降低損耗的諧振器制造技術

一種用于檢測電磁輻射的設備包括：襯底上的波導和至少一個諧振器；以及在每個諧振器和襯底之間的低折射率區(qū)域。所述低折射率區(qū)域的折射率比諧振器的材料的折射率小。所述低折射率區(qū)域可以是環(huán)形的，其寬度可以與回音壁諧振模式下電磁輻射集中的區(qū)域的寬度相對應。所述低折射率區(qū)域可以是襯底和諧振器之間的空氣間隙。所述設備可以是用于對電磁輻射的多個預定波長進行檢測的光譜儀。

【技術實現(xiàn)步驟摘要】
【國外來華專利技術】降低損耗的諧振器
本專利技術涉及降低諧振器中的損耗。更具體地，本專利技術涉及一種設備，所述設備包括襯底上的諧振器以及在襯底和諧振器之間的低折射率區(qū)域。
技術介紹
光譜儀用于多種應用，以便測量波長范圍內光的特性。例如，通過獲得感興趣對象的吸收或發(fā)射譜，可以將光譜儀用于成份分析。光譜內峰值的存在和位置可以指示特定元素或化合物的存在。通常將光譜儀用于光波長下的分析，也可以將光譜儀用在例如微波和無線電波長等其它波長下。通常光譜儀是相對復雜和昂貴的設備，需要以高精度控制多個移動部件的對準。例如，典型光譜儀可以將光聚焦到衍射光柵以便將入射波束分為分離波長，可以將衍射光柵旋轉到特定角度以便將特定波長的光定向至檢測器。近年來，已經(jīng)開發(fā)了基于芯片的光譜儀，所述基于芯片的光譜儀高度小型化，沒有移動部件，并且可以使用發(fā)展成熟的光刻技術來進行制作。典型的芯片光譜也也可以稱作片上光譜儀，芯片光譜儀包括:襯底，將波導以及與所述波導相耦合的多個盤式諧振器圖案化到襯底上。波導將輸入光引導至盤式諧振器。將光輸入到波導的一端，將每個諧振器排列為支持特定波長處的諧振模式，使得僅該波長的光耦合進入諧振器。每個盤式諧振器的頂部是用于檢測電流的電極，所述電流與諧振器中存在的光量成比例。因此，在每個諧振器中檢測到的電流指示了輸入光束中存在的該波長的光量。每個電極還與信號接合焊盤相連，信號接合焊盤用于將光譜儀與用于測量電流的外部設備相連接。
技術實現(xiàn)思路
根據(jù)本專利技術，提供了一種用于檢測電磁輻射的設備，所述設備包括:襯底；襯底上的至少一個諧振器，每個諧振器在電磁輻射的預定波長處進行諧振；襯底上的波導，與所述至少一個諧振器相耦合，以便將電磁輻射引導至所述至少一個盤式諧振器；以及低折射率區(qū)域，在每個諧振器和襯底之間，低折射率區(qū)域的折射率比諧振器的材料的折射率低。每個諧振器可以配置為支持回音壁諧振模式，在回音壁諧振模式預定波長的電磁輻射集中在與諧振器周長相鄰的區(qū)域內，每個諧振器的低折射率區(qū)域的寬度可以與電磁輻射集中的區(qū)域的寬度相對應。低折射率區(qū)域可以是諧振器和襯底之間的空氣間隙。所述設備還可以包括襯底上的支撐層，支撐諧振器并與空氣間隙橫向相鄰。所述襯底和支撐層可以均由磷化銦(InP)形成。所述設備還可以包括襯底上的刻蝕停上層，刻蝕停止層在襯底和低折射率區(qū)域之間。[0011 ] 所述低折射率區(qū)域可以包括在諧振器和襯底之間的電介質層。所述諧振器可以包括:第一覆層，具有第一帶隙；吸收層，在第一覆層上；以及第二覆層，具有第二帶隙并位于吸收層上，其中所述吸收層可以具有比第一和第二帶隙更低的帶隙，選擇吸收層的帶隙使得在吸收層中吸收耦合到諧振器的電磁輻射，其中所述低折射率區(qū)域可以位于襯底和第一覆層之間，并與第一覆層相鄰。所述低折射率區(qū)域可以是環(huán)形的。所述設備可以是用于對電磁輻射的多個預定波長進行檢測的光譜儀，并且可以包括多個諧振器，每個諧振器配置為在多個預定波長中的不同預定波長處進行諧振。所述波導可以與所述至少一個諧振器橫向相鄰，并且側面耦合到所述至少一個諧振器。所述波導可以與所述至少一個諧振器相連接。根據(jù)本專利技術，還提供在設備中使用諧振器與襯底之間的低折射率區(qū)域來降低來自諧振器的損耗，所述設備包括:襯底；襯底上的諧振器；以及襯底上的波導，波導與所述諧振器相耦合以將電磁輻射引導至諧振器，所述諧振器在電磁輻射的預定波長處進行諧振，低折射率區(qū)域的折射率比諧振器的材料的折射率低。【附圖說明】現(xiàn)參考附圖示例性地描述了本專利技術的實施例，附圖中:圖1示出了根據(jù)本專利技術實施例的光譜儀；圖2示出了圖1的光譜儀中的盤式諧振器；圖3是圖2的盤式諧振器的截面視圖；圖4是將圖2和3的盤式諧振器的損耗與傳統(tǒng)盤式諧振器的損耗進行比較的圖；以及圖5示出了根據(jù)本專利技術實施例的盤式諧振器的截面。【具體實施方式】現(xiàn)參考圖1、2和3，根據(jù)本專利技術實施例示出了光譜儀中的盤式諧振器。如圖1所示，光譜儀100是片上光譜儀，包括襯底110、細長波導120以及與波導120相耦合的多個盤式諧振器130。如圖1所示，波導120和盤式諧振器130在襯底110上橫向相鄰，波導120與每個盤式諧振器130側面耦合。側面耦合還可以被稱作水平耦合或橫向耦合。在其它實施例中，波導與盤式諧振器垂直耦合，在襯底上將波導布置每個諧振器上方或下方。在任意實施例中，所述波導可以與諧振器相連，或可以與諧振器相分離。每個盤式諧振器130具有用于感測所述盤式諧振器中的電流的電極140，電極140與接合焊盤150相連，用于接合焊盤150將光譜儀100連接到其它組件。圖2在平面圖中示出了盤式諧振器130之一，圖3示出了沿圖2線II1-1II的截面。附圖是示意性的，僅用于說明的目的。具體地，可以存在其它層和組件，然而為了清楚起見，圖2和3省略了所述其它層和組件。例如，還可以將金屬化的附加層沉積在盤式諧振器的上方和下方，作為電學觸點，來測量在盤式諧振器中流動的電流，所述電流表示當前耦合到諧振器中的光能的量。類似于傳統(tǒng)的基于芯片的光譜儀，在本實施例中，細長波導120與盤式諧振器130相耦合以便將輸入光引導至盤式諧振器130。盤式諧振器130配置為支持光的特定預定波長處的諧振模式，使得僅將該預定波長的光從波導120耦合進入盤式諧振器130。然而，不同于將波導和盤式諧振器直接沉積在襯底上的傳統(tǒng)光譜儀，在本實施例中，在盤式諧振器130和襯底110之間布置低折射率區(qū)域260。更具體地，在例如如圖1所示的基于芯片的光譜儀中，波導可以與諧振器一體化地形成。可以將波導在與諧振器的相同處理步驟中形成在襯底上，并且由例如適合半導體材料的相同材料形成。襯底也可以由適合半導體材料來制作。例如，襯底可以由η摻雜磷化銦(InP)來形成。將波導和諧振器設置為襯底頂部上的一個或多個層。可以在形成波導和諧振器的一個或多個層的頂部上形成覆蓋層，以便降低由于光從諧振器和波導的上表面溢出而引起的損耗。還可以在覆蓋層的頂部設置用于金屬化的隔離層。這里，在提到將一層沉積在另一層的頂部時，這不排除可能還存在其它中間層的可能性。具體地，在本實施例中，刻蝕停止層形成在襯底的頂部，從而允許部分地刻蝕在盤式諧振器基部的支撐層，以便形成低折射率區(qū)域。圖2和3詳細描述了盤式諧振器的結構。參考圖3，在本實施例中，盤式諧振器具有多層結構，多層結構包括支撐層232、有源區(qū)域234和覆蓋層236。襯底可以由摻雜濃度大約為l-3X1018cnT3的η摻雜InP來形成。支撐層232也可以由摻雜濃度為4-6xl017Cm_3的η摻雜InP來形成。在本實施例中，有源區(qū)域234具有多層結構，多層結構包括用于在諧振器230中引導光的第一和第二覆層以及在第一和第二覆層之間的吸收層。第一和第二覆層分別均由未摻雜的InGaAsP形成，每個覆層的厚度都是0.2485 μ m。覆層確保光場在吸收層上方最大，以便最大化吸收。在一些實施例中，吸收層可以是量子阱。可以通過能夠將層厚度向控制為單層的分子束外延或化學汽相沉積來生長吸收層。吸收層可以充分薄，以至于對波導內的光場僅有極小影響或沒有影響。例如，厚度可以大約為3nm。可以由慘雜濃度為2x10 cm的p慘雜InP來形成復蓋層236。將認識到，本專利技術不限于這些特定材料和厚度，在其它實施例中可以本文檔來自技高網(wǎng)...

【技術保護點】
一種設備，包括：襯底(110；510)；襯底上的至少一個諧振器(130；530)，每個諧振器在電磁輻射的預定波長處進行諧振；襯底上的波導(120；520)，與所述至少一個諧振器相耦合，以便將電磁輻射引導至所述至少一個諧振器；以及低折射率區(qū)域(260；560)，在每個諧振器和襯底之間，所述低折射率區(qū)域的折射率比諧振器的材料的折射率小。

【技術特征摘要】
【國外來華專利技術】2011.10.14 EP 11275126.81.一種設備，包括: 襯底(110 ；510)； 襯底上的至少一個諧振器(130 ;530)，每個諧振器在電磁輻射的預定波長處進行諧振； 襯底上的波導(120 ;520)，與所述至少一個諧振器相耦合，以便將電磁輻射引導至所述至少一個諧振器；以及 低折射率區(qū)域(260 ;560)，在每個諧振器和襯底之間，所述低折射率區(qū)域的折射率比諧振器的材料的折射率小。2.根據(jù)權利要求1所述的設備，其中每個諧振器配置為支持回音壁諧振模式，在回音壁諧振模式下預定波長的電磁輻射集中在與諧振器周界相鄰的區(qū)域內，以及 其中針對每個諧振器的低折射率區(qū)域的寬度與電磁輻射集中的區(qū)域的寬度相對應。3.根據(jù)權利要求1或2所述的設備，其中所述低折射率區(qū)域是諧振器和襯底之間的空氣間隙(260)。4.根據(jù)權利要求3所述的設備，還包括: 襯底上的支撐層(232),支撐諧振器并與空氣間隙橫向相鄰。5.根據(jù)權利要求4所述的設備，其中所述襯底和支撐層二者都由磷化銦InP形成。6.根據(jù)權利要求3、4或5所述的設備，還包括: 襯底上的刻蝕停止層(212)，在襯底和低折射率區(qū)域之間。7.根據(jù)權利要求1或2所述的設備，其中所述低折射率...

【專利技術屬性】
技術研發(fā)人員：斯蒂芬·斯韋內，張亞平，
申請(專利權)人：阿斯特里姆有限公司，
類型：發(fā)明
國別省市：英國;GB