CN102859406A

CN102859406A - 光学波导光栅耦合器

Info

Publication number: CN102859406A
Application number: CN2011800169620A
Authority: CN
Inventors: 陈龙; 章力明; 克里斯托弗·多尔; 尼古拉斯·杜普伊斯
Original assignee: Alcatel Optical Networks Israel Ltd
Current assignee: Alcatel Optical Networks Israel Ltd; Nokia of America Corp
Priority date: 2010-04-07
Filing date: 2011-03-22
Publication date: 2013-01-02
Also published as: JP5681277B2; TW201207455A; WO2011126718A1; KR20120125663A; US20110249938A1; KR101412864B1; EP2556396A1; JP2013524286A

Abstract

本发明涉及一种包含结晶无机半导体衬底(110)的设备(100)。平面光学波导核心(120)位于所述衬底上方以使得所述平面光学波导核心的第一长度直接在所述衬底上。光学散射结构(130)的规则阵列位于所述平面光学波导核心的第二长度内。腔(160)位于所述衬底中所述规则阵列与所述衬底之间。

Description

光学波导光栅耦合器

技术领域

本申请案一般来说涉及光学装置，且更具体来说涉及一种光学耦合器。

背景技术

一些光学装置利用形成于衬底上的平面波导，例如绝缘体上硅(SOI)或InP上的InGaAsP。通常，必需将所述平面波导耦合到光纤波导以将光学信号传输到所述平面波导或从所述平面波导传输光学信号。

发明内容

一个方面提供一种包含结晶无机半导体衬底的设备。平面光学波导核心位于所述衬底上方以使得所述平面光学波导核心的第一长度直接在所述衬底上。光学散射结构的规则阵列位于所述平面光学波导核心的第二长度内。腔位于所述衬底中所述规则阵列与所述衬底之间。

另一方面提供一种方法。所述方法包含提供具有位于其上方的平面光学波导核心的半导体衬底。光学散射结构的规则阵列位于所述平面光学波导核心内。移除所述衬底的一部分以形成位于所述规则阵列与所述衬底的剩余部分之间的腔。

又一方面提供一种方法。所述方法包含提供结晶半导体衬底，所述结晶半导体衬底具有位于其上方的平面波导、位于平面光学波导核心内的光学散射结构的规则阵列及位于所述衬底与所述规则阵列之间的间隙。光纤波导经定位以照射所述规则阵列，以便将来自所述光纤波导的光耦合到所述平面波导。

附图说明

现在结合附图参考以下说明，其中：

图1A及图1B图解说明设备的实施例，所述设备包含经配置以将光纤光学波导介接到平面光学波导的光学散射元件的规则阵列；

图2图解说明可用于(例如)图1A的设备中的光栅耦合器的实施例，所述光栅耦合器包含光学散射元件的规则阵列；

图3A及图3B图解说明光学系统的实施例，所述光学系统包含光栅耦合器(例如(举例来说)图2的光栅耦合器)，所述光栅耦合器经配置以将来自光纤光学波导的光学信号耦合到平面光学波导(图3A)或将来自平面光学波导的光学信号耦合到光纤光学波导(图3B)；

图4图解说明光学系统的实施例，所述光学系统包含光栅耦合器(例如(举例来说)图5A的光栅耦合器)，所述光栅耦合器经配置以将光学信号的偏振模式分离；

图5A及5B图解说明光栅耦合器的实施例，所述光栅耦合器包含平面光学波导及经配置以将光学信号的偏振模式分离的光栅元件的规则阵列；

图6A及6B图解说明制造与图2的光栅耦合器一致的光栅耦合器的方法的实施例；

图7A到7L图解说明实施图6A的方法的方法的实施例；

图8A及8B呈现与图2的光栅耦合器一致且通过与(例如)由图7A到7L所描述的方法一致的方法形成的光栅耦合器的实施例的显微图；及

图9图解说明制造与图的设备一致的设备的方法的实施例。

具体实施方式

平面光学波导通常在波导核心与波导包覆层之间具有相对高的折射率对比度。此些波导可传播具有低于一微米的模式宽度的单模式光学信号且因此可具有类似大小的宽度。然而，光纤波导可传播具有最高约十微米的模式宽度的单模式光学信号，其中光纤的直径具有类似大小。模式大小的差导致所述平面波导与所述光纤波导之间的显著模式不匹配。此不匹配可使得所述平面波导与所述光纤波导之间的光学信号的耦合困难或不切实际。

各种实施例通过在波导的核心层中的光栅元件的规则阵列与下伏衬底之间形成腔来大致改进经由所述规则阵列在平面波导与光纤波导之间进行的光学耦合。所述腔增加平面波导核心与在光栅附近的平面波导包覆层之间的折射率差，借此增加所述规则阵列的耦合效率。此耦合效率增加可使得光栅耦合器在先前未受益于此些耦合器的使用的光学应用中的使用变为可行。

下文中，两种邻近介质之间的折射率的差称为“折射率对比度”或简称为“对比度”。

如上文所简要描述，在一些情况中，平面波导可具有一微米或小于一微米的宽度，而光纤波导在(例如)~1.5μm的波长下可具有大约10μm的直径。大小的差通常导致传播模式的巨大不匹配。当所述不匹配颇大时，多数信号可损失于光纤波导与平面波导之间的反射及辐射上。

减轻光纤波导与平面半导体波导之间的不匹配的各种方法是可能的。在一种方法中，将在下伏于所述平面波导的衬底的小面附近的平面转换器对接耦合到所述光纤。此有时是借助(例如)具有强模态限制的大核心波导或具有弱模态限制的小核心波导来完成。此方法可使用多个材料层以帮助使所述光纤模式与所述平面波导模式大小匹配，使制造更复杂且更昂贵。

在另一实例中，可使用光栅耦合器来介接接近垂直于光学装置的表面对准的光纤波导。所述光栅耦合器可包含所述平面波导内的形成分散式散射的周期性图案。借助适当选择光栅参数，散射可使光纤波导与平面波导之间的传播充分地匹配。

然而，由于光栅散射光，因此光学信号的能量的相当大分率可在所述光栅处损失。当所述光栅耦合器下方的包覆层的折射率接近于其中形成光栅的波导的有效折射率时，此问题尤其严重。在基于GaAs/AlGaAs及InP/InGaAsP的平面装置中，包覆层与核心波导层之间的此低对比度是常见的，但此些材料系统可出于其它原因而在各种平面光学波导应用中是所要的。

虽然已在其中折射率对比度相对大的材料系统(例如，绝缘体上硅(SOI))中实施平面光栅耦合器，但在低对比度材料系统中无已知实施方案。因此，在平面光学技术中未满足需要在其中波导核心材料与衬底材料之间折射率对比度颇小的材料系统中实施光栅耦合器。

发明者已认识到，可通过移除衬底的下伏于光栅的一部分来克服使用平面光栅耦合器的上述常规实践的限定。特定来说，在衬底中光栅下方形成凹坑或腔，借此将光栅下方的包覆层的折射率从衬底材料的折射率减小到空气的折射率(例如，约1)或减小到具有低介电常数的电介质材料的折射率。

图1A图解说明包含光栅耦合器的平面光学设备100。在设备100中，半导体衬底110支撑具有厚度T的平面波导核心120。平面波导核心120是(例如)通过常规微电子制造方法由位于衬底110上方的半导体层形成，如下文所描述。邻近于平面波导核心120的衬底110可充当波导包覆层。衬底110可为各种半导体材料(例如，GaAs或InP)中的任一者。光学散射元件的规则阵列形成光学光栅130。

图1B更详细地图解说明光栅130的一部分。光栅130是位于平面波导核心120的区域内的光学散射结构135的大致规则的一维或二维阵列。光栅130是由光栅元件宽度W、光栅高度H及光栅间距P(即，邻近光学散射结构135的中心之间的距离)表征。“大致规则的”意指P及W在光栅130内是大致恒定的，或P及/或W跨越光栅130单调地变化(例如，啁啾)。

返回到图1A，光纤波导140位于邻近于光栅130处，且经配置以经由光栅130将光学信号传输到平面波导核心120或从平面波导核心120接收光学信号。光纤波导140的端部145通过间隙150(例如，自由空间间隙)与光栅130隔开。借此，光纤波导140可将光学信号传输到平面波导核心120或从平面波导核心120接收光学信号。

衬底110中的腔160位于光栅130与衬底110的邻近表面之间。由于腔160，波导核心120在所述腔上方的部分通过间隙165与衬底110分离。腔160充当用于光栅130附近的平面波导核心120的包覆层。腔160具有小于衬底110的折射率的折射率。与其中光栅130直接位于衬底上的类似装置的耦合相比，低折射率腔160的存在增加了光纤波导140与平面波导核心120之间的耦合效率。

在光纤波导140与光栅130之间传播的光学信号可为(例如，由激光源产生的)相干光。此些光学信号通常具有高斯(Gaussian)径向强度分布，且因此不预期在自由空间间隙150中显著地扩散。因此，预期设备100的操作对间隙150的大小相对不敏感。间隙150的大小不限于任何特定值。在各种实施例中，间隙150可为约等于或小于光纤波导140的直径，例如，约10μm到100μm。光学技术领域的技术人员能够使用常规光学设备以此方式定位光纤波导140。

光纤波导140可相对于衬底110的表面法线147以非零角α倾斜。如下文进一步描述，光纤波导140与平面波导核心120之间的耦合部分地取决于α的值。α的值不限于任何特定值，但通常部分地由P、W及H (图1B)的值确定。α的实例性值为约10°或小于10°，且在一些实施例中，α为约5°或小于5°。

在其中平面波导核心120与衬底110之间的对比度相对小的情况中，光纤波导140与平面波导核心120之间的耦合效率可由于到衬底110的光学能量的损失而减小。在非限定性实例中，平面波导核心120与衬底110可分别由InGaAsP及InP形成。InGaAsP及InP在1.5μm的波长下分别具有约3.45及3.17的折射率。因此，InGaAsP层与InP层之间的对比度为约0.28。虽然光学信号由平面波导核心120导引，但对比度足够小以使得在光纤波导140与平面波导核心120之间传输的光学信号的相当大百分比的能量可(例如)通过在光栅130中散射而损失于衬底110。

图2图解说明光栅耦合器200的一个实施例的俯视图。平面波导核心120的第一区域210位于腔160上方，即，腔160位于平面波导核心120的第一区域210与衬底110之间。平面波导核心120的第二区域220直接位于衬底110上。平面波导核心120的第三区域230位于光栅130与第二区域220之间。

在一些实施例中，腔160可填充有电介质材料。腔160内的电介质材料可具有低于衬底110的折射率的折射率，例如，苯并环丁烯(BCB)、SiLK^TM、旋涂玻璃及一些环氧树脂具有低于典型的III-V族半导体的折射率的折射率。此电介质材料可物理上支撑平面波导核心120的第一区域210，借此提供增加的机械强度。

发明者相信，将光从光纤波导140透射到平面波导核心120的过程涉及两个相关过程。第一过程涉及将光从光纤波导140透射到平面波导核心120的第一区域210。第二过程涉及在平面波导核心120的第一区域210与其第二区域220之间透射光。当第一区域210与第二区域220的传播模式大小之间存在不匹配时，所述第二过程可能致使显著损失。

图3图解说明采用与本文中所描述的光栅耦合器200的一些实施例一致的光栅耦合器的系统300A的实施例。光源310经配置以输出光学信号，所述光学信号经由包含光纤波导330及自由空间路径340的光学路径传播到光栅耦合器320。平面波导350经配置以将所述光学信号传播到可经配置以进一步处理所述光学信号的光学电路360。所述光学路径可任选地包含偏振旋转器370，所述偏振旋转器旋转光学信号偏振模式以使得TE或TM(横向磁场)模式与光栅耦合器320对准。本文中，当场强度向量(例如，E场或H场)约平行于线性光栅元件(例如光学光栅130的线性光栅元件)的长轴或平行于光学散射结构(例如，光学光栅430的光学散射结构)的二维阵列的轴时，偏振模式与光栅耦合器320对准。

光栅耦合器320通常以经对准偏振模式传播光学能量，而通常从所接收光学信号中滤除未对准的能量。

图3B图解说明系统300B的实施例，其中光源310经配置以将光学信号输出到平面波导350。在此实施例中，光栅耦合器经配置以经由自由空间路径340将光学信号的部分耦合到光纤波导330。然后，所述光学信号的部分可传播到光学电路360以供进一步处理。

图4图解说明经配置用于来自光源410的光学信号的偏振多路复用的系统400的实施例。偏振多路复用(例如，TE及TM模式的同时传播)可用于同时传输两个独立资料串流。光纤波导420经配置以经由自由空间路径440将光学信号传播到光学光栅430。偏振控制器450可经配置以旋转光纤波导420中的光学信号的偏振以使得光学光栅430将光学信号的偏振模式分离。一种模式(例如，TE)可经由平面波导460传播到光学通道470。另一模式(例如，TM)可经由平面波导480传播到光学通道490。

图5A图解说明经配置以将光学信号的偏振模式分离的光栅耦合器的实施例500。以详细视图在图5B中图解说明的光学光栅430的各种实施例包含光学散射结构510的正方形阵列。光学散射结构510类似于光学散射结构135。光学散射结构510可为(例如)平面波导核心(例如，波导核心120)中的隆起部分或凹入部。所述散射结构具有相关联高度与宽度且根据间距而分布。虽然光栅130具有仅大约一维的周期性，但光学光栅430具有大约二维的周期性。然而，在一些实施例中，光栅130、430可经啁啾(例如)以增加其带宽。类似于设备100，光学光栅430位于区域520内，区域520包含位于腔(例如，腔160)上方的平面波导核心。直接位于衬底(例如，衬底110)上的区域530包含第一偏振分支540及第二偏振分支550。

光学光栅430具有相关联x轴与y轴(图5B)。在所图解说明的实施例中，x轴与y轴可相对于对称轴560以约45°定向，但基于其它规则二维晶格的实施例可具有不同地定向的本原晶格向量，例如，所述本原晶格向量可不相对正交。当所接收的光学信号经定向以使得一个偏振分量平行于x轴且正交偏振分量平行于y轴时，所接收的光学信号的偏振分量可单独地由光学光栅430引导。特定来说，所述光栅可将一个偏振分量发送到第一偏振分支540中且将另一偏振分量发送到第二偏振分支550中。优选地，光学光栅430将使所接收的偏振通道的传播模式与所述偏振通道被引导到其的偏振分支540、550的TE偏振模式大致大小匹配。光学偏振控制器450可旋转所述光学信号以使得偏振模式与光学光栅430的轴大致对准(例如，对准到约±10度内)以实现两个偏振通道的分离。

现在翻到图6A，实例性方法600适于制作图1A的设备100。参考图7A到7J描述方法600，图7A到7J图解说明在制作期间设备100的中间结构的剖视图。

方法600以其中提供结晶半导体衬底110的步骤610开始。衬底110具有位于其上方的平面光学波导核心及位于所述平面光学波导核心内的光学散射结构的规则阵列。

图11A到11G图解说明制作平面波导核心120及相关联光栅130的方法的一个实施例。在图7A中，在步骤705中提供衬底110。在一个实施例中，衬底110为(100)InP晶片。在一些情况中，使所述晶片的平面沿所述晶片的[011]方向定向可以是有利的。

图7B图解说明步骤710，其中在衬底110上形成将波导核心层711。波导核心层711可使用金属有机化学气相沉积工艺在衬底110上外延生长，或(例如)可经由晶片接合工艺从另一衬底转移。这两种技术均为所属领域的技术人员所熟知。在各种实施例中，针对所要波长(例如，在电信C及/或F频带中的波长)的操作选择波导核心层711的厚度。在实施例中，波导核心层711针对电信C频带中的操作波长具有约380nm的厚度。核心层711的组成可由光致发光峰值波长表征。在各种实施例中，核心层711是具有约1.37μm的光致发光峰值波长的InGaAsP层。

在图解说明步骤715的图7C中，在波导核心层711上方形成硬掩模716，其可为CVD氧化硅层。所属领域的技术人员理解，可针对特定制造工具组及稍后的蚀刻工艺适当地选择硬掩模716的厚度。在一个实施例中，硬掩模716为约60nm厚。在硬掩模716上形成光致抗蚀剂层717且通过可包含常规电子束或亚微米光学光刻的图案化工艺将其与光栅图案718一起图案化。光致抗蚀剂层717的厚度可为(例如)约200nm。

在图解说明步骤720的图7D中，已照惯例将光栅图案718转移到硬掩模711以形成光栅130。可使用常规等离子蚀刻工艺(例如，反应性离子蚀刻)实现所述转移。在所述蚀刻工艺之后剩余的光致抗蚀剂层717的任何部分可通过(例如)等离子蚀刻及/或溶剂清洁而移除。

图7E图解说明步骤725，其中将图案718转移到波导核心层711以形成光栅130。所述转移工艺可为常规等离子蚀刻工艺，例如，反应性离子蚀刻。基于设备100的操作的既定波长而选择光栅130(图1B)的目标深度D。在非限定性实施例中，针对1.5μm的操作波长，D为约200nm。所属领域的技术人员将了解，D将由于蚀刻工艺的变化而遍及光栅130在某种程度上变化。

图11F及11G图解说明平面波导核心120的形成。在步骤730(图7F)中，在波导核心层711上方形成经图案化硬掩模层731。照惯例，经图案化硬掩模层731可由连续CVD氧化硅层(未展示)形成。类似于步骤715到725，所述连续氧化物层可经由光致抗蚀剂层(未展示)及常规等离子蚀刻(例如，RIE)图案化以形成具有用于平面波导核心120的适当图案的经图案化硬掩模层731。在步骤735(图7G)中，常规蚀刻工艺将由硬掩模层731界定的图案转移到层711以界定平面波导核心120。在所图解说明的实施例中，还通过蚀刻工艺来移除衬底110的一部分736。此移除具有在平面波导核心120下方形成隆脊737的效果。此隆脊减少横穿平面波导核心120的光学信号到衬底110的耦合。在一些实施例中，所述蚀刻工艺移除约1.5μm的衬底110，但本发明的实施例不限于任何特定量的移除。

返回到图6A，在步骤620中，移除衬底110的一部分以形成位于规则阵列与衬底110的剩余部分之间的腔160。

图11H到11J图解说明形成腔160的一个实例性实施例。在步骤740中，在衬底110中形成沟槽741。在所图解说明的实施例中，已照惯例在衬底110上方形成CVD氧化硅层742，且已在其上方形成光致抗蚀剂层743。已在光致抗蚀剂层743中形成开口744且经由常规蚀刻工艺(例如，等离子蚀刻)将其转移到氧化物层742及衬底110，借此形成沟槽741。沟槽741可被蚀刻到衬底110中(例如)约7μm的深度。可在形成沟槽741之后移除光致抗蚀剂层743。

在步骤745(图7I)中，通过(例如)湿式蚀刻工艺形成腔160。如所属领域的技术人员将了解，湿式蚀刻半导体衬底的具体细节将取决于(例如)在衬底110的表面处所呈现的晶体平面及腔160相对于衬底110晶格的定向。使用InP作为衬底的非限定性实例，可使用具有(例如)约3份氢氯酸对1份磷酸的比率的氢氯酸与磷酸的室温混合物来蚀刻衬底110的经暴露表面达约3.5分钟。通常，将通过其它常规已知的湿式蚀刻剂及/或所使用蚀刻剂的其它比率来蚀刻其它衬底110材料。其它蚀刻剂及材料可需要不同蚀刻时间。

所属领域的技术人员还将了解，衬底110的经暴露表面的蚀刻速率可高度地取决于衬底110晶格相对于经暴露表面的定向。因此，举例来说，(111)表面可以比(100)表面慢得多的速度蚀刻。不同蚀刻速率通常导致腔160的小面化。

在各种实施例中，在放置平面波导核心120及光栅130时考虑衬底110的各种晶体平面的所预期的不同蚀刻速率。举例来说，在一些实施例中，平行于衬底110晶格的(001)轴地定向平面波导核心120的长轴。(001)轴通常具有大于(例如)(111)方向的蚀刻速率。以此方式，所述蚀刻将底切平面波导核心120，以所要方式暴露平面波导核心120的底侧(例如，平面波导核心120先前与衬底110接触的侧)。

图7J图解说明开口744的实施例的俯视图。在一些实施例(例如，所图解说明的实施例)中，开口744以计及衬底110的经暴露晶体面的不同蚀刻速率的方式形成以产生腔160的所要轮廓。在所图解说明的实例中，开口744围绕光栅130形成“C”。沿(001)晶格方向746更快地移除衬底110，导致类似于图7I中所图解说明的轮廓的腔160的轮廓。相比来说，在氧化物层742中的简单开口(例如，正方形)的假设情况中，将预期沟槽741形成具有由衬底110晶格的(111)平面界定的壁的腔。将预期此腔缓慢地蚀刻且具有通常被认为不需要的锥体轮廓。尽管存在这些缺点，但此腔在本文中所描述的实施例的范围内。

图7K图解说明在移除氧化物层742之后的设备100。照惯例，所述移除可通过(例如)对衬底110具有选择性的湿式蚀刻(举例来说，HF)来执行。光栅130可如先前所描述与光纤波导140集成在一起以形成设备100。

图6B呈现可任选地借助方法600执行的各种步骤。尽管以所图解说明的次序呈现，但这些步骤可以不同次序(如果存在)执行。

在可选步骤630中，电介质材料位于腔160内。图7L图解说明其中腔160填充有电介质材料756的实施例。如先前所描述，可使用积体电路处理中所使用的各种旋涂电介质材料，例如，(例如)BCB、SiLK^TM、旋涂玻璃或环氧树脂。然而，在其它实施例中，可使用其它常规旋涂电介质材料。可通过旋转浇铸电介质材料756的溶液来施加电介质材料756。任选地，可借助等离子回蚀从衬底110的表面移除过量旋涂电介质材料，如在所图解说明的实施例中。

继续参考图6B，在可选步骤640中，定位光纤波导(例如，光纤波导140)以使得其端部可经由光栅130传输到平面波导核心120。此步骤(例如)通过图3A及图3B的系统300A、300B图解说明。

在可选步骤650中，所述光栅经构造以能够将由所述光栅接收的光学信号的两个横向偏振分量分离。此步骤(例如)通过图4的系统400图解说明。

在可选步骤660中，平行于所述衬底的(001)晶格轴地布置所述规则阵列的轴。此步骤(例如)通过平行于图7J中的(010)轴的光学散射结构135的布置图解说明。

在可选步骤670中，将偏振控制器定位于所述光纤波导与所述规则阵列之间的光学路径中。此步骤(例如)通过图3A的系统300A图解说明。

现在翻到图8A及8B，其图解说明所制作光栅耦合器800的低倍放大视图(图8A)及高倍放大视图(图8B)。图8A图解说明先前所描述的各种特征，例如腔810，及悬垂于腔720的平面波导720。图8B更详细地图解说明包含光学光栅830的平面波导820。

针对由光栅耦合器800所表示的光栅耦合器以数值方式模拟光纤波导140与光纤波导核心120之间的耦合。针对平面波导核心120的380nm的厚度T、580nm的光栅间隔P及200nm的光栅高度H执行所述模拟。在非限定的情况下，将光学信号模型化为经TE偏振高斯光束。所述光学信号的方向相对于平面波导120的表面法线倾斜5°。所估计的能量耦合效率被判定为约45%。

缺乏平面波导核心与衬底之间的腔的类似光栅耦合器的模拟导致小于约10%的能量耦合效率。因此，本文中所描述的实施例可导致与缺乏腔的类似光栅耦合器相比至少大四倍的能量耦合效率。例如，预期可通过装置几何形状的最佳化来改进耦合效率。

现在翻到图9，其图解说明方法900。例如，可采用方法900以使用具有本文中所描述的特征的光栅耦合器来配置光学系统。

在步骤910中，提供具有直接位于其上方的平面波导核心的结晶半导体衬底。光学散射结构的规则阵列位于所述波导核心内，且间隙(例如，间隙165(图1A))位于所述衬底与所述规则阵列之间。此衬底(例如)通过图7K中所图解说明的实施例描述。

在步骤920中，配置光纤波导以照射光学散射结构的规则阵列。

在可选步骤930中，构造偏振控制器以控制由所述光纤波导发射的光的偏振模式的定向。此配置(例如)通过图4的系统400图解说明。

在可选步骤940中，配置光栅耦合器以将在光纤波导140与光栅130之间透射的光的两个横向偏振分量(例如，TE及TM)分离或组合。此配置(例如)通过图5A的实施例500图解说明。

本申请案所属领域的技术人员将了解，可对所描述的实施例做出其它及进一步添加、删除、替代及修改。

Claims

1.一种设备，其包括：

结晶无机半导体衬底；

平面光学波导核心，其位于所述衬底上方以使得所述平面光学波导核心的第一长度直接在所述衬底上；

光学散射结构的规则阵列，其位于所述平面光学波导核心的第二长度内；及

腔，其位于所述衬底中所述规则阵列与所述衬底之间。

2.根据权利要求1所述的设备，其中所述规则阵列经配置以耦合所述平面光学波导核心与光纤波导之间的光学信号。

3.根据权利要求1所述的设备，其中所述规则阵列包括经构造以沿不同方向引导第一及第二相对正交偏振分量的二维规则阵列。

4.根据权利要求1所述的设备，其进一步包括位于所述腔内的电介质材料。

5.根据权利要求1所述的设备，其中所述规则阵列为啁啾的。

6.一种方法，其包括：

提供结晶半导体衬底，所述结晶半导体衬底具有直接位于其上方的平面光学波导核心及位于所述平面光学波导核心内的光学散射结构的规则阵列；及

移除所述衬底的一部分以形成位于所述规则阵列与所述衬底的剩余部分之间的腔。

7.根据权利要求6所述的方法，其进一步包括定位光纤波导的端部以经由所述规则阵列传输到所述平面光学波导核心。

8.根据权利要求7所述的方法，其进一步包括将偏振控制器定位于所述光纤波导与所述规则阵列之间的光学路径中。

9.一种方法，其包括：

提供结晶半导体衬底，所述结晶半导体衬底具有直接位于其上方的平面光学波导核心、位于所述平面光学波导核心内的光学散射结构的规则阵列及位于所述衬底与所述规则阵列之间的间隙；及

定位光纤波导以照射所述规则阵列，以便将来自所述光纤波导的光耦合到所述平面波导核心。

10.根据权利要求9所述的方法，其进一步包括将所述规则阵列配置成不同地引导从所述光纤波导接收的所述光的两个偏振分量。