(57)【要約】      （修正有）【課題】隣接する集積光導波路間のクロストークを低減又は排除することのできる光導波路間の金属製目隠し。【解決手段】集積光学構造体１０は、クラッド１８、２２、第１の光学コア２０及び第２の光学コア２４、並びに金属隔離領域１６を含む。光学コアはクラッド内に配置され、隔離領域はクラッド内でコア間に、かつコアから離れて配置されている。典型的には金属コーティングはクロストークを好適なレベルに低減するのに十分な漏洩信号をリダイレクト又は吸収するのに十分な厚さではないので、隣接する光導波路間に金属隔離領域を含めると、導波路を金属でコーティングするよりも導波路間のクロストークを低減することができる。【選択図】図１
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
クラッドと、
前記クラッド内に配置された第１の光学コア及び第２の光学コアと、
金属を含み、前記クラッド内で前記第１の光学コアと前記第２の光学コアとの間に、前記第１の光学コア及び前記第２の光学コアから離れて配置された隔離領域と、を備える、集積構造体。
【請求項２】
前記隔離領域が、前記第１のコアと前記第２のコアとの間の寸法において、前記第１のコア及び前記第２のコアが構成されているエネルギー波長における前記金属の表皮厚さとほぼ同じくらい広い、又はそれよりも広い、請求項１に記載の集積構造体。
【請求項３】
クラッド内に光学コアを形成することと、
前記クラッド内に、前記２つのコアの間に、前記２つのコアから離れた開口部を形成することと、
前記開口部内に第１の金属を配置することと、を含む、方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
半導体集積回路（ｉｎｔｅｇｒａｔｅｄ  ｃｉｒｃｕｉｔ、ＩＣ）、集積フォトニクス回路（ｉｎｔｅｇｒａｔｅｄ  ｐｈｏｔｏｎｉｃｓ、ＩＰ）、並びに光学コンポーネント及び回路上に配置され、光学コンポーネント及び回路に連結される電子コンポーネント（例えば、トランジスタ）及び回路を含む無線周波数オーバーガラス（ｒａｄｉｏ−ｆｒｅｑｕｅｎｃｙ−ｏｖｅｒ−ｇｌａｓｓ、ＲＦＯＧ）回路、と共に使用するための、及びそれらに組み込むための集積光学構造体が、開発されている。
【０００２】
このような光学構造体の一例は、ＩＣ／ＩＰ／ＲＦＯＧのある位置からＩＣ／ＩＰ／ＲＦＯＧの別の位置に光電磁信号を搬送するように構成することができるか、又はパウンド−ドレバー−ホール（Ｐｏｕｎｄ−Ｄｒｅｖｅｒ−Ｈａｌｌ、ＰＤＨ）ループ、通信アセンブリ、光ジャイロスコープ（光ファイバジャイロスコープ（ｆｉｂｅｒ−ｏｐｔｉｃ  ｇｙｒｏｓｃｏｐｅ、ＦＯＧ）とも呼ばれる）、及び周波数コム発生器などの光学デバイスの一部を形成するように構成することができる、集積光ファイバ、すなわち集積光導波路である。
【０００３】
光導波路は、集積型か非集積型かにかかわらず、理想的には、その中で伝播している光信号のいかなる部分もその側部（複数可）から「漏洩」しないように構成されているが、光導波路は、典型的には非理想的であり、したがって伝播する光信号の比較的小部分を導波路側部（複数可）から漏洩する。
【０００４】
非集積型光導波路については、結束されているときでさえ非集積型光導波路は比較的厚く、比較的大きな距離だけ離間しているので、このような信号漏洩は、典型的には問題を引き起こさない。
【０００５】
集積光導波路は比較的薄く（例えば、数十〜数百マイクロメートル（μｍ）オーダー）、相対的に小さな距離（例えば、数μｍ〜数百μｍオーダー）だけ離間されているので、集積型光導波路がなければ、このような信号漏洩は、問題を引き起こし得る。
【０００６】
例えば、第１の導波路内を伝播する第１の光信号の一部分の第２の導波路内への漏洩、「クロストーク」と呼ばれる現象は、第２の導波路内を伝播する第２の光信号と干渉し得る。このような干渉は、第２の光信号の忠実度を低下させ得、したがって、第２の導波路が一部をなす光学デバイスの性能を制限又は低下させ得る。
【０００７】
同様に、第１の導波路内への第２の光信号の一部分の漏洩は、第１第２の導波路内を伝播する第１の光信号と干渉し得、第１の導波路が一部をなす光学デバイスの性能を制限又はそうでなければ低下させ得る。
【０００８】
また第１の導波路及び第２の導波路が同一の光学デバイスのそれぞれの部分を形成する場合、第１の導波路と第２の導波路の間のクロストークは、同じ光学デバイスの性能を制限又はそうでなければ低下させ得る。
【０００９】
隣接する集積光導波路間のクロストークを好適なレベルに低減又は排除するために、集積光学構造体の一実施形態は、隣接する光導波路間に、一方の導波路からの漏洩信号を他方の導波路から離れるようにリダイレクトするか、漏洩信号を吸収するか、又は漏洩信号のそれぞれの部分のリダイレクト及び吸収の両方を行うように構成された金属隔離領域（金属目隠しとも呼ばれる）を含む。
【００１０】
例えば、集積構造体の一実施形態は、クラッド、第１の光学コア及び第２の光学コア、並びに隔離領域を含む。第１の光学コア及び第２の光学コアは、クラッド内に配置され、隔離領域は、金属を含み、第１の光学コアと第２の光学コアとの間に、第１の光学コア及び第２の光学コアから離れて、クラッド内に配置されている。
【００１１】
典型的には金属コーティングは十分な量の漏洩信号をリダイレクト又は吸収してクロストークを好適なレベルに低減するのに十分な厚さではないので、隣接する集積光導波路間の隔離領域内に金属を含めると、導波路にコーティングするよりも導波路間のクロストークを低減することができる。
【００１２】
別の実施形態では、金属隔離領域は、隣接する光導波路の下に延在し、導波路間のクロストークのレベルを更に低減する。
【００１３】
更に別の実施形態では、金属隔離領域は、隣接する光導波路の下及び上の両方に延在し、導波路間のクロストークのレベルを更に一層低減する。
【図面の簡単な説明】
【００１４】
【図１】一実施形態による、隣接する集積光導波路と、導波路間のクロストークを低減するように配置され構成された金属隔離領域とを含む集積光学構造体の切欠側面図である。
【図２】一実施形態による、図１の集積光学構造体を形成するプロセス中のそれぞれのステップにおける集積構造体の切欠側面図である。
【図３】一実施形態による、図１の集積光学構造体を形成するプロセス中のそれぞれのステップにおける集積構造体の切欠側面図である。
【図４】一実施形態による、図１の集積光学構造体を形成するプロセス中のそれぞれのステップにおける集積構造体の切欠側面図である。
【図５】一実施形態による、図１の集積光学構造体を形成するプロセス中のそれぞれのステップにおける集積構造体の切欠側面図である。
【図６】一実施形態による、図１の集積光学構造体を形成するプロセス中のそれぞれのステップにおける集積構造体の切欠側面図である。
【図７】一実施形態による、図１の集積光学構造体を形成するプロセス中のそれぞれのステップにおける集積構造体の切欠側面図である。
【図８】一実施形態による、集積光導波路と、導波路の間、下、及び上に配置され、導波路間のクロストークを低減するように構成された金属隔離領域とを含む集積光学構造体の切欠側面図である。
【図９】一実施形態による、図８の集積光学構造体を形成するプロセス中のそれぞれのステップにおける集積構造体の切欠側面図である。
【図１０】一実施形態による、図８の集積光学構造体を形成するプロセス中のそれぞれのステップにおける集積構造体の切欠側面図である。
【図１１】一実施形態による、図８の集積光学構造体を形成するプロセス中のそれぞれのステップにおける集積構造体の切欠側面図である。
【図１２】一実施形態による、図８の集積光学構造体を形成するプロセス中のそれぞれのステップにおける集積構造体の切欠側面図である。
【図１３】一実施形態による、図８の集積光学構造体の一部分上に敷設された図８の光導波路間の電界の振幅対距離の線状プロットである。
【図１４】一実施形態による、図８の集積光学構造体の一部分上に敷設された図８の光導波路間の電界の振幅対距離の対数プロットである。
【図１５】一実施形態による、図１の金属隔離領域によって、又は図８の金属隔離領域によって隔離された光導波路を含むパウンド−ドレバー−ホール（ＰＤＨ）ループの図である。
【図１６】一実施形態による、図１の金属隔離領域によって、又は図８の金属隔離領域によって隔離された光導波路を含む光通信アセンブリの図である。
【図１７】一実施形態による、図１５〜１６の光学デバイスなどの１つ以上の光学デバイスを組み込んだシステム（例えば、車両）及びサブシステム（例えば、ナビゲーションサブシステム）の図である。
【発明を実施するための形態】
【００１５】
本明細書で「実質的に」、「略」、「約」が前置されている各値、量、若しくは属性、これらの形態若しくは派生形、又は類似の用語は、その値、量、若しくは属性の±２０％の値、量、若しくは属性を含む範囲、又はその値、量、若しくは属性からの最大差異の±２０％、若しくは範囲終点間の差異の±２０％を含む範囲を包含する。例えば、ｂ〜ｃの「略」範囲は、−２０％・（ｃ−ｂ）〜＋２０％・（ｃ−ｂ）の範囲である。
【００１６】
図１は、一実施形態による集積光学構造体１０の切欠側面図である。構造体１０は、基板（図１に図示せず）、例えば単結晶シリコンから作製された上部層を有するシリコンオンインシュレータ（ｓｉｌｉｃｏｎ−ｏｎ−ｉｎｓｕｌａｔｏｒ、ＳＯＩ）半導体基板上に形成することができる。又は、構造体１０を非シリコン基板内又は上に形成することができ、シリコン又はＳＯＩウエハを構造体上に配置及び接合して、電子コンポーネントを集積光学構造体１０上に形成することができる半導体基板を提供することができる。このような電気光学構造体の光学部分と半導体部分の間に延在するビア及び導波路は、電子回路を光回路に結合することができる。
【００１７】
構造体１０は、隣接する光導波路１２及び１４と、金属隔離領域１６とを含む。
【００１８】
導波路１２は、クラッド１８及びコア２０を含む。クラッド１８は、光導波路のクラッドとして機能するのに好適な任意の材料から形成することができる。例えば、クラッドは、下地のＳＯＩ基板（図１に図示せず）の単結晶シリコン領域からエピタキシャル成長した単結晶シリコンとすることができる。更に、コア２０は、光導波路のコアとして機能するのに好適な任意の材料から形成することができる。例えば、コアは、二酸化ケイ素（ｓｉｌｉｃｏｎ  ｄｉｏｘｉｄｅ、ＳｉＯ２）、窒化ケイ素（ｓｉｌｉｃｏｎ  ｎｉｔｒｉｄｅ、ＳｉＮ）、又は酸窒化ケイ素（ｓｉｌｉｃｏｎ  ｏｘｙｎｉｔｒｉｄｅ、ＳｉＯＮ）などの材料から形成することができる。
【００１９】
同様に、導波路１４は、それぞれ導波路１２のクラッド１８及びコア２０と同様であり得るクラッド２２及びコア２４を含む。
【００２０】
金属隔離領域１６は、トレンチなどの、クラッド１８とクラッド２２との間の開口部２６内に配置され、隔離領域が構造体１０から省略されていた場合に存在するであろうクロストークのレベルと比較して、導波路１２と導波路１４との間のクロストークのレベルを低減するのに好適な任意の材料から形成される。隔離領域１６は、金などの少なくとも１つの金属、又は少なくとも１つの金属合金を含む。また、開口部２６の幅ｗは、導波路１２及び１４が搬送するように構成されているか、又はそうでなければ搬送すると期待されている光信号の最長波長（すなわち、最低周波数）において、少なくとも隔離領域１６内の金属（複数可）の最深表皮厚さと同じくらい広い。例えば、導波路１２及び１４が搬送するように構成されている光信号の最低周波数が２００テラヘルツ（ｔｅｒａｈｅｒｔｚ、ＴＨｚ）であり、２００ＴＨｚにおいて最大の表皮厚さを有する隔離領域１６の金属が金である場合、開口部２６の幅ｗは、２００ＴＨｚにおける金の表皮厚さの１０倍超である約１．５５μｍとすることができる。更に、隔離領域１６は、コア２０及び２４の各々から１〜１０μｍの略範囲内の距離だけ離間している。
【００２１】
依然として図１を参照すると、第１の光信号が図１のページに垂直な寸法において導波路１２に沿って伝播している間、第１の光信号のエネルギーの第１の部分２８は、導波路の側部３０の任意の１つ以上から漏洩し、導波路１４に向かって伝播する。第１の漏洩部２８は、第１の漏洩信号とも呼ばれる。
【００２２】
金属隔離領域１６は、第１の漏洩信号２８を導波路１４から離れるようにリダイレクト（例えば、反射）するか、第１の漏洩信号を吸収するか、又は第１の漏洩信号の一部分を導波路１４から離れるようにリダイレクトすることと第１の漏洩信号の別の部分を吸収することの両方を行う。例えば、隔離領域１６内の１つ以上の金属又は１つ以上の金属合金は、第１の漏洩信号２８の記載のリダイレクト又は記載の吸収を行う。
【００２３】
導波路１２から第１の漏洩信号２８をリダイレクト又は吸収することにより、隔離領域１６は、隔離領域がなければ導波路１４内に伝播するであろう第１の漏洩信号の部分と比較して、導波路１４内に伝播する第１の漏洩信号の部分を低減する。
【００２４】
同様に、第２の光信号が導波路１４に沿って伝播している間、第２の光信号のエネルギーの第２の部分３２は、導波路の側部３４の任意の１つ以上から漏洩し、導波路１２に向かって伝播する。第２の漏洩部３２は、第２の漏洩信号とも呼ばれる。
【００２５】
隔離領域１６は、第２の漏洩信号３２を導波路１２から離れるようにリダイレクトする（例えば、反射する）か、第２の漏洩信号を吸収するか、又は第２の漏洩信号の一部分を導波路１２から離れるようにリダイレクトすることと第２の漏洩信号の別の部分を吸収することの両方を行う。例えば、隔離領域１６内の１つ以上の金属又は１つ以上の金属合金は、第２の漏洩信号３２の記載のリダイレクト又は記載の吸収を行う。
【００２６】
第２の漏洩信号３２をリダイレクト又は吸収することにより、隔離領域１６は、隔離領域がなければ導波路１２内に伝播するであろう第２の漏洩信号の部分と比較して、導波路１２内に伝播する第２の漏洩信号の部分を低減する。
【００２７】
結果として、上記の様式で機能することにより、隔離領域１６は、隔離領域がなければ導波路間に存在するであろうクロストークのレベルと比較して、導波路１２と導波路１４との間のクロストークのレベルを低減する。
【００２８】
依然として図１を参照すると、一体化された光学構造体１０の代替的な実施形態が企図されている。例えば、集積構造体１０は、３つ以上の導波路１２及び１４を含み、それぞれの隣接する導波路対の間にそれぞれ配置された２つ以上の隔離領域１６を含むことができる。更に、矩形断面を有するを有する示されているが、隔離領域１６、クラッド１８及び２２、並びにコア２０及び２４は、円形断面、正方形断面、又は楕円断面などの任意の好適な形状の断面を有することができる。加えるに、図２〜１８と併せて記載されている代替的な実施形態は、集積光学構造体１０に適用可能であり得る。
【００２９】
図２〜７は、一実施形態による、集積光学構造体を形成するプロセス中のそれぞれの時間に存在する図１の集積光学構造体１０の中間バージョンの切欠側面図である。
【００３０】
図１〜７に参照すると、一実施形態による、図１の集積光学構造体１０を形成するプロセスが記載されている。
【００３１】
図２を参照すると、クラッド層４２の底部４０が形成されている。例えば、底部４０は、好適な半導体（例えば、単結晶シリコン）又は非半導体（例えば、サファイア、セラミック）基板に対する二酸化ケイ素などの任意の好適なクラッド材料の化学気相蒸着（ｃｈｅｍｉｃａｌ−ｖａｐｏｒ  ｄｅｐｏｓｉｔｉｏｎ、ＣＶＤ）、プラズマ増強ＣＶＤ（ｐｌａｓｍａ−ｅｎｈａｎｃｅｄ  ＣＶＤ、ＰＥＣＶＤ）、又はスパッタリングによって形成することができる。あるいは、クラッド層４２の底部４０を単結晶シリコン基板又はサファイア基板などの単結晶基板上にエピタキシャル成長させることができる。
【００３２】
次に、コア２０及び２４をクラッド層４２の底部４０上に形成する。例えば、コア２０及び２４は、ＳｉＯ２、ＳｉＮ、又はＳｉＯＮなどの任意の好適な材料のＣＶＤ、ＰＥＣＶＤ、又はスパッタリングによって形成することができる。コア２０及び２４は、コアを形成するように異方性エッチングされる単一層として形成することができるか、又はコアは、クラッド層４２の底部４０上に形成される犠牲層のトレンチ内に形成することができる。
【００３３】
次いで、クラッド層４２の頂部４４が底部４０の上に、かつコア２０及び２４の上及び間に形成される。例えば、クラッド層４２の頂部４４は、底部４０と同じ様式で、かつ底部４０と同じ材料から形成することができる。あるいは、底部４０がエピタキシー法により形成されない場合でも、頂部４４は、底部の上にエピタキシャル成長することができる。
【００３４】
図３を参照すると、フォトレジスト層４６が、クラッド層４２の上に形成され、クラッド層のコア２０と２４の間の領域５０に位置合わせされた開口部４８を有するようにパターニングされている。
【００３５】
図４を参照すると、開口部５２が、フォトレジスト層４６の開口部４８に位置合わせして、クラッド層４２内に形成されている。例えば、開口部５２は、クラッド層４２のフォトレジスト開口部４８を介して露出した部分を異方性エッチング（例えば、反応性イオンエッチング）することにより形成されたトレンチであり、図１に関連して上記した幅ｗを有する。理想的には、開口部５２の中心は、コア２０及び２４から等距離であるが、実務上、トレンチ中心はコアから等距離ではないことがある。
【００３６】
図５を参照すると、フォトレジスト層４６が除去される。
【００３７】
図６を参照すると、フォトレジスト層５４が、クラッド層４２の上に形成され、クラッド層４２の開口部５２に位置合わせされたクラッド層４２の開口部５２より広い開口部５６を有するようにパターニングされている。
【００３８】
図７を参照すると、開口部５２は、隔離領域１６を形成するように、光電磁信号隔離材料５８で充填されている。例えば、隔離材料５８は、金、チタン、アルミニウム、錫、ニッケル、銅、白金、又は銀などの１つ以上の金属又は金属合金を含む。また開口部５２は、例えばＣＶＤ、ＰＥＣＶＤ、又はスパッタリングにより、隔離材料５８で満たされている。
【００３９】
再び図１を参照すると、フォトレジスト層５４及び隔離材料５８は、集積光学構造体１０をもたらすように、例えばエッチング又は化学的機械的研磨（ｃｈｅｍｉｃａｌ−ｍｅｃｈａｎｉｃａｌ  ｐｏｌｉｓｈｉｎｇ、ＣＭＰ）により除去されている。あるいは、クラッド層４２上の隔離材料５８の少なくとも一部分は、隔離領域１６を接地などの所望の電圧にバイアスするための電気接点を提供するように残すことができる。
【００４０】
図１〜７を参照すると、集積光学構造体１０を形成するプロセスの代替的な実施形態が企図されている。例えば、上記のステップは、記載されている順序とは異なる順序で行ってもよい。更に、記載されているステップの１つ以上を省略してもよく、記載されていない１つ以上のステップを含めてもよい。その上、図１及び８〜１８に関連して記載した１つ以上の実施形態は、図１〜７に関連して記載したプロセスに適用可能であり得る。
【００４１】
再び図１を参照すると、集積光学構造体１０の潜在的な問題は、漏洩信号２８及び３２の一方又は両方の一部分がクラッド層４２の隔離領域１６の下の部分５９を通って伝播することができ、したがって、隔離領域の存在にもかかわらず、導波路１２と１４の間のクロストークを引き起こし得ることである。より詳細には、漏洩信号２８は、時として、漏洩信号の少なくとも一部分をクラッド１８、クラッド層の隔離領域１６の下の部分５９、及びクラッド２２を通って伝播させてコア２４内に至らせる１つ以上のプラズモンモードをクラッド１８内で励起し得る。同様に、漏洩信号３２は、時として、漏洩信号の少なくとも一部分をクラッド２２、クラッド層の隔離領域１６の下の部分５９、及びクラッド１８を通って伝播させてコア２０内に至らせる１つ以上のプラズモンモードをクラッド２２内で励起し得る。結果として、隔離領域１６の下のクラッド層４２の部分５９は、クラッド１８及び２２で励起されるプラズモンモードが導波路１２と１４の間でクロストークを引き起こすことを可能にし得る。
【００４２】
図８は、一実施形態による図１の集積光学構造体１０によって許容されるクロストークのレベルと比較してレベルクロストークを低減するように構成された集積光学構造体６０の切欠側面図である。
【００４３】
集積光学構造体６０は、図１の集積光学構造体１０と同様であるが、ただし構造体６０の金属隔離領域６３の第１の部分６２は、プラズモン誘起リーク信号が伝播することができるクラッド層の隔離領域の下の部分が存在しないように、クラッド１８及び２２の全体にわたって延在する。また隔離領域６３は、導波路１２及び１４の下の第２の部分６４を有することができ、導波路の上の第３の部分６６を有することができる。第１の部分６２のように、隔離領域６３の第２の部分６４及び第３の部分６６は、図１に関連して上記したように、導波路１２及び１４のうちの一方から漏洩した信号の少なくとも一部分を導波路の他方から離れるようにリダイレクトすることによって、漏洩信号を吸収することによって、又は漏洩信号のそれぞれの部分をリダイレクトすること及び吸収することの両方によって、クロストークを低減又は排除するように機能する。
【００４４】
図９〜１２は、一実施形態による、集積光学構造体を形成するプロセス中のそれぞれの時間に存在する図８の集積光学構造体６０の中間バージョンの切欠側面図である。
【００４５】
図８〜１２を参照すると、一実施形態による、集積光学構造体６０を形成するプロセスが記載されており、図１〜７と共通の構造体は、同じ参照番号でラベル付けされている。
【００４６】
図９を参照すると、金属層６８を形成し、次いでクラッド層７２の底部７０を金属層の上に形成する。例えば、金属層６８は、金属又は金属合金を含む任意の好適な材料のＣＶＤ又はＰＥＣＶＤにより、基板（図９に図示せず）上に形成することができる。またクラッド層７２の底部７０は、図２のクラッド層４２を形成する材料と同じ材料などの、任意の好適なクラッド材料のＣＶＤ、ＰＥＣＶＤ、又はスパッタリングによって、金属層６８の上に形成することができる。金属層は、図８の隔離領域６３の部分６４を形成する。
【００４７】
次に、コア２０及び２４をクラッド層７２の底部７０上に形成する。例えば、コア２０及び２４は、ＳｉＯ２、ＳｉＮ、又はＳｉＯＮなどの材料のＣＶＤ、ＰＥＣＶＤ、又はスパッタリングによって形成することができる。コア２０及び２４は、コアを形成するように異方性エッチングされる単一層として形成することができるか、又はコアは、クラッド層７２の底部７０上に形成される犠牲層のトレンチ内に形成することができる。
【００４８】
次いで、クラッド層７２の頂部７４が底部７０の上に、かつコア２０及び２４の上及び間に形成される。例えば、クラッド層７２の頂部７４は、底部７０と同じ様式で、かつ底部７０と同じ材料から形成することができる。あるいは、頂部７４は、底部７０の上にエピタキシャル成長することができる。
【００４９】
図１０を参照すると、フォトレジスト層７６が、クラッド層７２の上に形成され、クラッド層のコア２０と２４の間の領域８０に位置合わせされた開口部７８を有するようにパターニングされている。
【００５０】
図１１を参照すると、開口部８２が、フォトレジスト層７６の開口部７８に位置合わせして、クラッド層７２内に形成されている。例えば、開口部８２は、クラッド層７２のフォトレジスト開口部７８を介して露出した部分を異方性エッチング（例えば、反応性イオンエッチング）することにより形成されたトレンチであり、図１に関連して上記した幅ｗを有する。理想的には、トレンチ８２の中心は、コア２０及び２４から等距離であるが、実務上、トレンチ中心はコアから等距離ではないことがある。
【００５１】
図１２を参照すると、フォトレジスト層７６が除去される。
【００５２】
図８を参照すると、開口部８２は、隔離領域６３の部分６２及び６６を形成するように、光電磁信号隔離材料８８で充填されている。例えば、隔離材料８８は、金、チタン、アルミニウム、錫、ニッケル、銅、白金、又は銀などの１つ以上の金属又は金属合金を含む。一実施形態では、隔離材料８８は、金属層６８（図９）を形成する材料と同じである。また開口部８２（図１１）は、例えばＣＶＤ、ＰＥＣＶＤ、又はスパッタリングにより、隔離材料８８によって満たされており、導波路１２及び１４は、例えばＣＶＤ、ＰＥＣＶＤ、又はスパッタリングにより、隔離材料８８によってによって覆われている。更に、隔離領域６３は、接地などの電圧にバイアスすることができる。
【００５３】
依然として図８を参照すると、あるいは、導波路１２及び１４の上の隔離材料８８は、例えば、隔離領域６３の第３の部分６６がない集積光学構造体６０のバージョンをもたらすようにエッチング又は（ＣＭＰ）により除去することができる。
【００５４】
図８〜１２を参照すると、集積光学構造体６０を形成するプロセスの代替的な実施形態が企図されている。例えば、上記のステップは、記載されている順序とは異なる順序で行ってもよい。更に、記載されているステップの１つ以上を省略してもよく、記載されていない１つ以上のステップを含めてもよい。加えて、図１〜７及び１３〜１８に関連して記載した１つ以上の実施形態は、図８〜１２に関連して記載したプロセスに適用可能であり得る。
【００５５】
図１３は、図８の光導波路１２と１４の間の電界の振幅対距離の線状プロット９０であり、プロットは、隔離領域６３が金から形成され導波路１２のみが光信号を搬送する一実施形態による、一部分図８の集積光学構造体６０の図を重ねている。電界振幅は、導波路１２と隔離領域６３の間の境界９２でその略最小値に到達し、したがって隔離領域が導波路１２の側部から漏洩する光信号の全てではないにせよ大部分をリダイレクト又は吸収していることを示す。電界振幅は、隔離領域６３の全体にわたって、かつ導波路１４の全体にわたってその最小値をほぼ維持する。電界振幅は、漏洩信号と境界９２における金の隔離領域６３の表面からの漏洩信号のリダイレクトとの間の弱め合う干渉のため、導波路１２内の位置９４で第２の最小値を有する。
【００５６】
図１４は、図８の光導波路１２と１４の間の電界振幅対距離の対数プロット１００であり、プロットは、隔離領域６３が形成金形成され導波路１２のみが光信号を搬送する一実施形態による、部分図８の集積光学構造体６０の一部分の図を重ねている。すなわち、プロット１００は、図１３のプロット９０の対数バージョンである。導波路１４における電界振幅は、導波路１２のクラッド２０における電界振幅より約１４０ｄＢ下である。したがって、導波路１４内の漏洩信号電力は、導波路１２と金の隔離領域６３との間の境界９２における漏洩信号電力より約２８０ｄＢ下である。
【００５７】
図１５は、ＰＤＨループが隣接する光導波路間に図１及び８の隔離領域１６及び６３などの金属隔離領域を組み込んでいる一実施形態による、ＰＤＨサーボループ１１０及び半導体レーザ１１２の図である。
【００５８】
ＰＤＨループ１１０は、負帰還を使用して、レーザ１１２により生成されるレーザ光の周波数をファブリペロー空洞１１４の共振周波数にロックするように構成されている。
【００５９】
ＰＤＨループ１１０は、順方向経路１１６と、順方向経路と部分的に重なる帰還経路１１８とを含む。
【００６０】
空洞１１４に加えて、順方向経路１１６は、信号アイソレータ１２０、位相変調器１２２、偏光ビームスプリッタ（ｐｏｌａｒｉｚｉｎｇ  ｂｅａｍ  ｓｐｌｉｔｔｅｒ、ＰＢＳ）１２４、１／４波長板１２６波長板、及び発振器１２８を含む。
【００６１】
また帰還経路は、空洞１１４、プレート１２６、ＰＢＳ１２４、光検出器１３０、発振器１２８、移相器１３２、ミキサ１３４、ローパスフィルタ（ｌｏｗ−ｐａｓｓ  ｆｉｌｔｅｒ、ＬＰＦ）１３６、及び比例積分微分（ｐｒｏｐｏｒｔｉｏｎａｌ−ｉｎｔｅｇｒａｌ−ｄｅｒｉｖａｔｉｖｅ、ＰＩＤ）コントローラ１３８を含む。
【００６２】
操作において、レーザ１１２は、レーザの左側から出る主ビームを生成し、レーザの右側から出る校正レーザを生成する。主ビーム及び制御ビームは同じ周波数を有し、校正ビームのパワーは、主ビームのパワーよりもはるかに小さい（例えば、少なくとも約１０倍〜１００倍小さい）。
【００６３】
校正ビームは、アイソレータ１２０を通って伝播し、これは、いかなる光信号が右から左にアイソレータを通って伝播してレーザ１２に戻ることも阻止する。
【００６４】
発振器１２８は、電気正弦波信号を生成し、位相変調器１２２は、校正ビームを正弦波信号で変調し、変調された校正ビームは、ＰＢＳ１２４及びプレート１２６通過して空洞１１４に至る。
【００６５】
空洞１１４は、変調された校正ビームと、空洞によって生成され空洞の共振周波数を有する基準ビームとを効果的に混合し、この帰還ビームは、プレート１２６を通って伝播し、ＰＢＳ１２４は、帰還ビームを光検出器１２８に方向付け、光検出器１２８は、帰還ビームを電気帰還信号に変換する。
【００６６】
移相器１３２は、正弦波発振器信号の位相をシフトし、ミキサ１３４は、位相シフトされた正弦波発振器信号で電気帰還信号を復調する。
【００６７】
ＬＰＦ１３６は、復調された帰還信号の高周波成分をフィルタリングで除去し、エラー信号を生成し、ＰＩＤコントローラ１３８に渡す。
【００６８】
ＰＩＤコントローラ１３８は、エラー信号に応答して、主レーザ光及び校正レーザ光の周波数を、エラー信号によって示される量及び方向だけシフトさせる制御信号を生成する。例えば、所望されるように校正レーザ光の周波数が空洞の共振周波数に等しい場合、エラー信号はほぼゼロに等しくなり、ＰＩＤコントローラは、主レーザ光及び制御レーザ光の周波数をそれらの現在の周波数に維持する制御信号を生成する。エラー信号が正であれば、主レーザ光及び校正レーザ光の周波数は高すぎ、ＰＩＤコントローラ１３８は、主レーザ光及び校正レーザ光の周波数を空洞１１４の共振周波数に向かって低減する制御信号を生成する。逆に、エラー信号が負であれば、主レーザ光及び校正レーザ光の周波数は低すぎ、ＰＩＤコントローラ１３８は、主レーザ光及び校正レーザ光の周波数を空洞１１４の共振周波数に向かって増大させる制御信号を生成する。
【００６９】
順方向経路１１６内のコンポーネントを結合する導波路１４０と、帰還経路１１８内のコンポーネントを結合する導波路１４２との間のクロストークは、ＰＤＨループ１１０の性能を低下させ得る。例えば、このようなクロストークは、レーザ１１２によって生成される主レーザ光及び校正レーザ光の周波数と、空洞１１４の共振周波数（基準周波数）との間に有意差を引き起こすことができる。
【００７０】
結果として、順方向経路１１６内の導波路１４０と帰還経路１１８内の導波路１４２との間に図１の隔離領域１６又は図８の隔離領域６３などの少なくとも１つの金属隔離領域を含めることは、クロストークを低減させ、したがって、導波路間に金属隔離領域がないＰＤＨループと比較して、ＰＤＨループ１１０の精度及び忠実度を著しく増大させる。
【００７１】
依然として図１５を参照すると、ＰＤＨループ１１０の代替的な実施形態が企図されている。例えば、ＰＤＨループ１１０は、上記していないコンポーネントを含むことができるか、又は記載されたコンポーネントのうちの１つ以上を省略することができる。更に、それぞれの金属隔離領域は、任意の導波路又は導波路部分の対の間に含めることができる。その上、図１〜１４及び図１６〜１８に関連して記載した１つ以上の実施形態は、ＰＤＨループ１１０に適用可能であり得る。
【００７２】
図１６は、一実施形態による光通信アセンブリ１５０の図であり、光通信アセンブリ１５０は、共振器部分１５４とバス導波路１５６とを有する光共振器１５２を含み、共振器部分１５４とバス導波路１５６とは、１つ以上の金属隔離領域１５７によって隔離され、１つ以上の金属隔離領域１５７の各々は、図１の領域１６又は図８の領域６３と同様又は同じとすることができる。
【００７３】
光共振器１５２に加えて、光通信アセンブリ１５０は、光源１５８（例えば、レーザ）、偏向器１６０、１６２、及び１６４、第１のフィルタ１６６及び第２のフィルタ１６８、並びに第１の変調器１７０及び第２の変調器１７２を含む。
【００７４】
光通信アセンブリ１５０の動作は、アセンブリがブリルアン散乱を活用して情報搬送波として使用するための１つ以上のストークス波を生成する一実施形態に従って記述される。
【００７５】
例の目的のために、リング共振器１５４及びバス導波路１５６のＦＷＨＭブリルアン帯域幅が、少なくとも２つの共振周波数、ｆｎ及びｆｎ−ｘに位置合わせされる、すなわち重なり合う又は含むと仮定し、式中、例えばｆｎ＝１．５５×１０１０かつｆｎ−ｘ＝１．５４５×１０１０である。
【００７６】
光源１５８がバス導波路１５６の入力端１７６を、周波数ｆｎを有するポンプ光波１７８でポンピングすることに応答して、ブリルアン散乱は、ポンプ光波によって刺激／誘起され、周波数ｆｎ−ｘを有する反対方向に伝搬するストークス波１８０を生成する。
【００７７】
リング共振器１５４は、ポンプ光波１７８を周波数ｆｎで補強し、したがってポンプ光波は、入力端１７６からバス導波路１５６の出力端１８２へ、及びバス導波路１５６の出力端１８２から外方へと伝搬する。
【００７８】
また、リング共振器１５４は、ストークス光波１８０を周波数ｆｎ−ｘで補強し、したがってストークス光波は、バス導波路１５６の入力端１７６から外方へと伝搬する。
【００７９】
結果として、光共振器１５２は、ポンプ光波のエネルギーのブリルアン散乱を刺激する部分が例えば熱として散逸／浪費される代わりにｆｎ−ｘで共振モードを励起するように、２つの共振モードをｆｎ及びｆｎ−ｘで補強する。つまり、光共振器１５２のＦＷＨＭブリルアン帯域幅が光共振器の少なくとも１つの共振周波数と重なり合うおかげで、光通信アセンブリ１５０は、しばしば不所望な現象であるブリルアン散乱を活用して、単一のポンプ光波１７８のみに応答して一方がｆｎ、他方がｆｎ−ｘの少なくとも２つの搬送波を生成するように構成されている。
【００８０】
任意追加的であってもよいフィルタ１６６は、バス導波路１７８の出力端１８２から伝搬するポンプ光波１５６をフィルタリングし、変調器１７０は、フィルタリングされたポンプ光波を第１のデータで変調し、変調器の出力に結合された光ファイバ（図１６に示さず）は、変調されたポンプ光波を第１のデータの復調及び復元のために遠隔受信機に伝送する。
【００８１】
同様に、任意追加的であってもよいフィルタ１６８は、ストークス光波１８０をフィルタリングし、変調器１７２は、フィルタリングされたストークス光波を第２のデータで変調し、変調器１７２の出力に結合された光ファイバ（図１６に示さず。変調されたポンプ光波を搬送するのと同じ光ファイバとすることができる）は、変調されたストークス波を第２のデータの復調及び復元のために遠隔受信機に伝送する。
【００８２】
リング共振器１５４とバス導波路１５６の間に１つ以上の金属隔離領域１５７を含めることは、共振器とバス導波路との間のクロストークを低減し、したがって、１つ以上の金属隔離領域がない通信アセンブリのバージョンと比較して、通信アセンブリ１５０の精度及び忠実度を増大させる。
【００８３】
図１６を参照すると、光通信アセンブリ１５０の代替的な実施形態が企図されている。例えば、リング共振器１５４及びバス導波路１５６のＦＷＨＭブリルアン帯域幅が十分に広い場合、ストークス波１８０は、リング共振器及びバス導波路のそれぞれの光共振周波数で１つ以上の追加のストークス波を生じさせることができ、これらの１つ以上の追加のストークス波は、１つ以上の追加の搬送波として使用することができる。変調器１７０及び１７２が各搬送波を異なるデータで変調することができるように（上記のように、１つのポンプ光波１７８のみ及び１つのストークス波１８０のみで。フィルタ１６６及び１６８は光通信アセンブリ１５０から省略してもよい）、フィルタ１６６及び１６８は、異なる搬送波を隔離することができる。更に、光通信アセンブリ１５０は、図１６から省略された１つ以上の追加コンポーネント（例えば、マルチプレクサ、デマルチプレクサ、光カプラ）を含むことができ、図１５に関連して上記した１つ以上のコンポーネントを省略することができる。その上、図１〜１５及び図１７〜１８に関連して記載した１つ以上の実施形態は、光アセンブリ１５０に適用可能であり得る。
【００８４】
図１７は、少なくとも１つの光学デバイスが少なくとも一対の隣接する光導波路を含み、少なくとも１つの金属隔離領域１９３が導波路間のクロストークを低減するために少なくとも一対の隣接する光導波路間に配置されている一実施形態による、図１５のＰＤＨループ１１０及び図１６の光通信アセンブリ１５０などの１つ以上の光学デバイス１９２を組み込んだシステム１９０の図である。例えば、少なくとも１つの金属隔離領域１９３の各々は、図１の金属隔離領域１６又は図８の金属隔離領域６３と同様であってもよいし、同じであってもよい。
【００８５】
システム１９０は、例えば、航空機、宇宙船、船舶、ドローン、又は陸上車両などの有人又は無人の車両であり得、１つ以上のサブシステム１９４（図１７ではただ１つのサブシステムが示されている）を含む。
【００８６】
１つ以上のサブシステム１９４は、例えば、ナビゲーションサブシステム、通信サブシステム、操舵サブシステム、又は推進サブシステムであり得、１つ以上の光集積回路１９６を含む（図１７ではただ１つの集積回路が示されている）。光集積回路１９６の例としては、ＩＣ、ＩＰ、及びＲＦＯＧが挙げられる。
【００８７】
１つ以上の集積回路１９６のうちの少なくとも１つは、光学コンポーネント（例えば、導波路、レーザ）又は光学及び電子コンポーネント（例えば、トランジスタ）の両方を含み、１つ以上の光学デバイス１９２を含む。
【００８８】
１つ以上の光学デバイス１９２は、例えば、図１５のＰＤＨループ１１０、図１６の光通信アセンブリ１５０、又は光ジャイロスコープであり得、一対以上の隣接する導波路（図１７に図示せず）又は導波路部分と、少なくとも１つの金属隔離領域を欠く同様の光学構造体と比較して隣接する導波路又は導波路部分間のクロストークを低減するように少なくとも一対の隣接する導波路若しくは導波路部分間に配置されているか又は別様に位置決めされている少なくとも１つの金属隔離領域１９３と、を含む。
【００８９】
依然として図１７を参照すると、システム１９０の代替的な実施形態が企図されている。例えば、図１〜１６に関連して記載した１つ以上の実施形態は、システム１９０に適用可能であり得る。
【００９０】
以上から、例示の目的のために具体的な実施形態が記載されてきたが、本開示の趣旨及び範囲から逸脱することなく、様々な変更を行うことができることが理解されるであろう。更に、特定の実施形態において代替品が開示されている場合、この代替物は、明確に言明されていない場合でさえ、他の実施形態にも当てはまり得る。その上、上記のコンポーネントは、１つ以上のＩＣ／ＩＰ／ＲＦＯＧを形成するために単一又は複数の集積回路（ＩＣ）、集積フォトニック（ＩＰ）ダイ、又は無線周波数オーバーガラス（ＲＦＯＧ）ダイ上に配置されてもよく、これらの１つ以上のＩＣ／ＩＰ／ＲＦＯＧは、１つ以上の他のＩＣ／ＩＰ／ＲＦＯＧに結合されてもよい。更に、記載の装置又はシステムの１つ以上のコンポーネントは、明瞭性又は別の理由のために記載から省略されていることがある。その上、明細書に含められている記載の装置又はシステムの１つ以上のコンポーネントは、装置又はシステムから省略されてもよい。
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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【図５】
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【図６】
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【図７】
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【図８】
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【図９】
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【図１０】
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【図１１】
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【図１２】
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【図１３】
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【図１４】
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【図１５】
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【図１６】
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【図１７】
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【外国語明細書】
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