]
前記シリコン層内に形成された導波路が、シリコン層内に形成された格子導波路(GWG)を含み、該GWGが、格子領域からGWGへの光の結合を容易にするように配置されている、本発明1007から1009のいずれかのハイブリッド化されたVCL構造。
[本発明1011]
前記GWGの形状が、該GWG内のモードのモード分散が周期的屈折率格子内のモードのモード分散に類似するか、または周期的屈折率格子内のモードのモード分散に断熱的に変換されるように設計されている、本発明1010のハイブリッド化されたVCL構造。
[本発明1012]
前記シリコン層内に形成された導波路が、
格子領域の外側のシリコン層内に形成され、かつ格子領域からICWGへの光の結合を容易にするように配置された集積化平面型の屈折率コントラスト導波路(ICWG)
を含む、本発明1007から1011のいずれかのハイブリッド化されたVCL構造。
[本発明1013]
- より低い屈折率を有する層によって支持されているシリコン層;
- シリコン層部分と、シリコン層内に形成され該シリコン層の屈折率より低い屈折率を有する領域とによって形成された1Dまたは2Dの周期的屈折率格子を含む格子領域;
- 垂直に入射した光を反射しかつ垂直に入射した光を格子領域の面内モードに結合させるための格子ミラーを形成する、格子領域の少なくとも一部;および
- シリコン層内に形成され、かつ格子領域の面内モードから導波路への光の結合を容易にするように配置された導波路;
を含む、横方向導波路を有するシリコンベースの格子ミラー。
[本発明1014]
層構造および該層構造を収容するためのシリコン層であって、
- 該層構造が、III-V族材料で形成された活性領域と、出力結合ミラーとしては使用されず99.5%より高い反射率を有する高反射性上部ミラーとを含み、
- 該シリコン層が、より低い屈折率の層によって支持され、かつ該シリコン層は、
・ シリコン層部分と、シリコン層内に形成され該シリコン層の屈折率よりも低い屈折率を有する領域とによって形成された1Dまたは2Dの周期的屈折率格子を含む格子領域;および
・ シリコン層内に形成され、かつ格子領域から導波路への光の結合を容易にするように配置された導波路
を含み、
前記層構造または前記格子領域のうちの少なくとも1つは、層構造が格子領域上に配置された場合に、格子領域の上にシリコン層の屈折率よりも低い屈折率を有する層を提供する構造を備えるか、またはそのような構造を含む、
前記層構造およびシリコン層。
Claims (14)
- シリコンプラットフォームの底部格子ミラーを用いて、シリコンプラットフォーム上に垂直キャビティレーザー(VCL)構造をハイブリッド化する方法であって、
III-V族材料で形成された活性領域と、出力結合(out-coupling)ミラーとしては使用されず99.5%より高い反射率を有する高反射性上部ミラーとを含む層構造を提供する工程;
より低い屈折率の層によって支持されているシリコン層内に格子領域を形成する工程であって、該格子領域が、シリコン層部分と、シリコン層内に形成され該シリコン層の屈折率よりも低い屈折率を有する領域とによって形成された1次元(1D)または2次元(2D)の周期的屈折率格子を含む、工程;
前記シリコン層内に導波路を形成する工程であって、該導波路は、格子領域から導波路への光の横方向出力結合を容易にするように配置されている、工程;および
前記層構造を前記格子領域上に配置する工程であって、前記層構造と前記格子領域との間にシリコン層の屈折率より低い屈折率を有する層を設けることを含み、これによって、前記周期的屈折率格子が底部格子ミラーを確立して、上部ミラーと格子領域との間にVCLキャビティを形成する、工程
を含む、前記方法。 - VCLにおいてレーザー発振を開始させ、かつVCLキャビティから格子領域の横方向モードへと光を結合させる工程をさらに含む、請求項1記載の方法。
- 前記シリコン層内に形成された導波路が、格子導波路(grating waveguide, GWG)を含み、格子領域の横方向モードから該GWGの導波モードへと光を結合させる工程をさらに含む、請求項2記載の方法。
- 前記シリコン層内に形成された導波路が、格子領域の外側に形成された集積化平面型の屈折率コントラスト導波路(index contrast waveguide, ICWG)を含み、格子領域から該ICWGの導波モードへと光を結合させる工程をさらに含む、請求項2または3記載の方法。
- 前記VCLキャビティの有効キャビティ長deff、および、ひいては、レーザー波長λが、層構造と格子領域との間のより低い屈折率の層の厚さを制御することによって制御される、請求項1から4のいずれか一項記載の方法。
- 前記VCLの光利得領域の位置が、格子領域上の層構造に従って規定される、請求項1から5のいずれか一項記載の方法。
- - III-V族材料で形成された活性領域と、出力結合ミラーとしては使用されず99.5%より高い反射率を有する高反射性上部ミラーとを含む層構造;
- より低い屈折率の層によって支持されているシリコン層内に形成された格子領域であって、シリコン層部分と、シリコン層内に形成され該シリコン層の屈折率よりも低い屈折率を有する領域とによって形成された1Dまたは2Dの周期的屈折率格子を含む格子領域;
- シリコン層の格子領域の上に設けられ、シリコン層の屈折率より低い屈折率を有する層;
ここで、前記層構造は、周期的屈折率格子が底部格子ミラーを確立して上部ミラーと格子領域との間にVCLキャビティを形成するように、前記格子領域の上に配置され、該底部格子ミラーはまた、VCLキャビティのモードの光を格子領域の面内モードへと結合することを容易にし、および
- シリコン層内に形成され、かつ格子領域から導波路への光の結合を容易にするように配置された導波路
を含む、ハイブリッド化された垂直キャビティレーザー(VCL)構造。 - 前記層構造と格子領域との間のより低い屈折率の層が、層構造上に形成された酸化物層である、請求項7記載のハイブリッド化されたVCL構造。
- 前記層構造と格子領域との間のより低い屈折率の層が空気を含み、前記層構造が1つまたは複数のメサを含み、その結果、層構造が格子領域の上に配置された場合にエアギャップとなる、請求項7記載のハイブリッド化されたVCL構造。
- 前記シリコン層内に形成された導波路が、シリコン層内に形成された格子導波路(GWG)を含み、該GWGが、格子領域からGWGへの光の結合を容易にするように配置されている、請求項7から9のいずれか一項記載のハイブリッド化されたVCL構造。
- 前記GWGの形状が、該GWG内のモードのモード分散が周期的屈折率格子内のモードのモード分散に類似するか、または周期的屈折率格子内のモードのモード分散に断熱的に変換されるように設計されている、請求項10記載のハイブリッド化されたVCL構造。
- 前記シリコン層内に形成された導波路が、
格子領域の外側のシリコン層内に形成され、かつ格子領域からICWGへの光の結合を容易にするように配置された集積化平面型の屈折率コントラスト導波路(ICWG)
を含む、請求項7から11のいずれか一項記載のハイブリッド化されたVCL構造。 - - より低い屈折率を有する層によって支持されているシリコン層;
- シリコン層部分と、シリコン層内に形成され該シリコン層の屈折率より低い屈折率を有する領域とによって形成された1Dまたは2Dの周期的屈折率格子を含む格子領域;
- 垂直に入射した光を反射しかつ垂直に入射した光を格子領域の面内モードに結合させるための格子ミラーを形成する、格子領域の少なくとも一部;および
- シリコン層内に形成され、かつ格子領域の面内モードから導波路への光の結合を容易にするように配置された導波路;
を含む、横方向導波路を有するシリコンベースの格子ミラー。 - 層構造および該層構造を収容するためのシリコン層であって、
- 該層構造が、III-V族材料で形成された活性領域と、出力結合ミラーとしては使用されず99.5%より高い反射率を有する高反射性上部ミラーとを含み、
- 該シリコン層が、より低い屈折率の層によって支持され、かつ該シリコン層は、
・ シリコン層部分と、シリコン層内に形成され該シリコン層の屈折率よりも低い屈折率を有する領域とによって形成された1Dまたは2Dの周期的屈折率格子を含む格子領域;および
・ シリコン層内に形成され、かつ格子領域から導波路への光の結合を容易にするように配置された導波路
を含み、
前記層構造または前記格子領域のうちの少なくとも1つは、層構造が格子領域上に配置された場合に、格子領域の上にシリコン層の屈折率よりも低い屈折率を有する層を提供する構造を備えるか、またはそのような構造を含む、
前記層構造およびシリコン層。
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