(57)【要約】オフ状態モニタリングのための、統合されたフォトダイオードを有する改良型２×１スイッチセル設計のための実施形態が提供される。実施形態では、光スイッチは、出力導波路に一緒に結合された２つの入力導波路を備える２×１マルチモード干渉計（ＭＭＩ）カプラと、入力導波路のうちの第１の導波路の縁部に結合され、出力導波路の側面の隣に位置決めされた光検出器とを備える。別の実施形態では、光チップは、相互に平行な２つの入力導波路と、２つの入力導波路に結合された出力導波路とを備える。光チップはさらに、２つの入力導波路のうちの第１の導波路に結合され、出力導波路の隣に位置決めされた光検出器と、第１の導波路から光検出器中に延びる分岐導波路とを備える。
2017514166.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
出力導波路に一緒に結合された２つの入力導波路を備える２×１マルチモード干渉計（ＭＭＩ）カプラと、
前記入力導波路のうちの第１の導波路の縁部に結合され、前記出力導波路の側面の隣に位置決めされた光検出器と
を備えることを特徴とする光スイッチ。
【請求項２】
前記２つの入力導波路のうちの第２の導波路の縁部に結合され、前記光検出器の反対側で前記出力導波路の第２の側面の隣に位置決めされた第２の光検出器をさらに備えることを特徴とする請求項１に記載の光スイッチ。
【請求項３】
前記光検出器は、ゲルマニウム光検出器であることを特徴とする請求項１に記載の光スイッチ。
【請求項４】
前記光スイッチは、前記出力導波路においてパワータップを備えないことを特徴とする請求項１に記載の光スイッチ。
【請求項５】
前記光スイッチは、前記出力導波路に結合された別の光検出器を備えないことを特徴とする請求項１に記載の光スイッチ。
【請求項６】
前記光検出器は、前記出力導波路の長さに沿って前記出力導波路からの分離が増していく先細の側面を有することを特徴とする請求項１に記載の光スイッチ。
【請求項７】
前記光検出器は、前記第１の導波路および前記光検出器の横方向の寸法よりも実質的に大きい横方向の寸法を有し、前記横方向の寸法は、前記光スイッチのオフ状態動作において前記第１の導波路から前記光検出器への光結合効率を最大限にする長さを有することを特徴とする請求項１に記載の光スイッチ。
【請求項８】
前記光検出器は、前記２×１ＭＭＩカプラと同じ平面上にあることを特徴とする請求項１に記載の光スイッチ。
【請求項９】
前記光検出器は、前記２×１ＭＭＩカプラと同じ平面におけるシリコン層の上にあることを特徴とする請求項１に記載の光スイッチ。
【請求項１０】
相互に平行な２つの入力導波路と、
前記２つの入力導波路に結合された出力導波路と、
前記２つの入力導波路のうちの第１の導波路に結合され、前記出力導波路の隣に位置決めされた光検出器と、
前記第１の導波路から前記光検出器中に延びる分岐導波路と
を備えることを特徴とする光チップ。
【請求項１１】
前記２つの入力導波路のうちの第２の導波路に結合され、前記光検出器の反対側で前記出力導波路の隣に位置決めされた第２の光検出器と、
前記第２の導波路から前記第２の光検出器中に延びる第２の分岐導波路と
をさらに備えることを特徴とする請求項１０に記載の光チップ。
【請求項１２】
前記分岐導波路は、先細であり、前記光検出器の内部でより狭い端部を有することを特徴とする請求項１０に記載の光チップ。
【請求項１３】
前記分岐導波路は、前記出力導波路に対する角度で前記光検出器中で延長されることを特徴とする請求項１０に記載の光チップ。
【請求項１４】
前記角度は、前記光チップのオフ状態動作において前記第１の導波路から前記光検出器中への光結合効率を最大限にすることを特徴とする請求項１０に記載の光チップ。
【請求項１５】
前記光検出器は、前記第１の導波路の横方向の寸法よりも実質的に大きい横方向の寸法を有することを特徴とする請求項１０に記載の光チップ。
【請求項１６】
前記光検出器は、前記出力導波路の長さに沿って前記出力導波路からの分離が増していく先細の側面を有することを特徴とする請求項１０に記載の光チップ。
【請求項１７】
光スイッチを作製する方法であって、
出力導波路に一緒に結合された２つの入力導波路を備える２×１マルチモード干渉計（ＭＭＩ）カプラを、リソグラフィプロセスを使用して基板上に形成するステップと、
前記入力導波路のうちの第１の導波路の縁部に隣接する光検出器を、前記出力導波路の側面の隣に形成するステップと
を含むことを特徴とする方法。
【請求項１８】
前記第１の導波路から前記光検出器中に延びる分岐導波路を形成するステップをさらに含むことを特徴とする請求項１７に記載の方法。
【請求項１９】
前記２つの入力導波路のうちの第２の導波路の縁部に結合された第２の光検出器を、前記光検出器の反対側で前記出力導波路の第２の側面の隣に形成するステップと、
前記第２の導波路から前記第２の光検出器中に延びる第２の分岐導波路を形成するステップと
をさらに含むことを特徴とする請求項１７に記載の方法。
【請求項２０】
前記光検出器は、前記リソグラフィプロセスを使用して前記基板上に形成されることを特徴とする請求項１７に記載の方法。
【請求項２１】
前記形成するステップは、前記２×１ＭＭＩカプラを有する平面に整合されたシリコン層の上にゲルマニウム層を成長させるステップを含むことを特徴とする請求項１７に記載の方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、光スイッチに関し、特定の実施形態では、２×１光スイッチのオフ状態モニタリングのための、統合されたフォトダイオードを有する２×１マルチモード干渉計（ＭＭＩ）のための装置および方法に関する。
【背景技術】
【０００２】
本出願は、参照により本明細書に組み込まれる、２０１４年４月４日に出願された「Ａｐｐａｒａｔｕｓ  ａｎｄ  Ｍｅｔｈｏｄ  ｆｏｒ  ２×１  ＭＭＩ  ｗｉｔｈ  Ｉｎｔｅｇｒａｔｅｄ  Ｐｈｏｔｏｄｉｏｄｅ  ｆｏｒ  Ｏｆｆ−Ｓｔａｔｅ  Ｍｏｎｉｔｏｒｉｎｇ  ｏｆ  ２×１  Ｏｐｔｉｃａｌ  Ｓｗｉｔｃｈ」という名称の米国特許非仮出願第１４／２４５，４８１号明細書に対する利益を主張するものである。
【０００３】
シリコンナノワイヤ光導波路は、コヒーレント受信機など、遠隔通信におけるフォトニックコンポーネントのためのプラットフォームとして使用される。大きいスイッチマトリクスが、この技術に関する応用として考えられているが、実現可能な製品を達成するには、いくつかの技術的困難が残る。これらの困難は、挿入損失、消光比、および閉ループスイッチ制御を含む。さらに、シリコンナノワイヤプラットフォーム中のゲルマニウム光検出器は、マルチプロジェクトウェーハを可能にする成熟レベルに達している。この開発は、スイッチマトリクス中でのモニタフォトダイオードの統合を可能にする。出力光路中のパワータップ、およびそれに続く導波路フォトダイオードの組合せが、スイッチセルの閉ループ動作を可能にする。しかし、パワータップは挿入損失に寄与し、これは、複数のスイッチ段では合計でかなりの量になる可能性がある。挿入損失のより低い、改良型の２×１ＭＭＩカプラが必要とされている。
【発明の概要】
【０００４】
実施形態によれば、光スイッチは、出力導波路に一緒に結合された２つの入力導波路を備える２×１マルチモード干渉計（ＭＭＩ）カプラと、入力導波路のうちの第１の導波路の縁部に結合され、出力導波路の側面の隣に位置決めされた光検出器とを備える。
【０００５】
別の実施形態によれば、光チップは、相互に平行な２つの入力導波路と、２つの入力導波路に結合された出力導波路とを備える。光チップはさらに、２つの入力導波路のうちの第１の導波路に結合され、出力導波路の隣に位置決めされた光検出器と、第１の導波路から光検出器へ延びる分岐導波路とを備える。
【０００６】
さらに別の実施形態によれば、光スイッチを作成するための方法であって、この方法は、出力導波路に一緒に結合された２つの入力導波路を備える２×１ＭＭＩカプラを、リソグラフィプロセスを使用して基板上に形成すること、および、入力導波路のうちの第１の導波路の縁部に隣接する光検出器を、出力導波路の側面の隣に形成することを含む。
【０００７】
上記では、後述する本発明の詳細な説明がよりよく理解され得るために、本発明の実施形態の特徴をいくぶん広範に概説した。以下では、本発明の実施形態の追加の特徴および利点について説明するが、これらの特徴および利点は、本発明の特許請求の範囲の主題を形成する。開示される概念および具体的な実施形態は、本発明の同じ目的を遂行するための他の構造またはプロセスを修正または設計するための基礎としてすぐに利用され得ることを当業者は認識されたい。また、そのような等価な構成は、添付の特許請求の範囲に記載の本発明の趣旨および範囲を逸脱しないことも、当業者は理解されたい。
【図面の簡単な説明】
【０００８】
本発明およびその利点のより完全な理解のために、次に、添付の図面と併せて以下の説明が参照される。
【図１】２×１ＭＭＩカプラを示す図である。
【図２】図１の２×１ＭＭＩカプラのスルー状態（入力が同相である）を示す図である。
【図３】図１の２×１ＭＭＩカプラのブロック状態（入力の位相がずれている）を示す図である。
【図４】統合された検出器を有する改良型２×１ＭＭＩカプラの実施形態を示す図である。
【図５】図４の改良型２×１ＭＭＩカプラのスルー状態（入力が同相である）を示す図である。
【図６】図４の改良型２×１ＭＭＩカプラのブロック状態（入力の位相がずれている）を示す図である。
【図７】統合された検出器を有する改良型２×１ＭＭＩカプラの別の実施形態を示す図である。
【図８】図７の改良型２×１ＭＭＩカプラのスルー状態（入力が同相である）を示す図である。
【図９】図７の改良型２×１ＭＭＩカプラのブロック状態（入力の位相がずれている）を示す図である。
【図１０】統合された検出器を有する改良型２×１ＭＭＩカプラを作成するための実施形態方法のフローチャートである。
【０００９】
別段の指示がない限り、異なる図中の対応する数字および記号は一般に、対応する部分を指す。図は、実施形態の関連する態様を明確に例示するために描かれており、必ずしも正確な縮尺で描かれてはいない。
【発明を実施するための形態】
【００１０】
以下、現時点で好ましい実施形態の作成および使用について詳述する。しかし、本発明が、多種多様な具体的な情況で具現化されることができる多くの適用可能な発明的概念を提供することを認識されたい。議論される具体的な実施形態は、本発明を作成および使用するための具体的な方式を例示するものに過ぎず、本発明の範囲を限定するものではない。
【００１１】
図１は、スイッチデバイスに使用することができる２×１スイッチ１００セルの設計を示す。２×１スイッチセルはまた、本明細書では、２×１マルチモード干渉計（ＭＭＩ）カプラとも呼ばれる。例えば、２×１ＭＭＩカプラ１００は、「ルートアンドセレクト（route and select）」スイッチとも呼ばれる、クロストークを低減するように設計されたスイッチトポロジにおいて使用されることが可能である。このスイッチは、スイッチの第１の半分（「ルート」半分）中の１×２スイッチセルと、スイッチの第２の半分（「セレクト」半分）において２×１スイッチセルとを使用する。２×１ＭＭＩカプラ１００は、本明細書では「ボックス」とも呼ばれる接合部１１５で１つの出力導波路１２０に合体する２つの入力導波路１１０を備える。２×１ＭＭＩカプラ１００において光学検出器（または光検出器）を含めるために、以前に使用された戦略の１つは、２×１スイッチセルの入力導波路１１０に２×２セルを結合し、２×１ＭＭＩカプラ１００の「ダンプ」ポート（例えば、出力導波路１２０にタップされる）に検出器（例えばフォトダイオード）を含めることである。２×２セルは、光信号を「ブロック（block）」状態に切り替えることを可能にし、他方の状態は、出力光の「パス（pass）」または「スルー（through）」状態である。このように、制御ループは、相補的な光信号を使用して確立されることが可能である。しかし、それらの内在的な非対称性のため、２×２カプラは、２×１カプラよりも設計および製作が難しい。
【００１２】
図２は、２×１ＭＭＩカプラ１００のスルー状態を示す。スルー状態では、カプラ２００の対応する入力導波路１１０中の光入力は同相である。この場合、入力は、実質的なエネルギー損失なしに、出力導波路１０において効率的に結合される。図３は、２×１ＭＭＩカプラ１００のブロック状態（入力の位相がずれている）を示し、ここで、２つの光入力は位相がずれている。この場合、接合部またはボックス１１５において、かなりの光散乱がある。いくらかの光は出力導波路１２０の中を通過するが、図示のように、ボックス１１５から両側でカプラ１００の外部に散乱または放射する、かなりの光エネルギーがある。この散乱損失のため、出力導波路１２０中の出力光は、実質的に低減されたエネルギーを有する。このことは、前述のように出力をタップすることにより出力光のわずかな部分をモニタリングするときに、ブロック状態の検出の精度に影響を及ぼす。ブロック状態は、本明細書ではオフ状態とも呼ばれる。
【００１３】
本明細書では、オフ状態モニタリングのための、統合されたフォトダイオードを有する改良型２×１スイッチセル設計に関する実施形態が提供される。検出器、光検出器、およびフォトダイオードという用語は、本明細書では、チップ上の統合された光学検出器を指すために交換可能に使用される。図４は、統合された検出器を有する改良型２×１ＭＭＩカプラ４００の一実施形態を示す。カプラ４００は、基板上の、シリコンおよび／または他の適切な材料、例えば他の半導体材料もしくは誘電性材料からなるものとすることができる。例えば、シリコンオンインシュレータ（ＳＯＩ）技術を使用して、カプラは、シリコン基板または誘電性キャリアの上に、二酸化ケイ素の側面／頂部／底部クラッディングで囲まれたシリコンコアを備えることができる。この設計は、１つまたは２つの検出器４３０（例えばゲルマニウムフォトダイオード）を２×１ＭＭＩカプラ４００に統合することを含む。
【００１４】
実施形態では、各検出器４３０は、図示のように、カプラ接合部またはボックス４１５の端部から、出力導波路４２０の長さに沿って出力導波路４２０の隣に延長される。この場合、検出器４３０は、カプラと同じ平面において形成される。ボックス４１５の横方向の寸法（光伝搬方向に対して）は、出力導波路４２０の横方向の寸法よりもかなり広くすることができる。検出器４３０は、出力導波路４２０が位置するボックス４１５の中心からずれている。吸収検出器４３０は、ブロック状態（オフ状態）でそうでなければ生じるであろう後方反射（検出器４３０からの）を低減するように慎重に設計されることができる（例えば、寸法および材料を選択することによって）。例えば、検出器４３０は、図示のように、それぞれの入力導波路４１０と検出器４３０との間の境界面の横方向の寸法よりも実質的に大きい横方向の寸法を有する。このことは、境界面における結合効率を改善することができる。さらに、出力導波路４２０の側面に面する検出器４３０の側面は、図示のように、出力導波路４２０の長さに沿って２つの側面間の分離を増すように先細になっている。この形状は、スルー状態で出力導波路４２０中を伝搬する光が検出器４３０中に漏れるのを防止することができる。２つの検出器４３０がボックス４１５の両側に示されているが、別の実施形態では、１つの検出器４３０のみがボックス４１５の片側で使用されてもよい。しかし、２つの検出器４３０の使用は、損失を低減し検出を改善することができる。
【００１５】
別の実施形態では、検出器４３０は、カプラ接合部またはボックス４１５に接するシリコンエクステンション層の上に形成される（例えばゲルマニウム構造として）。この場合、検出器４３０は、カプラの平面よりも上に形成される。したがって、検出器４３０は、シリコン層上のクラッディングであり、それぞれの入力導波路１１０から伝搬されるシリコン層中の光を吸収する働きをする。
【００１６】
図５は、改良型２×１ＭＭＩカプラ４００のスルー状態を示す。スルー状態では、カプラ４００の対応する入力導波路４１０中の光入力は、同相である。検出器４３０が慎重に設計されている（後方反射を最小限に抑えるように）ことから、入力は、実質的なエネルギー損失なしに、出力導波路４２０中で効率的に結合される。図３は、２×１ＭＭＩカプラ４００のブロック状態を示し、ここで、２つの光入力は位相がずれている。この場合、ボックス４１５で散乱する光は、ボックス４１５の対応する側の各検出器４３０中で吸収される。このように、散乱される光エネルギー、またはこのエネルギーの実質的な部分は、検出器４３０によって取り込まれる。検出器４３０による検出される光は、伝搬する光の総計のかなりの部分であることが可能であり、したがって効率的な検出を提供することができる（オフ状態で）。
【００１７】
図７は、統合された検出器を有する改良型２×１ＭＭＩカプラ７００の別の実施形態を示す。この設計は、１つまたは２つの検出器７３０（例えばゲルマニウム光検出器）を、カプラ接合部またはボックス７１５の端部において、２×１ＭＭＩカプラ７００に統合することを含む。ボックス７１５の横方向の寸法（光伝搬方向に対して）は、出力導波路７２０の横方向の寸法よりもかなり広くすることができる。検出器７３０は、出力導波路７２０が位置するボックス７１５の中心からずれている。この設計は、パス状態でフォトダイオード要素または検出器４３０が光の透過に対して最小限の摂動を及ぼすように行うことができる。具体的には、先細の導波路コンポーネント７２２が、出力導波路７２０からの角度で、各検出器７３０の内部でボックス７１５から外に分岐される。検出器７３０の内部で統合された先細の幾何形状は、後方反射を低減することにより、ボックス７１５から検出器７３０中への光の円滑な結合を提供する。角度は、それぞれの入力導波路７１０から検出器７３０への結合効率を改善するように選択することができる。検出器７３０と、分岐する先細の導波路コンポーネント７２２とを含めた、２×１ＭＭＩカプラ７００の種々のコンポーネントは、同じ製作プロセス（例えばリソグラフィプロセス）において製作および統合されて、カプラ７００の最終設計を単一チップ上で得る。２つの検出器７３０がボックス７１５の両側に示されているが、別の実施形態では、１つの検出器７３０のみがボックス７１５の片側で使用することができ、または、１つの先細の導波路コンポーネント７２２のみが、２つの検出器７３０のうちの一方の中で統合することができる。しかし、２つの検出器７３０中への２つの先細の導波路コンポーネント７２２の使用は、さらに損失を低減し検出を改善することができる。
【００１８】
図８は、改良型２×１ＭＭＩカプラ７００のスルー状態を示す。スルー状態では、カプラ７００の対応する入力導波路７１０中の光入力は、同相である。入力は、実質的なエネルギー損失なしに、また先細の導波路コンポーネント７２２中への実質的な漏れなしに、出力導波路４２０中で効率的に結合される。図９は、２×１ＭＭＩカプラ７００のブロック状態を示すが、ここで、２つの光入力は位相がずれている。この場合、光は、各検出器７３０中の先細の導波路コンポーネント７２２の中を通って伝搬され、それぞれの検出器７３０中で吸収される。このように、光エネルギー、またはこのエネルギーの実質的な部分は、検出器７３０によって取り込まれる。検出器７３０による検出される光は、伝搬する光の総計のかなりの部分であることが可能であり、したがって効率的な検出を提供することができる（オフ状態で）。
【００１９】
使用されない出力ポート中の別個のモニタダイオードを有する２×２スイッチセルと比較すると、上記の実施形態における２×１セル設計は、消光比および挿入損失の点で、よりよい切替え性能を有する。パワータップおよびフォトダイオードが後に続く２×１スイッチセルと比較すると、本明細書における設計は、例えばパワータップがないので、よりよい挿入損失を有する。本明細書における設計の別の利点は、ブロック状態における散乱される光が、ウェーハ平面に放射される代わりに光検出器中で吸収されることであり、このことは、ブロック状態でそうでなければ生成されるバックグラウンドノイズを低減する。さらに、ブロック状態における後方反射を減らすことが可能である。加えて、光検出器がカプラに統合される結果として、よりコンパクトなスイッチセルとなる。
【００２０】
図１０は、カプラ４００または７００など、統合された検出器を有する改良型２×１ＭＭＩカプラを作製するための、実施形態方法１０００のフローチャートである。ステップ１０１０で、露光、付着およびエッチングを含むリソグラフィプロセスを使用して、２×１ＭＭＩカプラが基板上に形成される。ステップ１０２０で、同じまたは追加のリソグラフィプロセスの一部として、１つまたは２つの光検出器が同じ基板上に形成される。光検出器は、カプラ導波路に隣接するゲルマニウム導波路として形成することができる。あるいは、各検出器は、カプラと同じ平面におけるシリコン層の上にゲルマニウムを成長させることにより形成することができる。したがって、シリコン層は、カプラからの光の一部のための導波路としての働きをし、シリコン層の上のゲルマニウム層は、このシリコン層のためのクラッディングとしての働きをする。ゲルマニウムクラッディングは、エバネッセント波結合からの光を吸収する。カプラは、例えばカプラ４００におけるように、カプラの出力導波路の両側で、入力導波路との境界面に配置される。実施形態では、カプラ７００におけるように、出力導波路の両側で、先細の導波路コンポーネントが、各検出器の内部の２つの導波路との境界面から外に分岐される。
【００２１】
本開示ではいくつかの実施形態が提供されたが、開示されるシステムおよび方法は、本開示の趣旨または範囲を逸脱することなく他の多くの具体的な形で具現化されることがあることを理解されたい。本例は、例示的であって制限的ではないと考えられるべきであり、その意図は、本明細書で与えられる詳細に限定されるべきではない。例えば、様々な要素もしくはコンポーネントが別のシステム中で組合せもしくは統合されてもよく、または、いくつかの特徴が省略されても、もしくは実装されなくてもよい。
【００２２】
加えて、様々な実施形態において個別または別個として説明および例示される技法、システム、サブシステム、および方法は、本開示の範囲を逸脱することなく、他のシステム、モジュール、技法、または方法と組合せまたは統合されてもよい。相互結合されるかもしくは直接的に結合されるものとして、または相互通信するものとして図示または考察される他のアイテム（item）は、電気的に、機械的に、または他の方法によってであろうと、何らかのインタフェース、デバイス、または中間コンポーネントを介して、間接的に結合されるかまたは通信してもよい。変更、置換、および改変の他の例は、当業者によって確認可能であり、本明細書に開示される趣旨および範囲を逸脱することなく行なうことができるであろう。
【図１】
2017514166.tif 000003
【図２】
2017514166.tif 000004
【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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【手続補正書】
【提出日】平成28年11月2日(2016.11.2)
【手続補正１】
【補正対象書類名】明細書
【補正対象項目名】００１２
【補正方法】変更
【補正の内容】
【００１２】
図２は、２×１ＭＭＩカプラ１００のスルー状態を示す。スルー状態では、カプラ１００の対応する入力導波路１１０中の光入力は同相である。この場合、入力は、実質的なエネルギー損失なしに、出力導波路１０において効率的に結合される。図３は、２×１ＭＭＩカプラ１００のブロック状態（入力の位相がずれている）を示し、ここで、２つの光入力は位相がずれている。この場合、接合部またはボックス１１５において、かなりの光散乱がある。いくらかの光は出力導波路１２０の中を通過するが、図示のように、ボックス１１５から両側でカプラ１００の外部に散乱または放射する、かなりの光エネルギーがある。この散乱損失のため、出力導波路１２０中の出力光は、実質的に低減されたエネルギーを有する。このことは、前述のように出力をタップすることにより出力光のわずかな部分をモニタリングするときに、ブロック状態の検出の精度に影響を及ぼす。ブロック状態は、本明細書ではオフ状態とも呼ばれる。
【手続補正２】
【補正対象書類名】明細書
【補正対象項目名】００１５
【補正方法】変更
【補正の内容】
【００１５】
別の実施形態では、検出器４３０は、カプラ接合部またはボックス４１５に接するシリコンエクステンション層の上に形成される（例えばゲルマニウム構造として）。この場合、検出器４３０は、カプラの平面よりも上に形成される。したがって、検出器４３０は、シリコン層上のクラッディングであり、それぞれの入力導波路４１０から伝搬されるシリコン層中の光を吸収する働きをする。
【手続補正３】
【補正対象書類名】明細書
【補正対象項目名】００１６
【補正方法】変更
【補正の内容】
【００１６】
図５は、改良型２×１ＭＭＩカプラ４００のスルー状態を示す。スルー状態では、カプラ４００の対応する入力導波路４１０中の光入力は、同相である。検出器４３０が慎重に設計されている（後方反射を最小限に抑えるように）ことから、入力は、実質的なエネルギー損失なしに、出力導波路４２０中で効率的に結合される。図６は、２×１ＭＭＩカプラ４００のブロック状態を示し、ここで、２つの光入力は位相がずれている。この場合、ボックス４１５で散乱する光は、ボックス４１５の対応する側の各検出器４３０中で吸収される。このように、散乱される光エネルギー、またはこのエネルギーの実質的な部分は、検出器４３０によって取り込まれる。検出器４３０による検出される光は、伝搬する光の総計のかなりの部分であることが可能であり、したがって効率的な検出を提供することができる（オフ状態で）。
【手続補正４】
【補正対象書類名】明細書
【補正対象項目名】００１８
【補正方法】変更
【補正の内容】
【００１８】
図８は、改良型２×１ＭＭＩカプラ７００のスルー状態を示す。スルー状態では、カプラ７００の対応する入力導波路７１０中の光入力は、同相である。入力は、実質的なエネルギー損失なしに、また先細の導波路コンポーネント７２２中への実質的な漏れなしに、出力導波路７２０中で効率的に結合される。図９は、２×１ＭＭＩカプラ７００のブロック状態を示すが、ここで、２つの光入力は位相がずれている。この場合、光は、各検出器７３０中の先細の導波路コンポーネント７２２の中を通って伝搬され、それぞれの検出器７３０中で吸収される。このように、光エネルギー、またはこのエネルギーの実質的な部分は、検出器７３０によって取り込まれる。検出器７３０による検出される光は、伝搬する光の総計のかなりの部分であることが可能であり、したがって効率的な検出を提供することができる（オフ状態で）。
【手続補正５】
【補正対象書類名】明細書
【補正対象項目名】００２０
【補正方法】変更
【補正の内容】
【００２０】
図１０は、カプラ４００または７００など、統合された検出器を有する改良型２×１ＭＭＩカプラを作製するための、実施形態方法１０００のフローチャートである。ステップ１０１０で、露光、付着およびエッチングを含むリソグラフィプロセスを使用して、２×１ＭＭＩカプラが基板上に形成される。ステップ１０２０で、同じまたは追加のリソグラフィプロセスの一部として、１つまたは２つの光検出器が同じ基板上に形成される。光検出器は、カプラ導波路に隣接するゲルマニウム導波路として形成することができる。あるいは、各検出器は、カプラと同じ平面におけるシリコン層の上にゲルマニウムを成長させることにより形成することができる。したがって、シリコン層は、カプラからの光の一部のための導波路としての働きをし、シリコン層の上のゲルマニウム層は、このシリコン層のためのクラッディングとしての働きをする。ゲルマニウムクラッディングは、エバネッセント波結合からの光を吸収する。光検出器は、例えばカプラ４００におけるように、カプラの出力導波路の両側で、入力導波路との境界面に配置される。実施形態では、カプラ７００におけるように、出力導波路の両側で、先細の導波路コンポーネントが、各検出器の内部の２つの導波路との境界面から外に分岐される。
【手続補正６】
【補正対象書類名】特許請求の範囲
【補正対象項目名】全文
【補正方法】変更
【補正の内容】
【特許請求の範囲】
【請求項１】
出力導波路に一緒に結合された２つの入力導波路を備える２×１マルチモード干渉計（ＭＭＩ）カプラと、
前記入力導波路のうちの第１の導波路の縁部に結合され、前記出力導波路の側面の隣に位置決めされた光検出器と
を備えることを特徴とする光スイッチ。
【請求項２】
前記２つの入力導波路のうちの第２の導波路の縁部に結合され、前記光検出器の反対側で前記出力導波路の第２の側面の隣に位置決めされた第２の光検出器をさらに備えることを特徴とする請求項１に記載の光スイッチ。
【請求項３】
前記光スイッチは、前記出力導波路においてパワータップを備えないことを特徴とする請求項１に記載の光スイッチ。
【請求項４】
前記光検出器は、前記出力導波路の長さに沿って前記出力導波路からの分離が増していく先細の側面を有することを特徴とする請求項１に記載の光スイッチ。
【請求項５】
前記光検出器は、前記第１の導波路および前記光検出器の横方向の寸法よりも実質的に大きい横方向の寸法を有し、前記横方向の寸法は、前記光スイッチのオフ状態動作において前記第１の導波路から前記光検出器への光結合効率を最大限にする長さを有することを特徴とする請求項１に記載の光スイッチ。
【請求項６】
相互に平行な２つの入力導波路と、
前記２つの入力導波路に結合された出力導波路と、
前記２つの入力導波路のうちの第１の導波路に結合され、前記出力導波路の隣に位置決めされた光検出器と、
前記第１の導波路から前記光検出器中に延びる分岐導波路と
を備えることを特徴とする光チップ。
【請求項７】
前記２つの入力導波路のうちの第２の導波路に結合され、前記光検出器の反対側で前記出力導波路の隣に位置決めされた第２の光検出器と、
前記第２の導波路から前記第２の光検出器中に延びる第２の分岐導波路と
をさらに備えることを特徴とする請求項６に記載の光チップ。
【請求項８】
前記分岐導波路は、先細であり、前記光検出器の内部でより狭い端部を有することを特徴とする請求項６に記載の光チップ。
【請求項９】
前記分岐導波路は、前記出力導波路に対する角度で前記光検出器中で延長されることを特徴とする請求項６に記載の光チップ。
【請求項１０】
前記光検出器は、前記第１の導波路の横方向の寸法よりも実質的に大きい横方向の寸法を有することを特徴とする請求項６に記載の光チップ。
【請求項１１】
光スイッチを作製する方法であって、
出力導波路に一緒に結合された２つの入力導波路を備える２×１マルチモード干渉計（ＭＭＩ）カプラを、リソグラフィプロセスを使用して基板上に形成するステップと、
前記入力導波路のうちの第１の導波路の縁部に隣接する光検出器を、前記出力導波路の側面の隣に形成するステップと
を含むことを特徴とする方法。
【請求項１２】
前記第１の導波路から前記光検出器中に延びる分岐導波路を形成するステップをさらに含むことを特徴とする請求項１１に記載の方法。
【請求項１３】
前記２つの入力導波路のうちの第２の導波路の縁部に結合された第２の光検出器を、前記光検出器の反対側で前記出力導波路の第２の側面の隣に形成するステップと、
前記第２の導波路から前記第２の光検出器中に延びる第２の分岐導波路を形成するステップと
をさらに含むことを特徴とする請求項１１に記載の方法。
【手続補正７】
【補正対象書類名】図面
【補正対象項目名】図４
【補正方法】変更
【補正の内容】
【図４】
2017514166.tif 000013
【手続補正８】
【補正対象書類名】図面
【補正対象項目名】図１０
【補正方法】変更
【補正の内容】
【図１０】
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【国際調査報告】
2017514166.tif 000015
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