(57)【要約】【課題】光の全反射を与えるエシェル格子を使った光学デバイスを提供する。【解決手段】本開示の実施形態は、光を伝搬させる半導体層と、前記半導体層内部に配置されたミラーであって、一つまたは複数の入力導波路によって入力された伝搬する光を、一つまたは複数の出力導波路によって受領されるよう実質的に全反射する、エシェル格子反射表面を有するミラーとを有する光学デバイスのための技法および構成に向けられる。導波路は、ミラー反射表面に対するある決定された角度のもとで半導体層内に配置されてもよい。ミラーによる光の実質的な全反射を提供するために、前記決定された角度は、界面に対応する全反射角以上であってもよい。ミラーは、ミラー反射表面を有する半導体層と、該ミラーを埋める、誘電体のような別の媒質との界面によって形成されてもよい。他の実施形態が記述および／または特許請求される。【選択図】図１
2017524966.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
少なくとも一つの光源からの光を伝搬させる半導体層と；
前記半導体層の内部に配置され、前記の伝搬する光を反射および再合焦するエシェル格子反射表面を有するミラーと；
前記の伝搬する光を前記ミラー上に空間的に分散させる、前記半導体層内部に配置された少なくとも一つの入力光学導波路と；
前記ミラーによって反射された光の少なくとも一部を受領する、前記半導体層内部に配置された少なくとも一つの出力光学導波路とを有しており、
前記入力光学導波路および前記出力光学導波路が、前記ミラーによる光の実質的な全反射を提供するよう、前記ミラー反射表面に対してある決定された角度で配置されている、
光学装置。
【請求項２】
前記ミラーが前記半導体層内に配置された溝内に形成されている、請求項１記載の光学装置。
【請求項３】
前記ミラー反射表面が、前記溝の少なくとも一つの面にエッチングされている、請求項２記載の光学装置。
【請求項４】
前記溝が、前記半導体層より低い屈折率をもつ媒質で満たされており、それにより前記半導体層と前記媒質との界面によって形成される前記ミラーによる光の前記実質的な全反射を提供する、請求項３記載の光学装置。
【請求項５】
前記決定された角度が、前記半導体層と前記媒質との前記界面に対応する全反射角以上である、請求項４記載の光学装置。
【請求項６】
前記媒質が誘電体材料を含む、請求項５記載の光学装置。
【請求項７】
前記半導体層がシリコン（Si）または他のシリコン・ベースの材料を含み、前記誘電体材料が二酸化シリコン（SiO2）、窒化シリコン（Si3N4）、三酸化アルミニウム（Al2O3）または二酸化ハフニウム（HfO2）のうちの少なくとも一つから選択される、請求項６記載の光学装置。
【請求項８】
前記反射表面が前記溝の少なくとも一つの面に配置され、前記反射表面のまわりに配置された複数の線形のまたは曲がったマイクロミラーを有する実質的に非線形な形状をもつ、請求項３記載の光学装置。
【請求項９】
基板と；
前記基板の上方に配置された埋め込み酸化物（BOX）層であって、前記半導体層は前記BOX層の上に配置される、埋め込み酸化物層と；
前記半導体層内部を伝搬する光を閉じ込めるよう前記半導体層の上方に配置された誘電体層とを有しており、
前記溝は、前記誘電体層を通って前記半導体層まで延びる、
請求項２記載の光学装置。
【請求項１０】
前記少なくとも一つの光源が当該光学装置と光学的に結合されており、レーザーを有する、請求項１記載の光学装置。
【請求項１１】
前記入力導波路および前記出力導波路が、前記半導体層内部にエッチングされたうねを有する、請求項１記載の光学装置。
【請求項１２】
前記入力導波路および前記出力導波路が、前記光源からの光を受領するそれぞれの第一の端部と、受領した光を前記ミラー上に合焦する第二の端部とを有しており、前記第二の端部は、前記ミラーの前記反射表面からそれぞれの決定された距離内に配置されている、請求項１１記載の光学装置。
【請求項１３】
前記少なくとも一つの入力導波路が二つ以上の導波路を有し、各入力導波路がある決定された波長に対応し、前記少なくとも一つの出力導波路が一つの導波路を有し、当該光学装置がマルチプレクサをなす、請求項１ないし１２のうちいずれか一項記載の光学装置。
【請求項１４】
前記少なくとも一つの出力導波路が二つ以上の導波路を有し、各出力導波路がある決定された波長に対応し、前記少なくとも一つの入力導波路が一つの導波路を有し、当該光学装置がデマルチプレクサをなす、請求項１ないし１２のうちいずれか一項記載の光学装置。
【請求項１５】
少なくとも一つの光学装置を有する光通信システムであって、前記光学装置は：
少なくとも一つの光源からの光を伝搬させる半導体層と；
前記半導体層の内部に配置され、前記の伝搬する光を反射および再合焦するエシェル格子反射表面を有するミラーと；
前記の伝搬する光を前記ミラーに向ける、前記半導体層内部に配置された少なくとも一つの入力光学導波路と；
前記ミラーによって反射された光の少なくとも一部を受領する、前記半導体層内部に配置された少なくとも一つの出力光学導波路とを有しており、
前記入力光学導波路および前記出力光学導波路が、前記ミラーによる光の実質的な全反射を提供するよう、前記ミラー反射表面に対してある決定された角度で配置されている、
光通信システム。
【請求項１６】
前記光学装置を含む光送信器をさらに有しており、前記少なくとも一つの入力導波路は二つ以上の導波路を有し、各入力導波路はある決定された波長に対応し、前記少なくとも一つの出力導波路は一つの導波路を有し、前記光学装置はマルチプレクサをなす、請求項１５記載の光通信システム。
【請求項１７】
前記光学装置を含む光受信器をさらに有しており、前記少なくとも一つの出力導波路は二つ以上の導波路を有し、各出力導波路はある決定された波長に対応し、前記少なくとも一つの入力導波路は一つの導波路を有し、前記光学装置はデマルチプレクサをなす、請求項１５記載の光通信システム。
【請求項１８】
前記ミラーが前記半導体層内に配置された溝内に形成されており、前記溝は、前記ミラーによる光の前記実質的な全反射を提供するよう、前記半導体層より低い屈折率をもつ誘電体で満たされており、暗記反射表面は、前記溝の少なくとも一つの面に配置された複数の線形のまたは曲がったマイクロミラーを有する、請求項１５ないし１７のうちいずれか一項記載の光通信システム。
【請求項１９】
半導体層を提供する段階と；
前記半導体層の内部に溝を配置する段階と；
前記半導体層を通じて伝搬する光を反射するミラーをなすよう、前記溝の面にエシェル格子反射表面をエッチングする段階と；
前記の伝搬する光を前記ミラーに向ける少なくとも一つの入力光学導波路と、前記半導体層の内部で前記ミラーによって反射された光の少なくとも一部分を受領する少なくとも一つの出力光学導波路とを、前記ミラーによる実質的な全反射を提供するよう、前記ミラー反射表面に対してある決定された角度で配置する段階とを含む、
方法。
【請求項２０】
半導体層を提供する段階が：
基板を提供する段階と；
前記基板の上方に埋め込み酸化物（BOX）層を配置する段階と；
前記半導体層を前記BOX層の上に配置する段階とを含む、
請求項１９記載の方法。
【請求項２１】
前記半導体層内部を伝搬する光を閉じ込めるよう前記半導体層の上方に誘電体層を配置する段階をさらに含み、前記溝を配置することは、前記溝を前記誘電体層を通って延ばすことを含む、請求項２０記載の方法。
【請求項２２】
エシェル格子反射表面をエッチングしたのち、前記ミラーによる前記実質的な全反射を提供するよう、前記半導体層より低い屈折率をもつ誘電体材料で前記溝を埋める段階をさらに含む、
請求項２１記載の方法。
【請求項２３】
前記決定された角度が、前記半導体層と前記誘電体層との間の全反射角以上である、請求項２２記載の方法。
【請求項２４】
エシェル格子反射表面をエッチングする段階が：
前記反射表面のハードマスクとともに前記誘電体層の上にフォトレジスト層を配置し；
前記ハードマスクを使って前記半導体層をドライエッチングして前記反射表面を生成することを含む、
請求項２１記載の方法。
【請求項２５】
エシェル格子反射表面をエッチングする段階がさらに：
前記半導体層の内部に形成された前記溝の少なくとも一つの面に複数の線形のまたは曲がったマイクロミラーをエッチングすることを含む、
請求項２４記載の方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
関連出願への相互参照
本願は2014年7月17日に出願された「光の全反射を与えるエシェル格子を使った光学デバイス」と題する米国特許出願第14/334,260号の優先権を主張するものである。同出願の開示全体はここに参照によってその全体において組み込まれる。
【０００２】
分野
本開示の実施形態は概括的には光電子工学に関し、より詳細には、内部全反射の原理に基づきシリコン・オン・インシュレーター・プラットフォーム上に実装されるエシェル格子を使った光学デバイス（たとえばマルチプレクサまたはデマルチプレクサ）のための技法および構成に関する。
【背景技術】
【０００３】
エシェル格子技術に基づく光多重化または多重分離デバイスは、光信号の多重化または多重分離を実現するために使われてきた。そのようなデバイスにおける格子表面の反射率を増し、よって光学損失を減じるために、いくつかの手法が実装されうる。たとえば、反射率を高めるために、格子表面上に金属が堆積されてもよい。別の例では、分布ブラッグ反射器（DBR:  distributed  Bragg  reflector）ミラーが格子表面の背後に製作されてもよい。さらに別の例では、まっすぐな格子面が、格子表面においてコーナーミラー構造によって置換されてもよい。
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００４】
しかしながら、これらまたは同様の手法は、製作の観点からは実装するのが難しいことがあり、実装の不正確さおよび集積問題を引き起こしうる。その結果、反射率の増大は不十分になりうる。
【図面の簡単な説明】
【０００５】
実施形態は、付属の図面との関連で以下の詳細な説明によって容易に理解されるであろう。本稿の記述を容易にするために、同様の参照符号は同様の構造要素を示す。実施形態は、付属の図面の図において、限定ではなく例として、示される。
【図１】いくつかの実施形態に基づく、光の全反射を与えるよう構成されたエシェル格子を有するミラーをもつマルチプレクサおよび／またはデマルチプレクサを含みうる光電子工学システムのブロック図である。
【図２】いくつかの実施形態に基づく、集積されたフォトニック・リンクとしての光電子工学システムの例示的な実装である。
【図３】いくつかの実施形態に基づく、光の全反射を与えるよう構成されたエシェル格子表面をもつミラーを有する光学デバイスの例示的な上面図である。
【図４】いくつかの実施形態に基づく、光の全反射を与えるよう構成されたエシェル格子表面をもつミラーを有する例示的な光学デバイスの三次元図である。
【図５】いくつかの実施形態に基づく、光の全反射を与えるよう構成されたエシェル格子表面をもつミラーを有する例示的な光学デバイスにおける導波路の配向のさまざまな実施形態を示す図の一つである。
【図６】いくつかの実施形態に基づく、光の全反射を与えるよう構成されたエシェル格子表面をもつミラーを有する例示的な光学デバイスにおける導波路の配向のさまざまな実施形態を示す図の一つである。
【図７】いくつかの実施形態に基づく、光の全反射を与えるよう構成されたエシェル格子表面をもつミラーを有する例示的な光学デバイスの一部の拡大された三次元図を示す写真画像である。
【図８】いくつかの実施形態に基づく、光の実質的な全反射を与えエシェル格子ミラーをもって構成された例示的な光学デバイスの断面側面図を概略的に示す図であって、光学デバイス構造の形成の種々の段階を示す図の一つである。
【図９】いくつかの実施形態に基づく、光の実質的な全反射を与えエシェル格子ミラーをもって構成された例示的な光学デバイスの断面側面図を概略的に示す図であって、光学デバイス構造の形成の種々の段階を示す図の一つである。
【図１０】いくつかの実施形態に基づく、光の実質的な全反射を与えエシェル格子ミラーをもって構成された例示的な光学デバイスの断面側面図を概略的に示す図であって、光学デバイス構造の形成の種々の段階を示す図の一つである。
【図１１】いくつかの実施形態に基づく、光の実質的な全反射を与えエシェル格子ミラーをもって構成された例示的な光学デバイスの断面側面図を概略的に示す図であって、光学デバイス構造の形成の種々の段階を示す図の一つである。
【図１２】いくつかの実施形態に基づく、光の実質的な全反射を与えエシェル格子ミラーをもって構成された例示的な光学デバイスの断面側面図を概略的に示す図であって、光学デバイス構造の形成の種々の段階を示す図の一つである。
【図１３】いくつかの実施形態に基づく、光の実質的な全反射を与えエシェル格子ミラーをもって構成された例示的な光学デバイスの断面側面図を概略的に示す図であって、光学デバイス構造の形成の種々の段階を示す図の一つである。
【図１４】いくつかの実施形態に基づく、半導体‐絶縁体‐半導体構造を使う、光の実質的な全反射を与えよう構成されたエシェル格子表面をもつミラーを有する光学デバイスを製作するプロセスの流れ図である。
【図１５】さまざまな実施形態に基づく、前記エシェル格子ミラーをもつ前記マルチプレクサを有する送信器および／または前記ミラーをもつ前記デマルチプレクサを有する受信器のような光電子工学システムのさまざまなコンポーネントと一緒に使うのに好適な例示的なコンピューティング装置を示す図である。
【発明を実施するための形態】
【０００６】
本開示の実施形態は、少なくとも一つの光源からの光を伝搬させる半導体層と、前記半導体層内部に配置されたミラーであって、一つまたは複数の入力導波路によって入力された伝搬する光を、前記半導体層内部に配置された一つまたは複数の出力導波路によって受領されるよう実質的に全反射する、エシェル格子反射表面を有するミラーとを有する光学デバイスのための技法および構成を記述する。ミラーは、前記層内に配置された溝内の前記半導体層の内部に形成されてもよい。ミラーは、前記ミラー反射表面を有する前記半導体層と、前記溝を埋め、前記半導体層より低い屈折率を有していてもよい別の媒質（たとえば空気または誘電体材料）との二つの媒質の界面によって形成されて、該ミラーによる光の実質的な全反射を提供してもよい。入力導波路および出力導波路は、ミラーによる光の実質的な全反射を提供するよう、前記ミラー反射表面に対するある決定された角度のもとで前記半導体層内に配置されてもよい。実質的な全反射を可能にするために、前記半導体層内部にそれらの導波路を配置する前記決定された角度は、前記二つの媒質の界面に対応する全反射角以上であってもよい。本光学デバイスは、前記ミラー反射表面のエシェル格子効果のため、マルチプレクサまたはデマルチプレクサをなしうる。
【０００７】
以下の記述では、例示的な実装のさまざまな側面が、自分の仕事の実質を他の当業者に伝えるために当業者が一般的に用いる用語を使って記述される。しかしながら、本開示の実施形態が記載される側面の一部のみを用いて実施されてもよいことは当業者には明白であろう。説明の目的のため、例示的な実装の十全な理解を与えるために、個別的な数、材料および構成が記載されるが、本開示の実施形態はそうした個別的な詳細なしで実施されてもよいことは当業者には明白であろう。他方では、例示的実装を埋没させないためによく知られた特徴は省略または単純化される。
【０００８】
以下の詳細な説明において、詳細な説明の一部をなす付属の図面が参照される。同様の参照符号は全体を通じて同様の部分を指す。図面では、本開示の主題が実施されうる実施形態が例として示される。本開示の範囲から外れることなく他の実施形態が利用されてもよく、構造的または論理的変化が加えられてもよいことは理解される。したがって、以下の詳細な説明は、限定する意味で解釈されるものではなく、実施形態の範囲は付属の請求項およびその等価物によって定義される。
【０００９】
本開示の目的のためには、「Aおよび／またはB」は（A）、（B）または（AおよびB）を意味する。本開示の目的のためには、「A、Bおよび／またはC」は（A）、（B）、（C）、（AおよびB）、（AおよびC）、（BおよびC）または（A、BおよびC）を意味する。
【００１０】
本記述は、上／下、内／外、上方／下方などといった、視点に基づく記述を使うことがある。そのような記述は単に議論を容易にするために使われているのであって、本稿に記載される実施形態の応用をいかなる特定の配位に制約することも意図されていない。
【００１１】
本稿は「ある実施形態では」または「諸実施形態において」という句を使うことがある。これはそれぞれ、同じまたは異なる実施形態の一つまたは複数を指しうる。さらに、「有する」、「含む」、「備える」などの用語は、本開示の実施形態に関して使われるところでは、同義である。
【００１２】
「と結合される」という用語およびその派生形が本稿で使われることがある。「結合される」は次のうちの一つまたは複数を意味しうる。「結合される」は、二つ以上の要素が直接、物理的または電気的に接触していることを意味することがある。しかしながら、「結合される」は、二つ以上の要素が互いに間接的に接触しているが、それでも互いと協働または相互作用することを意味することもあり、互いと結合されていると言われる要素の間に一つまたは複数の他の要素が結合または接続されていることを意味することもある。用語「直接結合される」は、二つ以上の要素が直接接触していることを意味しうる。
【００１３】
さまざまな実施形態において、「第二の層上に形成された、堆積されたまたは他の仕方で配置された第一の層」という句は、第一の層が第二の層の上に形成されている、堆積されている、成長されている、接合されているまたは他の仕方で配置されていることを意味しうる。第一の層の少なくとも一部は第二の層の少なくとも一部と直接接触（たとえば、直接的な物理的および／または電気的接触）または間接的に接触（たとえば、第一の層と第二の層の間に一つまたは複数の他の層をもつ）していてもよい。
【００１４】
本稿での用法では、「モジュール」という用語は、特定用途向け集積回路（ASIC）、電子回路、プロセッサ（共有される、専用のまたはグループ）および／またはメモリ（共有される、専用のまたはグループ）であって一つまたは複数のソフトウェアまたはファームウェア・プログラム、組み合わせ論理回路および／または所望される機能を提供する他の好適なコンポーネントを指してもよく、その一部であってもよく、あるいはそれを含んでいてもよい。
【００１５】
図１は、いくつかの実施形態に基づく、光の全反射を与えるよう構成されたエシェル格子を有するミラーをもつマルチプレクサおよび／またはデマルチプレクサを含みうる光電子工学システム１００のブロック図である。光電子工学システム１００は、光ファイバーを介して、たとえばデータ・センター内のラック間で、あるいはデータ記憶施設、データ・センターなどの間で長距離を、データ信号で変調された光信号を伝送するために使われてもよい。
【００１６】
光電子工学システム１００は、送信器１０２のような光学デバイス（たとえばフォトニック・チップ）を含んでいてもよい。送信器１０２は、それぞれの変調器１０６に光信号１１８（たとえば一定光強度の信号）を与える一つまたは複数の光源（たとえばレーザー・デバイス）１０４を含んでいてもよい。変調器１０６は入力光を送信されるべきデータ信号に従って変調する。光源１０４および対応する変調器１０６の各組み合わせは、通信チャネル１１０、１１２、１１４をなしてもよい。三つの通信チャネルが示されているものの、たとえば所望されるデータ伝送レートを提供するために、より少数または複数のより多くの通信チャネルが１０２のような送信器において使われてもよい。変調器１０６は変調された光信号１２０を、本稿に記載されるような光の実質的な全反射を与えるエシェル格子をもつミラー１５０を有するマルチプレクサ１２４に出力してもよい。同様に、通信チャネル１１２、１１４は変調された信号１２１、１２３をマルチプレクサ１２４に出力してもよい。通信チャネル１１０、１１２および１１４からの多重化された信号１２０、１２１、１２３は、組み合わされた信号１２２として光学モード変換器（たとえばカプラ）１２６に入力されてもよい。
【００１７】
光学モード変換器１２６は、フォトニック・チップ上のミラー１５０をもつマルチプレクサ１２４から光通信チャネル（たとえば光ファイバー・ケーブル）１３０へのインターフェースを提供してもよく、組み合わされた光信号１２７を、受信器１３４によって受信されるよう、光通信チャネル１３０に転送するよう構成されている。諸実施形態において、受信器１３４は、本稿に記載されるような光の実質的な全反射を与えるエシェル格子をもつミラー１５０を有するデマルチプレクサ１３６を含んでいてもよい。デマルチプレクサ１３６は、本稿に記載される技法に従って信号１２７を複数の信号１３８に多重分離するよう構成されていてもよい。
【００１８】
図２は、いくつかの実施形態に基づく、集積されたフォトニック・リンク２００としての図１の光電子工学システムの例示的な実装である。上記のシステム１００と同様に、リンク２００は送信器１０２および受信器１３４を含んでいてもよい。送信器１０２は、複数のレーザー１０４と、変調器１０６および分割器２０４を有する導波路２０２とを含んでいてもよい。レーザー１０４によって生成される光信号は導波路２０２および分割器２０４を通じて、複数の入力導波路２０６をもつマルチプレクサ１２４のミラー１５０に、各導波路２０６の波長に応じて提供されうる。ミラー１５０は、異なる波長の光信号を実質的に全反射してもよく、ミラーのエシェル格子効果のためそれらの信号を組み合わせてもよい。出力導波路２０８は、組み合わされた光信号を受領し、該光信号を光学モード変換器１２６に送信してもよい。光学モード変換器１２６は、組み合わされた光信号から変換された光信号１２７を受信器１３４に提供してもよい。受信器１３４の光学モード変化器２２６によって変換されるためである。次いで、変換された光信号は、入力導波路２１０を介してミラー１５０をもつデマルチプレクサ１３６に入力されてもよい。ミラー１５０は光信号を実質的に全反射してもよく、該光信号は、ミラー１５０のエシェル格子効果のため、波長によって分割されてもよい。信号の分割された諸部分は、複数の出力導波路２１２によって、それらの導波路２１２の対応する波長に従って受領されてもよい。出力信号の諸部分は、所望に応じてさらに処理するために、出力導波路２１２を介して光検出器２１４に提供されてもよい。光の実質的な全反射を与えるエシェル格子表面をもつミラー１５０を有するマルチプレクサ１２４またはデマルチプレクサ１３６のさまざまな実施形態について、下記でより詳細に述べる。
【００１９】
図３は、いくつかの実施形態に基づく、光の全反射を与えるよう構成されたエシェル格子表面をもつミラーを有する光学デバイス３００の例示的な上面図である。１２４のようなマルチプレクサまたは１３６のようなデマルチプレクサは、図３を参照して記述される実施形態に従って実装されてもよいことは理解されるであろう。簡単のため、図３に示した光学デバイスはデマルチプレクサをなす。
【００２０】
いくつかの実施形態では、光学デバイス３００は、シリコン・オン・インシュレーター（SOI:  silicon-on-insulator）プラットフォーム上に形成されてもよい。よって、光学デバイス３００は、半導体層（たとえばシリコンを有する）３０２または他のシリコン・ベースの材料で形成されてもよい。たとえば、いくつかの実施形態では、半導体層３０２は高屈折率の導波路プラットフォーム上に設けられてもよい。たとえば、Si3N3導波路‐埋め込み酸化物（BOX:  buried  oxide）‐Si基板またはSiON導波路‐BOX‐Si基板である。光学デバイスは、半導体層３０２内部に配置され、半導体層３０２内部を伝搬する光を反射するエシェル格子反射表面３０６を有するミラー３０４を含んでいてもよい。光学デバイス３００は、（たとえば図８〜図１３を参照して述べるように半導体層３０２を誘電体層の間にはさむことによって）半導体層３０２内部を伝搬する光が垂直方向に閉じ込められうるよう構成されていてもよい。ミラー３０４は、後述するように、半導体層３０２内に配置された溝内に形成されてもよい。
【００２１】
ミラー３０４の反射表面３０６は、ミラー３０６の実質的に非線形な形状の（たとえば曲がった）表面上に配置された、複数の線形のまたは曲がったマイクロミラーを有していて、ミラー３０４に向けられた光について強め合う干渉を提供してもよい。格子は、ローランド円または楕円のようなさまざまな合焦幾何構成を使って構築されてもよい。ローランド円では、マイクロミラー中心が円の周のまわりに位置されてもよい。楕円配置では、マイクロミラー中心は、格子の式に基づいて決定されてもよい。
【００２２】
ミラー３０４は、ミラー反射表面３０６を有する半導体層３０２と、ミラー３０４が形成されうる溝を埋めてもよい別の媒質（たとえば空気または誘電体材料）という二つの媒質の界面によって形成されてもよい。該別の媒質は、ミラー３０４による光の実質的な全反射を与えるよう、半導体層３０２より低い屈折率を有していてもよい。たとえば、半導体層３０２内に配置された溝は、誘電体材料、たとえば酸化物で埋められてもよい。よって、半導体材料の屈折率は、ミラー３０４の反射表面３０６をなす誘電体材料の屈折率より大きくてもよく、入力導波路３１０によってミラー３０４に向けられた光３１６の実質的な全反射（TIR:  total  internal  reflection）を与える。
【００２３】
光３１６がある媒質（たとえば半導体層３０２）および別の媒質（たとえばミラー３０４が配置される溝を満たす誘電体材料）を有する界面に入射すると、透過および反射される光の量はフレネルの式によって決定されうる。換言すれば、半導体‐誘電体界面における反射率は、フレネルの式を使って入射角の関数として計算されうる。たとえば、半導体層３０２がシリコンを有し、誘電体材料が酸化物を有するとする。シリコンは酸化物（n酸化物＝1.45）より高い屈折率（nSi＝3.45）をもつので、フレネル計算によれば、26度以上の角度で光の実質的な全反射が起こりうる。よって、TIR角（たとえば26度）以上の角度でミラー３０４に向けられた光３１６の実質的に全量がシリコンに反射し返されうる（反射光３１８として示されている）。
【００２４】
二つの媒質の界面の間の定義されたTIR角（たとえば上記のように、半導体層３０２とミラー３０４が形成されうる溝を埋める誘電体材料との間の界面については約26度）は、半導体層３０２内部での入力導波路（単数または複数）３１０および出力導波路（単数または複数）３１２の位置の決定を許容しうる。たとえば、半導体層３０２内部の入力および出力導波路３１０および３１２の位置は、エシェル格子反射表面２０６に向けられた光３１６の入射角３１４が、二つの媒質の界面に対応する定義されたTIR角以上でありうるよう、選択されてもよい。
【００２５】
入力および出力導波路３１０および３１２は、ミラー３０４の反射表面３０６から、決定された距離３２０のところに配置されうる。よって、光３１６が入力導波路３１０から半導体層３０２に入射するとき、その光は（矢印３２１によって示されるように）シリコン・スラブ領域内で空間的に分散され、次いで（矢印３２２によって示されるように）反射表面３０６から実質的に全反射され、３１８によって示されるようにミラー３０４の反射表面３０６によって出力導波路３１２に再合焦されうる。
【００２６】
光学デバイス３００が、反射表面３０６のエシェル格子効果のためにデマルチプレクサをなす場合には、反射光３１８の諸部分は、それぞれの波長に応じて複数の出力導波路３１２によって受領されてもよい。同様に、光学デバイス３００が反射表面３０６のエシェル格子効果のためにマルチプレクサを有する場合には、反射光３１８の諸部分は、それぞれの波長に応じてミラー３０４によって受領され、出力導波路３１２中に反射されてもよい（反射光３１８によって示される）。
【００２７】
上記のように、導波路３１０、３１２の配向は、表面３０６への入射角３１４がTIRのために必要とされる臨界角より大きくなりうるように定義されうる。デバイス３００の型（たとえばマルチプレクサまたはデマルチプレクサ）に依存して、入力または出力導波路のそれぞれは（マルチプレクサにおける）入力される光または（デマルチプレクサにおける）反射される光の特定の波長に対応しうる。
【００２８】
まとめると、記載される実施形態は、上記のように形成されたミラー３０４による光の実質的な全反射を提供し、ミラー３０４の反射表面３０６上の追加的な反射材料（たとえば金属）の堆積を回避する。
【００２９】
上記のような光の実質的な全反射を与えるよう構成されたエシェル格子反射表面３０６についての設計上の考察の一つは、収差補正でありうる。用語「収差補正」は、系の合焦属性ではなく、格子の式に関しうる。ローランド幾何構成をもつエシェル格子では、大きな入射角をもってミラー３０４に向けられた光のビームは、隣接するマイクロミラーから反射された光の経路長差が格子の式を満たしうるよう、マイクロミラー位置の補正を必要としうる。楕円格子幾何構成では、格子構築において採用される方法論のため、収差補正は必要とされないことがある。入力および出力導波路は一連の楕円の焦点に置かれる。したがって、光学デバイス３００の格子の式（grating  equation）および合焦属性は、格子構築の間に調整されうる。エシェル格子は、所望されるサイズのフットプリントを有していてもよく、集積された光電子工学システム（たとえばシステム１００）をもって実装されてもよい。
【００３０】
図４は、いくつかの実施形態に基づく、光の実質的な全反射を与えるよう構成されたエシェル格子表面をもつミラーを有する例示的な光学デバイス４００の三次元図を示している。光学デバイス４００の同様の構成要素は図３への参照における同様の参照符号を付されている。図のように、光学デバイス４００は、埋め込み酸化物（BOX）層４０２の上に配置された半導体層３０２を含んでいてもよい。光学デバイス４００は、（デマルチプレクサをなす光学デバイス４００の場合）入力導波路３１０および複数の出力導波路３１２を含んでいてもよい。あくまでも例解目的で、半導体層３０２はカットアウト部分４０４を有するものとして示されている。該カットアウト部分において、入力導波路３１０によって入力された光が、ミラー３０４によって反射される前に分散され、出力導波路３１２によって受領される前にさらに分散されうる。当業者は、半導体層３０２がスラブを有していてもよく、その中で導波路３１０および３１２がエッチングされて、ミラー３０４が図３を参照して述べたように形成されてもよいことを理解するであろう。たとえば、入力および出力導波路３１０および３１２は、半導体層３０２内部にエッチングされたうねを有していてもよい。
【００３１】
ミラーのエシェル格子反射表面に対する、光学デバイスの出力／入力導波路の配向は光の損失、たとえば光学デバイスに関連する挿入損を減らすことに寄与しうる。図５および図６は、いくつかの実施形態に基づく、光の全反射を与えるよう構成されたエシェル格子表面をもつミラーを有する光学デバイスにおける導波路の配向のさまざまな実施形態を示す。図５に示されるように、諸導波路５０２はミラー５０６に対して水平の配向を有していてもよい。より特定的には、導波路５０２の端部５１０は、ミラー５０６の端部を結ぶ水平方向の軸５１２に対して実質的に等距離に配置されてもよい。
【００３２】
いくつかの実施形態では、図６に示されるように、諸導波路６０２はミラー６０６に対して角度をもった配向を有していてもよい。より特定的には、導波路６０２の端部６１０は、ミラー６０６の端部を結ぶ水平方向の軸６１２に対して異なる距離（たとえば６２０、６２２）のところに配置されてもよい。いくつかの実施形態では、図６に示される導波路の角度をもった配向は、図５に示される導波路の水平方向の配向より、低い光損失（たとえば挿入損）を与えることがある。
【００３３】
図７は、いくつかの実施形態に基づく、光の実質的に全反射を与えるよう構成されたエシェル格子表面をもつミラーを有する例示的な光学デバイスの一部分７００の拡大された三次元図を示す写真画像である。この写真画像に示されるように、部分７００は、層７０２内に配置された溝７０４をもつ半導体層７０２を含んでいてもよい。溝７０４は、本稿に記載される諸実施形態に基づくミラー７３０を形成するよう溝７０４の少なくとも一つの面７２０上に設けられるエシェル格子７０６を有していてもよい。格子７０６表面の実質的に直角のコーナーおよび実質的に垂直な側壁を達成するために、二層のハードマスク（たとえば約300ナノメートルのSi3N4および約2マイクロメートルのSiO2を有する）が、図８〜図１３を参照してより詳細に述べるように使用されてもよい。
【００３４】
溝７０４に対してTIR角以上の入射角で配置された入力導波路（単数または複数）（図示せず）から与えられる光７１６が、溝７０４において形成されたミラー７３０によって実質的に全反射されて、当該光学デバイスの所望される型に依存して光７１６の多重化または多重分離を提供する反射光７１８を形成してもよい。上記のように、溝７０４は、所望されるTIR効果を与えるために、空気または誘電体材料のような別の媒質で満たされてもよい。
【００３５】
図８〜図１３は、いくつかの実施形態に基づく、光の実質的な全反射を与えエシェル格子ミラーをもって構成された例示的な光学デバイスの断面側面図を概略的に示しており、当該光学デバイス構造を形成する種々の段階を示している。より具体的には、図８〜図１３は、いくつかの実施形態に基づく、SOIプラットフォームに基づくデバイス構造を形成するよう適応された例示的な製作動作を示している。図８〜図１３における符号は、図３を参照して述べた光学デバイス３００の構成要素のいくつかを参照している。簡単のため、複数の図に現われる当該光学デバイスの構造構成要素（たとえば当該構造の諸層）は、それが現われる最初の図において記述され、番号を付され、それがその後の図において参照される。
【００３６】
図８を参照するに、描かれているデバイス３００は、基板（たとえばシリコン基板）８０２に、基板８０２の上に配置された埋め込み酸化物（BOX）層８０４（たとえば1マイクロメートルのSiO2）を設け、BOX層８０４の上に半導体（たとえば0.2または30マイクロメートルの結晶シリコン）層３０２を堆積した後のものである。基板８０２、BOX層８０４および半導体層３０２はSOIウェーハをなしうる。
【００３７】
図９において描かれているデバイス３００は、二層のハードマスクの第一の層の堆積後のものである。この第一の層は、図３を参照して述べたエシェル格子反射表面をもつミラーおよび／または入力および出力導波路を形成するようその後、半導体層３０２をエッチングするために設けられる。ハードマスクは、半導体層３０２の上に堆積されてもよい誘電体層９０２（たとえば1マイクロメートルSiO2）において与えられてもよい。いくつかの実施形態では、誘電体層９０２は、二酸化シリコン（SiO2）、窒化シリコン（Si3N4）、三酸化アルミニウム（Al2O3）、二酸化ハフニウム（HfO2）または他の好適な材料を含んでいてもよい。半導体層３０２内部を伝搬する光は、半導体層３０２を層８０４および９０２の間にはさむことによって、垂直方向において閉じ込められてもよい。
【００３８】
図１０に描かれるデバイス３００は、誘電体層９０２の上にフォトレジスト層１００２（たとえばSi3N4）を堆積し、リソグラフィー（たとえば高解像度リソグラフィー）を使ってハードマスクをパターニングした後のものである。パターンは、誘電体層９０２中へと延びる溝１００４を定義してもよい。たとえば、溝１００４は、約2マイクロメートルの幅をもちうる。図３を参照して述べたように、ミラー３０４は溝１００４内部に形成されうる。
【００３９】
図１１に描かれるデバイス３００は、フォトレジスト層１００２をはぎ取り、半導体層３０２をドライエッチングして、半導体層３０２の内部に溝１００４を形成し、溝１００４の少なくとも一つの面にエシェル格子反射表面を形成した後のものである。半導体層３０２内部にエッチングされたミラー３０４を有する溝１００４の上面図１２００は図１２に示されている。線１２０４は、図１１において描かれる溝１００４の断面図を示す。図のように、ミラー３０４のエシェル格子反射表面３０６は、非線形的な、たとえば曲がった形を有していてもよい。
【００４０】
図１３に描かれるデバイス３００は、誘電体層９０２の上に誘電体材料１３０２（たとえば高いアスペクト比の酸化シリコンSiO2）を堆積するまたは他の仕方で配置して溝１００４を満たし、デバイス３００の表面１３０４を研磨して誘電体層９０２から誘電体材料１３０２の過剰分を除去した後のものである。
【００４１】
図１４は、いくつかの実施形態に基づく、半導体‐誘電体‐半導体構造を使う、光の全反射を与えるよう構成されたエシェル格子表面をもつミラーを有する光学デバイス（たとえば図３のデバイス３００）を製作するプロセス１４００の流れ図である。プロセス１４００は、いくつかの実施形態では、図８〜図１３との関連で述べた工程と適合しうる。
【００４２】
１４０２では、プロセス１４００は、デバイス３００を製作することおよびSOI構造を提供することに向けられた他の工程のために設けられる基板上に半導体層を形成することを含んでいてもよい。
【００４３】
１４０４では、プロセス１４００は、図１０〜図１１を参照して述べた工程と同様に、半導体層内部に溝をパターニングすることをさらに含んでいてもよい。より具体的には、プロセス１４０４は、図１０〜図１１を参照して述べた工程と同様に、光の実質的な全反射条件を満たすことを提供するような前記導波路に対する配向をもって、溝の面にエシェル格子反射表面をパターニングすることを含んでいてもよい。たとえば、溝およびエシェル格子を形成するためにハードマスクが使われてもよい。換言すれば、本プロセスは詳細には、半導体層内部に溝を配置し、溝の面にエシェル格子反射表面をエッチングして半導体層を通じて伝搬する光を反射するミラーを形成することを含んでいてもよい。
【００４４】
１４０８では、プロセス１４００はさらに、図１０〜図１１を参照して述べたように、ミラー表面に対するある決定された角度で入力および出力導波路を配置することを含んでいてもよい。
【００４５】
１４１０では、プロセス１４００はさらに、図１３を参照して述べたように、エシェル格子反射表面をエッチングしたのち、ミラーによる光の実質的な全反射を提供するよう、半導体層より低い屈折率をもつ誘電体材料のような媒質で前記溝を満たすことを含んでいてもよい。
【００４６】
１４１２では、プロセス１４００はさらに、１４０２〜１４１０において実行される工程に対して任意的、代替的または追加的に、必要に応じて他の工程を実行することを含んでいてもよい。たとえば、それらの工程は、反射表面のハードマスクをもって誘電体層の上にフォトレジスト層を配置すること、リソグラフィー・パターニングおよびハードマスク・エッチングを実施し、ハードマスクを使って半導体層をドライエッチングして反射表面を生成することおよび／または図８〜図１３を参照して述べた他の工程を含みうる。
【００４７】
上記の動作の結果として形成される光学デバイス３００（たとえばマルチプレクサまたはデマルチプレクサ）は、（当該光学デバイスの型に依存して）一つまたは複数の入力導波路を介して光源から入力される光を受領し、デバイス３００の半導体層に形成されたミラーのエシェル格子表面を使って該光を実質的に全反射して、（当該光学デバイスの型に依存して）一つまたは複数の出力導波路によって受領されて伝搬させられるようにするよう構成されていてもよい。導波路は、光の実質的な全反射を与えるよう、ミラー表面に対してある決定された角度（たとえば、ミラーをなす二つの媒質の間のTIR角以上）で半導体層において配置されてもよい。
【００４８】
図８〜図１４に関係したさまざまな動作は、特許請求される主題を理解するのに最も助けになる仕方で順に複数の離散的な動作として記述されている。しかしながら、記述の順序は、これらの動作が必ず順序依存であることを含意するものと解釈されるべきではない。本開示の実施形態は、所望に応じて構成する任意の好適なハードウェアおよび／またはソフトウェアを使ってシステム中に実装されうる。
【００４９】
図１５は、さまざまな実施形態に基づく、前記エシェル格子ミラー１５０をもつ前記マルチプレクサ１２４を有する送信器１０２および／または前記ミラー１５０をもつ前記デマルチプレクサ１３６を有する受信器１３４を含む光電子工学システム１００のような、図１のさまざまなコンポーネントと一緒に使うのに好適な例示的なコンピューティング装置１５００を示している。図のように、コンピューティング装置１５００は、一つまたは複数のプロセッサまたはプロセッサ・コア１５０２と、システム・メモリ１５０４とを含んでいてもよい。請求項を含む本願の目的のためには、用語「プロセッサ」および「プロセッサ・コア」は、文脈がそうでないことをはっきりと示すのでない限り、同義と考えられてもよい。プロセッサ１５０２は、中央処理ユニット（CPU）、マイクロプロセッサなどのような任意の型のプロセッサを含んでいてもよい。プロセッサ１５０２は、複数コアを有する集積回路、たとえばマルチコア・マイクロプロセッサとして実装されてもよい。コンピューティング装置１５００は、大容量記憶装置１５０６（たとえば、ディスケット、ハードドライブ、揮発性メモリ（たとえば、動的ランダム・アクセス・メモリ（DRAM））、コンパクトディスク読み出し専用メモリ（CD-ROM）、デジタル多用途ディスク（DVD）など）を含んでいてもよい。一般に、システム・メモリ１５０４および／または大容量記憶装置１５０６は、任意の型の一時的および／または持続的記憶であってもよく、これに限られないが、揮発性および不揮発性メモリ、光学式、磁気式および／または半導体の大容量記憶などを含みうる。揮発性メモリは、これに限られないが、静的および／または動的ランダム・アクセス・メモリを含みうる。不揮発性メモリはこれに限られないが、電気的に消去可能なプログラム可能型読み出し専用メモリ、相変化メモリ、抵抗性メモリなどを含みうる。
【００５０】
コンピューティング装置１５００はさらに、入出力（I/O）装置１５０８（ディスプレイ（たとえばタッチスクリーン・ディスプレイ）、キーボード、カーソル・コントロール、リモコン、ゲーム・コントローラ、画像捕捉装置など）および通信インターフェース１５１０（たとえば、ネットワーク・インターフェース・カード、モデム、赤外線受信器、電波受信器（たとえばブルートゥース）など）を含んでいてもよい。いくつかの実施形態では、さまざまな実施形態に基づき、通信インターフェース１５１０は、エシェル格子ミラー１５０をもつマルチプレクサ１２４を有する送信器および／また本稿に記載される該ミラー１５０をもつデマルチプレクサ１３６を有する受信器１３４を含んでいても、あるいは他の仕方でそれと結合されていてもよい。
【００５１】
通信インターフェース１５１０は、グローバル移動通信システム（GSM）、一般パケット電波サービス（GPRS）、万国移動通信システム（UTMS）、高速パケット・アクセス（HSPA）、進化型HSPA（E-HSPA）またはロングターム・エボリューション（LTE）ネットワークに従ってデバイス１５００を動作させるよう構成されていてもよい。通信チップは、GSM進化のための向上データレート（EDGE）、GSM  EDGE電波アクセス・ネットワーク（GERAN）、万国地上波電波アクセス・ネットワーク（UTRAN）または進化型UTRAN（E-UTRAN）に従って動作するよう構成されていてもよい。通信チップは、符号分割多重アクセス（CDMA）、時分割多重アクセス（TDMA）、デジタル向上コードレス遠隔通信（DECT）、エボリューション・データ最適化（EV-DO）、それらの派生物および／または3G、4G、5Gおよびそれ以上と記される他の任意の無線プロトコルに従って動作するよう構成されてもよい。通信インターフェース１５１０は、他の実施形態では、他の無線プロトコルに従って動作してもよい。
【００５２】
上記のコンピューティング装置１５００の要素は、一つまたは複数のバスを表わしうるシステム・バス１５１２を介して互いと結合されてもよい。複数バスの場合、それらは一つまたは複数のバス・ブリッジ（図示せず）によってブリッジされてもよい。これらの要素のそれぞれは、当技術分野において知られている通常の機能を実行してもよい。特に、システム・メモリ１５０４および大容量記憶装置１５０６は、図１の送信器１０２の動作のためのプログラミング命令の作業コピーおよび持続的コピーを記憶するために用いられてもよい。さまざまな要素は、プロセッサ（単数または複数）１５０２によってサポートされるアセンブラ命令またはそのような命令にコンパイルされうる高水準言語によって実装されてもよい。
【００５３】
プログラミング命令の持続的コピーが大容量記憶装置１５０６に入れられるのは、工場においてであっても、あるいはたとえばコンパクトディスク（CD）のような頒布媒体（図示せず）を通じてまたは（頒布サーバー（図示せず）から）通信インターフェース１５１０を通じてフィールドにおいてであってもよい。すなわち、前記エージェント・プログラムの実装を有する一つまたは複数の頒布媒体は、該エージェントを頒布するとともに、さまざまなコンピューティング装置をプログラムするために用いられてもよい。
【００５４】
要素１５０８、１５１０、１５１２の数、機能および／または容量は、コンピューティング装置１５００がセットトップボックスもしくはデスクトップ・コンピュータのような静的なコンピューティング装置またはタブレット・コンピューティング装置、ラップトップ・コンピュータ、ゲーム・コンソールまたはスマートフォンのようなモバイル・コンピューティング装置のどちらとして使われるかに依存して、変わりうる。それらの構成は、他のところでは知られており、よってこれ以上述べはしない。
【００５５】
諸実施形態において、メモリ１５０４は、図１および図３〜図１３を参照して述べた送信器１０２および／または受信器１３４の動作のような、実施形態の側面を実施するよう構成された計算論理１５２２を含んでいてもよい。ある実施形態について、プロセッサ１５０２の少なくとも一つが、本稿に記載される光信号の送信および受信の側面を実施するよう構成された計算論理１５２２と一緒にパッケージングされて、システム・イン・パッケージ（SiP）またはシステム・オン・チップ（SoC）を形成してもよい。
【００５６】
コンピューティング装置１５００は、上記のようにマルチプレクサ１２４および／またはデマルチプレクサ１３６を含む送信器１０２および／または受信器１３４の側面を実装するシステム１００のような光電子工学システムを含んでいたり、あるいは他の仕方でそれに関連していたりしてもよい。いくつかの実施形態では、光電子工学システム１００の少なくともいくつかのコンポーネント（たとえば送信器１０２および／または受信器１３４）は、コンピューティング装置１５００と通信上結合されていてもよく、および／またはたとえば通信インターフェース１５１０のようなコンピューティング装置１５００コンポーネントの一つまたは複数に含められてもよい。
【００５７】
さまざまな実装において、コンピューティング装置１５００は、データ・センター、ラップトップ、ネットブック、ノートブック、ウルトラブック、スマートフォン、タブレット、携帯情報端末（PDA）、ウルトラモバイルPC、携帯電話またはデジタルカメラの一つまたは複数のコンポーネントを有していてもよい。さらなる実装において、コンピューティング装置１５００はデータを処理する他のいかなる電子装置であってもよい。
【実施例】
【００５８】
さまざまな実施形態によれば、本開示は、いくつかの例を記述する。実施例１は、少なくとも一つの光源からの光を伝搬させる半導体層と；前記半導体層の内部に配置され、前記の伝搬する光を反射および再合焦するエシェル格子反射表面を有するミラーと；前記の伝搬する光を前記ミラー上に空間的に分散させる、前記半導体層内部に配置された少なくとも一つの入力光学導波路と；前記ミラーによって反射された光の少なくとも一部を受領する、前記半導体層内部に配置された少なくとも一つの出力光学導波路とを有しており、前記入力光学導波路および前記出力光学導波路が、前記ミラーによる光の実質的な全反射を提供するよう、前記ミラー反射表面に対してある決定された角度で配置されている、光学装置である。
【００５９】
実施例２は、実施例１の主題を含んでいてもよく、さらに前記ミラーが前記半導体層内に配置された溝内に形成されていることを特定する。
【００６０】
実施例３は、実施例２の主題を含んでいてもよく、さらに前記ミラー反射表面が、前記溝の少なくとも一つの面にエッチングされていることを特定する。
【００６１】
実施例４は、実施例３の主題を含んでいてもよく、さらに前記溝が、前記半導体層より低い屈折率をもつ媒質で満たされており、それにより前記半導体層と前記媒質との界面によって形成される前記ミラーによる光の前記実質的な全反射を提供することを特定する。
【００６２】
実施例５は、実施例４の主題を含んでいてもよく、さらに前記決定された角度が、前記半導体層と前記媒質との前記界面に対応する全反射角以上であることを特定する。
【００６３】
実施例６は、実施例５の主題を含んでいてもよく、さらに前記媒質が誘電体材料を含むことを特定する。
【００６４】
実施例７は、実施例６の主題を含んでいてもよく、さらに前記半導体層がシリコン（Si）または他のシリコン・ベースの材料を含み、前記誘電体材料が二酸化シリコン（SiO2）、窒化シリコン（Si3N4）、三酸化アルミニウム（Al2O3）または二酸化ハフニウム（HfO2）のうちの少なくとも一つから選択されることを特定する。
【００６５】
実施例８は、実施例３の主題を含んでいてもよく、さらに、前記反射表面が前記溝の少なくとも一つの面に配置され、前記反射表面のまわりに配置された複数の線形のまたは曲がったマイクロミラーを有する実質的に非線形な形状をもつことを特定する。
【００６６】
実施例９は、実施例２の主題を含んでいてもよく、さらに、当該光学装置が基板と；前記基板の上方に配置された埋め込み酸化物（BOX）層であって、前記半導体層は前記BOX層の上に配置される、埋め込み酸化物層と；前記半導体層内部を伝搬する光を閉じ込めるよう前記半導体層の上方に配置された誘電体層とを有しており、前記溝は、前記誘電体層を通って前記半導体層まで延びることを特定する。
【００６７】
実施例１０は、実施例１の主題を含んでいてもよく、さらに前記光源が当該光学装置と光学的に結合されており、レーザーを有することを特定する。
【００６８】
実施例１１は、実施例１の主題を含んでいてもよく、さらに前記入力導波路および前記出力導波路が、前記半導体層内部にエッチングされたうねを有することを特定する。
【００６９】
実施例１２は、実施例１１の主題を含んでいてもよく、さらに前記入力導波路および前記出力導波路が、前記光源からの光を受領するそれぞれの第一の端部と、受領した光を前記ミラー上に合焦する第二の端部とを有しており、前記第二の端部は、前記ミラーの前記反射表面からそれぞれの決定された距離内に配置されていることを特定する。
【００７０】
実施例１３は、実施例１ないし１２の主題を含んでいてもよく、さらに前記少なくとも一つの入力導波路が二つ以上の導波路を有し、各入力導波路がある決定された波長に対応し、前記少なくとも一つの出力導波路が一つの導波路を有し、当該光学装置がマルチプレクサをなすことを特定する。
【００７１】
実施例１４は、実施例１ないし１２の主題を含んでいてもよく、さらに前記少なくとも一つの出力導波路が二つ以上の導波路を有し、各出力導波路がある決定された波長に対応し、前記少なくとも一つの入力導波路が一つの導波路を有し、当該光学装置がデマルチプレクサをなすことを特定する。
【００７２】
実施例１５は、少なくとも一つの光学装置を有する光通信システムであって、前記光学装置は：少なくとも一つの光源からの光を伝搬させる半導体層と；前記半導体層の内部に配置され、前記の伝搬する光を反射および再合焦するエシェル格子反射表面を有するミラーと；前記の伝搬する光を前記ミラーに向ける、前記半導体層内部に配置された少なくとも一つの入力光学導波路と；前記ミラーによって反射された光の少なくとも一部を受領する、前記半導体層内部に配置された少なくとも一つの出力光学導波路とを有しており、前記入力光学導波路および前記出力光学導波路が、前記ミラーによる光の実質的な全反射を提供するよう、前記ミラー反射表面に対してある決定された角度で配置されている、光通信システムである。
【００７３】
実施例１６は、実施例１５の主題を含んでいてもよく、さらに、前記光学装置を含む光送信器をさらに有しており、前記少なくとも一つの入力導波路は二つ以上の導波路を有し、各入力導波路はある決定された波長に対応し、前記少なくとも一つの出力導波路は一つの導波路を有し、前記光学装置はマルチプレクサをなすことを特定する。
【００７４】
実施例１７は、実施例１５の主題を含んでいてもよく、さらに、当該システムが、前記光学装置を含む光受信器をさらに有しており、前記少なくとも一つの出力導波路は二つ以上の導波路を有し、各出力導波路はある決定された波長に対応し、前記少なくとも一つの入力導波路は一つの導波路を有し、前記光学装置はデマルチプレクサをなすことを特定する。
【００７５】
実施例１８は、実施例１５ないし１７の主題を含んでいてもよく、さらに、前記ミラーが前記半導体層内に配置された溝内に形成されており、前記溝は、前記ミラーによる光の前記実質的な全反射を提供するよう、前記半導体層より低い屈折率をもつ誘電体で満たされており、暗記反射表面は、前記溝の少なくとも一つの面に配置された複数の線形のまたは曲がったマイクロミラーを有することを特定する。
【００７６】
実施例１９は、光学装置を提供するための方法であって、半導体層を提供する段階と；前記半導体層の内部に溝を配置する段階と；前記半導体層を通じて伝搬する光を反射するミラーをなすよう、前記溝の面にエシェル格子反射表面をエッチングする段階と；前記の伝搬する光を前記ミラーに向ける少なくとも一つの入力光学導波路と、前記半導体層の内部で前記ミラーによって反射された光の少なくとも一部分を受領する少なくとも一つの出力光学導波路とを、前記ミラーによる実質的な全反射を提供するよう、前記ミラー反射表面に対してある決定された角度で配置する段階とを含む、方法である。
【００７７】
実施例２０は、実施例１９の主題を含んでいてもよく、さらに、半導体層を提供する段階が：基板を提供する段階と；前記基板の上方に埋め込み酸化物（BOX）層を配置する段階と；前記半導体層を前記BOX層の上に配置する段階とを含むことを特定する。
【００７８】
実施例２１は、実施例２０の主題を含んでいてもよく、さらに、当該方法が、前記半導体層内部を伝搬する光を閉じ込めるよう前記半導体層の上方に誘電体層を配置する段階をさらに含み、前記溝を配置することは、前記溝を前記誘電体層を通って延ばすことを含むことを特定する。
【００７９】
実施例２２は、実施例２１の主題を含んでいてもよく、さらに、当該方法が、エシェル格子反射表面をエッチングしたのち、前記ミラーによる前記実質的な全反射を提供するよう、前記半導体層より低い屈折率をもつ誘電体材料で前記溝を埋める段階をさらに含むことを特定する。
【００８０】
実施例２３は、実施例２２の主題を含んでいてもよく、さらに、前記決定された角度が、前記半導体層と前記誘電体層との間の全反射角以上であることを特定する。
【００８１】
実施例２４は、実施例２１の主題を含んでいてもよく、さらに、エシェル格子反射表面をエッチングする段階が：前記反射表面のハードマスクとともに前記誘電体層の上にフォトレジスト層を配置し；前記ハードマスクを使って前記半導体層をドライエッチングして前記反射表面を生成することを含むことを特定する。
【００８２】
実施例２５は、実施例２４の主題を含んでいてもよく、さらに、エシェル格子反射表面をエッチングする段階がさらに：前記半導体層の内部に形成された前記溝の少なくとも一つの面に複数の線形のまたは曲がったマイクロミラーをエッチングすることを含むことを特定する。
【００８３】
さまざまな実施形態は、上記で合接の形（「および」）で記載されている実施形態の代替的な（「または」）実施形態を含め上述した実施形態の任意の好適な組み合わせを含んでいてもよい（たとえば、「および」が「および／または」となってもよい）。さらに、いくつかの実施形態は、実行されたときに上記の実施形態のいずれかの動作を生じる命令が記憶された一つまたは複数の製造物（たとえば非一時的なコンピュータ可読媒体）を含んでいてもよい。さらに、いくつかの実施形態は、上記の実施形態のさまざまな動作を実行するための任意の好適な手段を有する装置またはシステムを含んでいてもよい。
【００８４】
例解される実装の上記の記述は、要約書において記述されることも含め、網羅的であることも、本開示の実施形態を開示される精密な形に限定することも意図されていない。例解の目的で本稿では個別的な実装および例が記述されているが、本開示の範囲内でさまざまな等価な修正が可能である。当業者はそのことを認識するであろう。
【００８５】
これらの修正は、上記の詳細な説明に照らして、本開示の実施形態に対してなされうる。付属の請求項で使われる用語は本開示のさまざまな実施形態を明細書および請求項において開示されている特定の実装に限定するものと解釈すべきではない。むしろ、範囲は、完全に、クレーム解釈の確立されたドクトリンに従って解釈されるべき付属の請求項によって決定される。
【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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【国際調査報告】
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