兩級絕熱耦合的光子系統的制作方法

本文所討論的實施方案涉及兩級絕熱耦合光子系統。

背景技術：

除非另有說明，否則本文所述的材料對于本申請中的權利要求來說不是現有技術，并且不因為包含在本節中就承認其為現有技術。

將光耦合進或出硅(si)光子集成電路(pic)有兩種常見的方案。例如，sipic上的表面光柵耦合器可將光耦合進或出sipic。然而，許多表面光柵耦合器高度依賴波長并且可具有相對小的通帶。

作為另一個實例，可以從sipic的邊緣進行邊緣耦合以將光耦合進或出sipic。然而，邊緣耦合可能要求sipic具有切割小面(facet)，并且一些制造廠/制造商可能不能或不愿意試驗這種工藝。

本文要求保護的主題不限于解決任何缺點或只在諸如上述環境中工作的實施。相反，僅提供該背景以說明可以實踐本文描述的一些實施的一個示例性技術領域。

技術實現要素：

提供本發明內容來以簡化形式引入一些概念，這些概念在下面的詳細描述中進一步描述。本發明內容不是旨在確定所要求保護的主題的主要特征或基本特征，也不旨在用于幫助確定所要求保護的主題的范圍。

本文描述的一些示例性實施方案一般地涉及兩級絕熱耦合的光子系統。

在一個示例性實施方案中，光子系統包括sipic分路器或合路器。sipic偏振分路器或合路器可以包括第一氮化硅(sin)波導、第二sin波導和第一si波導。第一sin波導和第二sin波導可以形成在sipic的第一層中。第一si波導可以形成在sipic的第二層中，并且包括接近第一sin波導的第一端并絕熱耦合至第一sin波導的第一端的第一錐形端以及接近第二sin波導的第一端并絕熱耦合至第二sin波導的第一端的第二錐形端。第一si波導的第一錐形端的尖端寬度可以比te最大錐形寬度窄，以允許第一sin波導和第一si波導之間的光的te偏振的絕熱耦合相對于光的tm偏振的耦合效率具有高效率，并且可以比tm最大錐形寬度寬，在其上阻止第一sin波導和第一si波導之間的光的tm偏振的絕熱耦合相對于te偏振的耦合效率具有高效率。si波導的第二錐形端的尖端寬度可以比te最大錐形寬度窄，以允許第一si波導和第二sin波導之間的光的te偏振的絕熱耦合相對于tm偏振的耦合效率具有高效率，并且可以比tm最大錐形寬度寬，在其上阻止第一si波導和第二si波導之間的tm偏振的絕熱耦合相對于te偏振的耦合效率具有高效率。

在另一個示例性實施方案中，光子系統包括sipic，sipic包括si基底、二氧化硅(sio2)隱埋氧化物(box)、第一層和第二層。sio2隱埋氧化物可以形成在si基底上方。第一層可以形成在sio2隱埋氧化物上方，并且可以包括具有在第一端的耦合器部分和與第一端相反的錐形端的sin波導。第二層形成在sio2隱埋氧化物上方并在第一層上方或下方垂直移位。第二層可以包括si波導，其具有與sin波導的耦合器部分在兩個正交方向上對齊的錐形端，使得si波導的錐形端在兩個正交方向上與sin波導的耦合器部分重疊并且平行于sin波導的耦合器部分。兩個正交方向可以對應于si和sin波導的長度方向和寬度方向。sipic可以限定至少在sin波導的錐形端上方的蝕刻窗口，該蝕刻窗口通過第一層上方的一個或更多個層下到第一層。蝕刻窗口可以被構造為接收包括具有耦合器部分的中介件(interposer)波導的中介件的至少一部分，該耦合器部分被構造為位于sin波導的錐形端上方并與sin的錐形端在兩個正交維度上對齊，使得中介件波導的耦合部分在兩個正交方向上與sin波導的錐形端重疊并且平行于sin波導的錐形端。

在另一個示例性實施方案中，sipic包括si基底、sio2隱埋氧化物、第一層和第二層。sio2隱埋氧化物可以形成在si基底上方。第一層可以形成在sio2隱埋氧化物上方，并且可以包括具有在第一端的耦合器部分和與第一端相對的錐形端的sin波導。第二層形成在sio2隱埋氧化物上方并在第一層下方，并且可以包括si波導，其具有與sin波導的耦合器部分在兩個正交方向上對齊的錐形端，使得si波導的錐形端在兩個正交方向上與sin波導的耦合器部分重疊并且平行于sin波導的耦合器部分。兩個正交方向可以對應于si和sin波導的長度方向和寬度方向。在正交于由兩個正交方向限定的平面的垂直方向上，sipic的在si基底的頂部與包括sin波導的第一層的底部之間的所有層的總厚度可以為至少1.2微米。

在另一個示例性實施方案中，sipic包括si基底、sio2隱埋氧化物、第一層第二層和第三層。sio2隱埋氧化物可以形成在si基底上方。第一層可以形成在sio2隱埋氧化物上方并且可以包括具有錐形端的sin波導。第二層形成在sio2隱埋氧化物上方并在第一層下方，并且可以包括具有錐形端的si波導。第三層可以形成在第一層于第二層之間，并且可以包括具有在第一端的耦合器部分和與第一端相反的錐形端的sin轉換波導(transitionwaveguide)。sin轉換波導的錐形端可以與sin波導的錐形端在兩個正交方向上對齊，使得sin轉換波導的錐形端在兩個正交方向上與sin波導的錐形端重疊并且平行于sin波導的錐形端。si波導的錐形端可以與sin轉換波導的耦合器部分在兩個正交方向上對齊，使得si波導的錐形端在兩個正交方向上與sin轉換波導的耦合器部分重疊并且平行于sin轉換波導的耦合器部分。

在另一個示例性實施方案中，sipic包括si基底、sio2隱埋氧化物、第一層和第二層。sio2隱埋氧化物可以形成在si基底上方。第一層可以形成在sio2隱埋氧化物上方，并且可以包括具有非錐形端部分和錐形端的sin波導，錐形端始于sin波導的非錐形端部分結束處。第二層可以形成在sio2隱埋氧化物上方并在第一層下方，并且可以包括具有非錐形端部分和錐形端的si波導，錐形端始于si波導的非錐形端部分結束處。sin波導的非錐形端部分可以與si波導的錐形端在兩個正交方向上對齊，使得sin波導的非錐形端部分在兩個正交方向上與si波導的錐形端重疊并且平行于si波導的錐形端。sin波導的錐形端可以與si波導的非錐形端部分在兩個正交方向上對齊，使得sin波導的錐形端在兩個正交方向上與si波導的非錐形端部分重疊并且平行于si波導的非錐形端部分。si波導和sin波導可以被構造為在其間交換多模光信號。

本發明的附加特征和優點將在下面的描述中闡述，并將從該描述部分地變得顯而易見，或者可以通過本發明的實踐來獲知。本發明的特征和優點可以通過所附權利要求中特別指出的儀器和組合來實現并獲得。本發明的這些和其他特征從以下描述和所附權利要求將變得更加顯而易見，或者可以通過下文闡述的本發明的實踐來獲知。

附圖說明

為了進一步闡明本發明的上述和其他優點和特征，將通過參考附圖中所示的其具體實施方案對本發明進行更具體的描述。應當理解，這些附圖僅描繪了本發明的典型實施方案，因此不應認為是限制其范圍。將通過使用附圖以額外的特征和細節來描述和解釋本發明，其中：

圖1是示例性光電子系統(以下稱為“系統”)的透視圖；

圖2是圖1的示例性兩級絕熱耦合的光子系統(以下稱為“光子系統”)的側視圖；

圖3a至3b包括圖1和圖2的光子系統的部分的多種視圖；

圖4包括圖3a至3b的從si波導到sin波導的tm偏振光的模擬耦合效率的圖形表示；

圖5a至5b包括在參考線2處的圖3a至3b的sin波導中的tm和te偏振光的模擬光模式的圖形表示；

圖6包括圖3a至3b的從sin波導到中介件波導的tm偏振光和te偏振光的模擬耦合效率的圖形表示；

圖7是另一示例性兩級絕熱耦合的光子系統(以下稱為“光子系統”)的側視圖。

圖8a至8b包括圖7的光子系統的部分的多種視圖；

圖9是另一示例性兩級絕熱耦合的光子系統(以下稱為“光子系統”)的側視圖。

圖10包括與圖9的光子系統相關的多種模擬；

圖11是另一示例性兩級絕熱耦合的光子系統(以下稱為“光子系統”)的側視圖。

圖12a和12b包括另一示例性光電子系統(以下稱為“系統”)的俯視圖和縱向剖視圖。

圖13是另一示例性光電子系統(以下稱為“系統”)的俯視圖。

圖14是可以使用sin形成為無源光學器件如wdm組件的示例性陣列波導光柵(awg)的俯視圖；

圖15是可以使用sin形成為無源光學器件如wdm組件的示例性級聯的mz干涉儀的俯視圖；

圖16是另一示例性兩級絕熱耦合的光子系統(以下稱為“光子系統”)的側視圖；

圖17是限定了蝕刻窗口的示例性sipic的透視圖；

圖18包括可以在圖17的蝕刻窗口內耦合至圖17的sipic的中介件的一部分的實施的仰視圖和側視圖；

圖19a和19b是描繪了圖18的中介件和圖17的sipic的對齊和附接的側視圖；

圖20是描繪了另一中介件和sipic的對齊的側視圖；

圖21是描繪了另一中介件和sipic的對齊的側視圖；

圖22包括具有中介件對齊脊和虛擬中介件島的中介件的另一布置的側視圖和仰視圖；

圖23a是包括sipic、中介件和光纖端接頭2306(以下稱為“接頭”)的另一示例性兩級絕熱耦合的光子系統(以下稱為“光子系統”)的側視圖；

圖23b是圖23a的中介件的透視圖；

圖24是另一示例性光子系統(以下稱為“光子系統”)的透視圖；

圖25a和25b示出了rx對txsin波導的兩種不同偏移構造；

圖26包括氮氧化硅(sion)中介件的側視圖和仰視圖；

圖27是描繪了圖26的sion中介件與圖17的sipic的對齊的側視圖。

圖28示出了在玻璃中介件上各自包含至少一種聚合物的兩個示例性光電子系統(以下稱為“系統”)。

圖29a示出了示例性的玻璃中介件上的聚合物和sipic；

圖29b示出了另一示例性的玻璃中介件上的聚合物；

圖30示出了示例性sipic的剖視圖；

圖31a示出了另一示例性sipic；

圖31b示出了圖31a的sipic的第一至第三模擬；

圖32示出了多模sin-至-si絕熱耦合器區域(以下稱為“耦合器”)。

圖33a至33d包括具有多種不同參數設置的圖32的耦合器的多種模擬；

圖34a和34b示出了解復用器系統的實施方案(統稱為“解復用器”)；

圖35是對于絕熱耦合器區域的si和sin波導中的te和tm偏振，作為si波導寬度的函數的有效折射率(effectiveindex)的模擬的圖形表示；

圖36是對于180nm和150nm的si波導尖端寬度，作為si波導錐形長度的函數的te和tm偏振耦合效率的模擬的圖形表示；

圖37是對于三個不同波長信道的160nm的si波導尖端寬度，作為si波導錐形長度的函數的te和tm偏振耦合效率的模擬的圖形表示；

圖38a至38c示出了示例性sipic偏振分路器或合路器(以下統稱為“偏振分路器”)；

圖39a和39b包括描繪了高折射率(index)玻璃中介件(以下稱為“中介件”)和圖17的sipic的對齊和附接的側視圖。

圖40a包括另一高折射率玻璃中介件(以下稱為“中介件”)的倒置透視圖；并且

圖40b包括絕熱耦合至sipic4008的圖40a的中介件的透視圖，

所有這些都根據本文所述的至少一個實施方案進行布置。

具體實施方式

本文描述的一些實施方案一般地涉及光從硅(si)波導到中間氮化硅(sixny，本文一般稱為sin)波導然后從sin波導到中介件波導(例如聚合物或高折射率玻璃波導)的絕熱耦合，反之亦然。為了便于以下討論的參考，絕熱耦合通常在單個si波導到sin波導到中介件波導耦合的上下文中討論，其理解是在給定的系統中可以包括多個這種耦合。

si波導可以具有第一光學模尺寸，sin波導可以具有顯著大于第一光學模尺寸的第二光學模尺寸，聚合物或另一些中介件波導可以具有顯著大于第二光學模尺寸的第三光學模尺寸。例如，第一光學模尺寸可以是約0.3μm，或在0.25μm和0.5μm之間的范圍內；第二光學模尺寸可以為約1μm，或在0.7μm和3μm之間的范圍內；第三光學模尺寸可以為約10μm，或在8μm和12μm之間的范圍內。第三光學模尺寸可以基本類似于標準單模光纖的光學模尺寸。例如，標準單模光纖可以具有約10μm的光學模尺寸，其基本類似于第三光學模尺寸。

si波導可以逆向漸變至約80納米(nm)的寬度，以增加光模的尺寸并將其輸出到si波導的包層中。sin波導可以在包括si波導的si光子集成電路(pic)上制造。sin波導可以接收來自si倒錐的光。類似于si波導，sin波導可以逆向漸變至80nm至300nm的寬度。具有大約3至8(μm)芯的中介件波導可以被放置成與sin波導緊密光學接觸。來自si波導倒錐的光可以絕熱耦合至sin波導，然后沿著傳播方向逐步絕熱耦合至中介件波導，并且可以完全或基本上完全地轉換到它。中介件波導可以在單獨的剛性或柔性基底上加工，并且可以使用包括熱機械附接的多種技術或通過使用折射率匹配粘合劑將其附接到sin波導。sipic可以在si基底上在絕緣體上si(例如，二氧化硅(sio2)隱埋氧化物層上的硅)中包括調制器、波導、檢測器、耦合器和另一些光學組件。集成電路(ic)可以在sipic的遠離sin波導和中介件波導可以位于的耦合區域的一部分中被倒裝芯片接合(例如由銅柱)在sipic上。中介件波導可以包括在可以是透明的和/或具有對齊標記的中介件中，以便容易地使sipic上的sin波導與中介件上的中介件波導光學對齊。中介件波導和sin波導可以被動或主動對齊。

sin波導或波導可以在sipic的制造過程中進行限定，向所述sipic的制造過程添加sin/sio2層段用于耦合和無源功能。標準si光子堆疊層具有si基底、sio2氧化物層(稱為box或sio2隱埋氧化物)和si波導層，其中si波導被sio2包層包圍以限制光。本文描述的實施方案可以向該標準堆疊添加sin層，用于兩級耦合和可選的無源光學功能。sin層具有由sio2包層包圍的sin芯波導區域以限制光。sin具有si和聚合物的折射率之間的中間折射率，因此允許兩層之間的有效的絕熱耦合，其中錐形寬度在一些標準互補金屬氧化物半導體(cmos)制造廠的臨界尺寸內。與si和sio2相比，sin的低損耗和sin相對于sio2包層較低的芯/包層折射率差允許制造具有更好性能的無源組件。例如，sin中的波分復用器(wdm復用器)和解復用器(wdm解復用器)具有比在si中更高的信道隔離度。此外，sin中的無源組件相對于si中相同組件具有5乘以小的隨溫度的峰值波長漂移。

在一些實施方案中，sipic上的發射(tx)和接收(rx)si波導可以在一個平面中或在sipic的一個平界面處可進入，而用于平行單模光纖的mt連接器可以通過其中tx陣列在一行中且rx陣列位于其下方的行中多的源協議(msa)以具有多個構造。tx和rx也可能在同一行中，但是是分開的。本文描述的實施方案包括中介件，其可以從sipic的平面中的sin波導輸入/輸出連接并且呈現到例如mt連接器，兩個垂直分開的輸入/輸出行。

在一些實施例中，可以將波分復用或另一些無源光學功能集成在其中形成sin波導的相同的sin/sio2層中。與在另一些層和/或材料中實現這樣的光學功能相比，使用sin/sio2層可以是有利的，因為其可以由于較低的sin損耗和較小的芯和包層之間的折射率差而提供更低的損耗、更好的信道隔離度。

本文描述的一些實施方案在一定的操作范圍內可以是波長獨立的。例如，本文描述的一些實施例在1310nm標準長距離(lr)標準的操作范圍內可以是波長獨立的，而表面光柵耦合器可以具有相對窄的20nm至30nm的通帶。

si波導和sin波導包括在sipic的不同層中。si波導可以包括si作為波導芯，所述波導芯被作為波導包層的sio2包圍。類似地，sin波導可以包括sin作為波導芯，所述波導芯被作為波導包層的sio2包圍。

在一些實施方案中，包括sin波導的sipic的層在包括si波導的sipic層下方并在中介件波導的下方。為了制造與標準si光子工藝(目前可能不包括sin波導的層)兼容的si/sio2與sin/sio2，可以使用晶片接合來制造其中sin在下層的具有完全加工的si(所謂的前段制程(feol)和后段制程(beol))的結構。給定這種結構和可以蝕刻用于耦合的窗口，可以實現sin波導和中介件波導之間的光學耦合。因此，從si波導傳播到sin波導到中介件波導的光可以從si波導向下到sin波導，然后向上進入到中介件波導中，然后可以將其耦合到光纖等中，或者光可以在反向路徑上傳輸。在這些和另一些實施方案中，中介件波導可以包括聚合物或具有接近1.5的類似包層折射率的高折射率玻璃波導。

無論包括sin波導的sipic的層是在包括si波導的sipic的層下方或上方，sin波導都可以包括在在sipic中包括波分復用(wdm)組件的sipic的區域中。或者或另外，包圍sin波導的sio2包層可以相對較厚，和/或sin波導可以具有正方形截面輪廓以使sin波導偏振不敏感。

在其中包括sin波導的sipic的層在包括si波導的sipic的層下方的一些實施方案中，具有基于磷化銦(inp)的增益元件或基于inp的pin探測器的半導體芯片可以晶片接合至包括si波導的sipic的層上方的sipic。在基于inp的增益元件的情況下，由基于inp的增益元件發出的光可以光學耦合到si波導中，然后進入sin波導，然后進入中介件波導，然后進入例如光纖。在基于inp的pin探測器的情況下，接收到中介件波導中的光可以耦合到sin波導中，然后到si波導中，然后到基于inp的pin探測器中。

在一些實施方案中，sipic的頂層至少在限定要被蝕刻為用于聚合物(或其他材料)波導帶的刻蝕窗口的面積的區域中可以包括金屬“虛擬物”，所述聚合物(或其他材料)波導帶包括中介件波導，例如，在該實施例中為聚合物波導。金屬“虛擬物”是電介質堆疊中的金屬填充孔的陣列，其功能是在beol工藝中化學機械拋光(cmp)之后平均地在晶片上產生機械平坦的表面。其為所謂的虛擬物，因為其不起電觸點的作用，而beol過程中的其他金屬可在pic的多個觸點與輸出電氣端口之間起電氣連接的作用。頂層和任何中間層下至包括sin波導的sipic的層可以被刻蝕直到穿過包括sin波導的層，以在蝕刻窗口中接收聚合物波導帶并允許聚合物波導光學耦合至sin波導。在一些實施方案中，可以提供聚合物脊、錨窗口和/或虛擬聚合物島，以促進sipic和包括聚合物波導的聚合物中介件之間的對齊和機械連接。

在一些實施方案中，包括在sipic中的wdm組件可以是偏振敏感的。例如，wdm組件如基于sin的中階梯光柵(echellegrating)的可以呈現出偏振相關的濾波功能。特別地，這種wdm組件的濾波功能可以使光的一種偏振位移多于光的另一種偏振，這可以導致在接收器處的信道的串擾。例如，基于sin的中階梯光柵可以將1310nm波長信道上的te偏振偏移到也在不同波長信道處接收tm偏振的輸出導，導致兩個信道之間的串擾。

因此，sipic可以另外包括偏振分路器。通常，偏振分路器可以使用sin/si絕熱耦合器，其包括兩個sin波導和至少一個具有兩個錐形端的si波導。si波導的錐形端可以具有這樣的尖端寬度，其有利于光的兩種偏振中一種的絕熱耦合，優于另一種。例如，tm偏振可以以比te偏振更窄的si尖端寬度從sin耦合到si。si尖端寬度可以選擇為通常將te偏振從第一sin波導通過si波導絕熱耦合到第二sin波導，同時tm偏振通常保留在第一sin波導中。

在下面的討論中，公開了多個實施方案。除非上下文另有說明，否則多個實施方案不是相互排斥的。例如，除非上下文另有說明，否則一個或更多個實施方案的一部分或全部可以與一個或更多個其他實施例的一部分或全部組合。

現在將參考附圖來描述本發明的示例性實施方案的多個方面。應當理解，附圖是這些示例性實施方案的圖解和示意性表示，并不限制本發明，也不一定按比例繪制。

圖1是根據本文所述的至少一個實施方案布置的示例性光電子系統100(以下稱為“系統100”)的透視圖。如所示，系統100包括sipic102、中介件104、三維(3d)堆疊區域106和倒裝芯片接合的集成電路(ic)108。sipic102和中介件104一起形成兩級絕熱耦合的光子系統200(以下稱為“光子系統200”)。

通常，sipic104可以在絕緣體上硅基底中包括一個或更多個光學元件如調制器、波導、耦合器或另一些光學元件。

通常，3d堆疊區域106可以為sipic104的一個或更多個有源光學組件提供電連接。因此，3d堆疊區域106可以包括例如金屬化柱、跡線(trace)和/或觸點以及絕緣電介質和/或另一些材料和元件。

通常，倒裝芯片接合的ic108可以包括一個或更多個有源和/或無源電器件，其可以通過3d堆疊區域106通信耦合到sipic104的一個或更多個有源光學組件。

中介件104可以機械耦合到sipic102。中介件104的中介件波導以及sipic102的sin波導和si波導可以被構造為將光絕熱耦合進或出sipic102。如本文所使用，在轉換交互區域(有時在本文中稱為絕熱耦合器區域)中，光可以從一個光學組件或器件(這里我們稱為“初始狀態”波導)絕熱耦合到另一個(這里稱為最終狀態波導)。為了將光功率從初始狀態波導傳遞到最終狀態波導，初始狀態波導和最終狀態波導之一或兩者的一種或更多種光學特性如寬度、高度、有效折射率等沿光軸變化。這里，初始狀態和最終狀態波導在轉換交互區域內形成一個系統，并且在物理上從初始狀態波導傳輸到最終狀態波導時，光保持為聯合系統的單模。初始狀態和最終狀態波導可以分別對應于si波導和sin波導，反之亦然。或者或另外，初始和最終狀態波導可以分別對應于sin波導和中介件波導，反之亦然。或者或另外，當兩個組件如本文所述構造以形成絕熱耦合器區域時，兩個部件可以被稱為絕熱耦合在一起或彼此絕熱耦合。

此外，本文中通常使用的光是指任意合適波長的電磁輻射，并且可以包括波長為例如約800nm至900nm、2200nm至1360nm、1360nm至1460nm、1530nm至1565nm或另一些合適的波長的光。光還可以具有te或tm偏振。

在這些和另一些實現中，sipic102中的sin波導可以與sipic102中的si波導對齊并且光學耦合至sipic102中的si波導。另外，中介件104中的中介件波導可以與sinsipic102中的sin波導對齊并且光學耦合至sinsipic102中的sin波導。si波導可以具有第一折射率n1。sin波導可以具有第二折射率n2。中介件波導可以具有第三折射率n3。通常，sin波導的第二折射率n2可以介于si波導的第一折射率n1和中介件波導的第三折射率n3之間。另外，n1>n2>n3。在一些實施方案中，對于具有三個波導的兩級絕熱耦合的光子系統來說，每個具有折射率n1、n2、n3中的相應之一，第一折射率n1可以在3至3.5的范圍內，第二折射率n2可以在1.8至2.2的范圍內，第三折射率n3可以在1.49至1.6的范圍內。

中介件104中的中介件波導可以另外與一個或更多個光信號的輸入和/或輸出對齊并且光學耦合至一個或更多個光信號的輸入和/或輸出。示例性輸入源可以包括光信號源(例如，激光器)、光纖、光纖端連接器、透鏡或另一些光學組件或器件，來自所述輸入源的入射光信號(例如，朝向sipic102的信號)被提供給中介件104以輸入到sipic102。可以發送輸出的示例輸出器件可以包括激光器、光學接收器(例如，光電二極管)、光纖、光纖端連接器、透鏡或另一些光學組件或器件，輸出信號(例如，離開sipic102的信號)可以通過中介件104提供至所述輸出器件。sipic102的一個或更多個有源光學組件可以產生或以其他方式成為通過si波導、sin波導和中介件波導從光子系統200輸出的輸出信號源。或者或另外，sipic102的一個或更多個有源光學組件可以被構造為接收并處理通過中介件波導、sin波導和si波導輸入到光子系統200的輸入信號。

圖2是根據本文所述的至少一個實施方案的圖1的光子系統200的側視圖。光子系統200包括sipic102和中介件104。圖2另外示出了3d堆疊區域106。sipic102包括si基底202、sio2隱埋氧化物204、包括一個或更多個sin波導208的第一層206，以及包括一個或更多個si波導212的第二層210。在所示實施方案中，第一層206和第二層210都形成在sio2隱埋氧化物204的上方。特別地，第一層206形成在第二層210上(或至少形成在第二層210上方)，第二層210形成在sio2隱埋氧化物204上(或至少形成在sio2隱埋氧化物204上方)。或者或另外，至少在si波導212光學耦合到sin波導208的區域中，可以在第一層206和第二層210之間形成sin的板214。在一個示例性實施方案中，sin波導208包括作為波導芯的si3n4，沿著所述波導芯的長度在至少兩側所述波導芯被sio2或其他合適的波導包層包圍。

盡管圖2中未示出，但是sipic102還可以包括形成在第二層210中的一個或更多個有源光學組件。在這些和另一些實施方案中，sipic102還可包括形成在第二層210上和/或上方的一個或更多個介電層216，以及形成在介電層216中的一個或更多個金屬化結構218。金屬化結構218可以從sipic102的頂部延伸通過介電層216，以與形成在sipic102中的第二層210或別處的有源光學組件電接觸。介電層216可以包含sio2或另一些合適的介電材料。介電層216和金屬化結構218一起為3d堆疊區域106的實例。

結合參考圖1和圖2，倒裝芯片接合的ic108可以倒裝芯片接合到3d堆疊區域106。倒裝芯片接合的ic可以包括一個或更多個有源和/或無源電子器件，其可以通過3d堆疊區域123通信耦合至形成在sipic102的第二層210中的一個或更多個有源光學組件。

中介件104可以包括中介件基底220和形成在中介件基底220上和/或耦合到中介件基底220的波導帶222。波導帶222包括一個或更多個中介件波導224。每個中介件波導224包括具有不同的折射率的中介件芯224a和中介件包層224b。中介件波導224的耦合器部分可以設置在第一層206中sin波導208的錐形端上方并且與sin波導208的錐形端對齊，如以下更詳細的描述。

si波導212(或更具體地，si波導212的芯)可以具有上述的第一折射率n1。sin波導208(或更具體地，sin波導208的芯)可以具有上述的第二折射率n2。中介件波導224(或更具體地，中介件波導224的中介件芯224a)可以具有上述的第三折射率n3，其中n1>n2>n3。

圖3a至3b包括根據本文所述的至少一個實施方案布置的圖2的光子系統200的部分的多種視圖。具體地，圖3a包括俯視圖300a和縱向剖視圖300b，圖3b包括分別由圖3a中的參考線1至4表示的位置處的橫向剖視圖300c至300f。

圖3a的俯視圖300a示出了根據設置在圖3a的視圖300a至300b的每個中以及設置在本文的另一些圖中的任意定義的x-y-z坐標軸，多個部件相對于彼此的相對x軸和z軸對齊。由于所有四個視圖300c至300f具有相同的取向，因此為圖3b的所有四個視圖300c-300f提供了x-y-z坐標軸的單個實例。有時x方向可以被稱為側面或橫向方向，并且諸如寬度、側面、橫向、側、側邊等術語可用于表示例如x方向上的尺寸、相對位置和/或運動，除非上下文另有說明。有時y方向可以被稱為垂直方向，并且諸如高度、厚度、垂直、垂直地、上方、下方、向上、向下等可以用于指例如在y方向上的尺寸、相對位置和/或者移動，除非上下文另有說明。有時z方向可以被稱為縱向或光傳播方向，并且諸如長度、縱向、上游、下游、向前，向后，前部、后部等的術語可用于指例如在z方向上的尺寸、相對位置和/或移動，除非上下文另有說明。

圖3a的縱向剖視圖300b示出了用于多個組件的示例性材料堆疊。圖3a的俯視圖300a包括材料堆疊中的不同級別的多個組件的輪廓或所占區域(footprint)，當從上方觀察時其可能不一定是可見的，但是示出為輪廓或所占區域以示出多個組件相對于彼此x和y對齊。

在圖3a的視圖300a中示出的光子系統200的部分包括si波導212的錐形端。si波導212的錐形端在參考線1處比在參考線2處相對較寬。可以認為si波導212的錐形端具有結構上相當的錐形或倒錐形。如本文所使用的，可以認為波導如圖3a的si波導212相對于入射光信號(例如在波導的相對較窄部分進入波導并傳播通過波導朝向波導的相對較寬部分的光信號)具有錐形。相比之下，可以認為波導如圖3a的si波導212相對于出射光信號(例如在從較寬到較窄的方向傳播通過波導以離開波導的光信號)具有倒錐形。為了以下討論的簡便，術語“錐形”及其變體應被廣泛地解釋為波導寬度沿光軸變化。在一些實施方案中，有利的是沿著光軸線性地或非線性地或以線性和非線性變化的分段改變波導的寬度。可以改變圍繞初始狀態和最終狀態波導的交互區域的錐形的寬度，以優化耦合或減小耦合區域的長度以產生物理上較小的器件。

包括錐形端的si波導212可以形成在第二層210中并且位于包括sin波導208的第一層206的下方。例如，第二層210可以位于sin板214的下方，sin板214又位于第一層206的下方。在第二層210內，sio2通常可以鄰近si波導212的側面設置(例如，在x正方向和x負方向上)，以形成用作芯的si波導212的包層，如圖3b視圖300c和300d所示。在一些實施方案中，sipic102的si波導212和/或另一些si波導的厚度tsi(例如，在y方向上)可以為約0.3μm，折射率可以為約3.4。本文提供的折射率、厚度、寬度、長度的具體值和其他值僅作為示例提供，并且除了明確表述的那些之外的值可以落在所描述的實施方案的范圍內。

如圖3a所示，sin板214可以形成在或以其他方式位于包括si波導212的第二層210上。在一些實施方案中，sin板214的厚度(例如，在y方向上)可以為約0至50nm。

圖3a的視圖300b還示出了sin波導208。sin波導208包括耦合器部分和錐形端二者。sin波導208的耦合器部分通常包括sin波導208的在參考線1和2之間的部分，sin波導208的錐形端通常包括sin波導208的在參考線3和4之間的部分。錐形sin波導208的錐形端在參考線3處比在參考線4處相對較寬。在第一層206內，sio2通常可以鄰近sin波導208的側面設置(例如，在x正方向和x負方向上)，以用作sin波導208的包層，如圖3b的視圖300c至300f所示。在一些實施方案中，第一層206的sin波導208和/或另一些sin波導的厚度可以為約0.5μm至1μm(例如在z方向上)并且折射率可以為約1.99。

從圖3a可以看出，盡管sin波導208在y方向從si波導212移位，但是si波導212的錐形端在x和z方向上與sin波導208的耦合器部分對齊，使得si波導212的錐形端在x和z方向上與sin波導208的耦合器部分重疊(如視圖300a所示)并且與其平行(如視圖300b所示)。

圖3a另外示出了中介件波導224。中介件波導224包括芯224a和包層224b。此外，中介件波導224包括耦合器部分和從耦合器部分延伸的端。中介件波導224的耦合器部分通常包括中介件波導224在參考線3和4之間的部分，并且該端遠離耦合器部分延伸(例如，向圖3a中的右側)。中介件波導224可以連同可能存在的一個或更多個其他中介件波導耦合至圖2的中介件基底220。在一些實施方案中，圖2的中介件104的中介件波導224和/或另一些中介件波導的厚度ti(例如，在y方向上)可以為約3μm，寬度wi(例如，在x方向上)可以為約4μm，并且中介件芯224a的折射率可以為約1.51，內插層包層224b的折射率可以為約1.5。更一般地，如果中介件芯224a的折射率大于中介件包層224b的折射率，則中介件芯224a的折射率可以在1.509至1.52的范圍內。注意，中介件的折射率范圍的低端值由sin制造工藝提供的最小錐形尖端寬度確定，此處假定其為約200nm。例如，sin波導的最小錐形尖寬度可以是180nm。如果該工藝使sin的尖端寬度更小，則允許相應較低的中介件折射率。這是因為當sin波導和中介件波導的有效折射率基本相同時，發生絕熱耦合轉換。減小sin尖端寬度(例如通過使用更復雜的工藝)降低了sin波導的有效折射率，從而允許更小的中介件材料折射率。

從圖3a可以看出，盡管中介件波導224在y方向上從sin波導208移位，但是中介件波導224的耦合器部分仍然在x和z方向上與sin波導208的錐形端對齊，使得中介件波導224的耦合器部分與sin波導208的錐形端重疊(如視圖300a所示)并且與其平行(如視圖300b所示)。

圖3b的視圖300c至300f描繪了si波導212和sin波導208中的每一者分別在圖3a的參考線1至4處的錐形端的寬度(例如，在x方向上)。例如，從視圖300c和300d可以看出，si波導212的寬度從參考線1處的約0.32μm的寬度wsi1逐漸縮減到參考線2處的約0.08μm(或80nm)的寬度wsi2。此外，從視圖300e和300f可以看出，sin波導208的寬度從參考線3處的約1.0μm的寬度wsin1逐漸縮減到參考線4處的約0.20μm(或200nm)的寬度wsin2。作為另一設計實例，寬度wsin1在參考線3處可以為約1.5μm，逐漸縮減到參考線4處的為約0.08μm的寬度wsin2。

si波導212和sin波導208的錐形端為從si波導212到sin波導208以及從sin波導208到中介件波導224的光信號提供絕熱轉換，或者為相反方向傳輸的光信號提供絕熱轉換。可以通過以足夠慢的方式改變si波導212和sin波導208的錐形端的結構和/或有效折射率來實現絕熱轉換，使得當光入射到錐形端時光不會從其模式散射，并且當其離開錐形端并進入sin波導208或中介件波導224的耦合部分時以相同的模式繼續傳播。也就是說，光可能在si波導212或sin波導208的錐形端與sin波導208或中介件波導224的y軸位移和相鄰的耦合器部分之間經歷逐漸轉換，使得該模式不變，并且不發生明顯的光散射。因此，與sin波導208的耦合器部分組合的si波導212的錐形端是絕熱耦合器區域的實例。sin波導208的錐形端和中介件波導224的耦合器部分是絕熱耦合器區域的另一實例。

在操作中，光學介質的結構、折射率和/或另一些特點可以確定光學介質的有效折射率。有效折射率類似于量子力學中的能級。較高的有效折射率類似于較低的能級。因此，對于具有不同有效折射率的兩個相鄰的光學介質來說，光趨于以較高的有效折射率傳播通過介質。

在本文描述的實施方案中，并且特別參考圖3a和3b，si波導通常可以具有比sin波導更高的有效折射率，并且sin波導通常可以具有比聚合物波導更高的有效折射率。通過使si波導的端發生漸變，有效折射率可以沿錐形端的長度減小，直到si波導的有效折射率近似匹配或甚至變得小于y軸移位的sin波導的有效折射率，如圖3a和3b所示。因此，通過si波導212傳播并通過其錐形端離開的光可以在si波導212的錐形端的有效折射率與sin波導208的有效折射率匹配的點處離開si波導212的錐形端并進入sin波導208。類似地，sin波導208可以在其端發生漸變，直到其有效折射率近似匹配或甚至變得小于y軸移位的聚合物波導的有效折射率，如圖3a和3b所示。因此，通過sin波導208傳播并通過其錐形端離開的光可以在sin波導208的錐形端的有效折射率與中介件波導224的有效折射率匹配的點處離開sin波導208的錐形端并進入中介件波導224。

另一些絕熱耦合系統包括單一絕熱耦合器區域或階段，其中聚合物波導或高折射率玻璃(或另一些中介件)波導從si波導的錐形端直接接收光。這樣的系統通常需要非常薄的si波導(例如，在圖3a-3b的y方向上為190nm至200nm厚)和/或使si波導漸變到非常薄的寬度(例如，在x方向上為為40nm寬)以達到足夠小以匹配聚合物或高折射率玻璃波導的有效折射率的有效折射率。這種精細尺寸可能對于一些制造廠/制造商來說無法實現，和/或可能與這些制造廠/制造商的現有工藝不一致。此外，較小的si波導通常具有比相對較大的si波導更高的插入損耗，這使得其變得不利。si波導和聚合物波導之間的絕熱耦合長度可以約為2mm，超過該值這樣窄的si波導將引入不期望的光損耗。相比之下，本文所述的一些實施方案實現兩級絕熱耦合，其中sin波導具有介于si波導的折射率和中介件波導的折射率之間的中間折射率，使得通過制造較大尺寸的sin波導和/或其錐形端(可通過制造廠/制造商實現)，si波導的有效折射率可以匹配于sin波導的有效折射率，并允許使用更大的較低損耗的sin波導。這里，從si波導到sin波導的絕熱耦合長度可以非常小，例如約50μm至200μm。在這種情況下，小的約80nm寬的si波導的較高的損耗不會引起顯著的損耗，并且損耗明顯小于如上所述的2mm以上的較窄的si波導。sin波導和中介件波導之間的絕熱耦合器區域可以是大約2mm，其中與si和中介件波導之間的直接絕熱耦合相比，sin波導相對于si波導的較低損耗得到更少的損耗。

圖4包括根據本文所述的至少一個實施方案布置的從圖3a至3b的si波導212到sin波導208的光的tm偏振的模擬耦合效率的圖形表示。圖4的橫軸是sin波導208的高度或厚度tsin(例如，在圖3a至3b的y方向上)，縱軸是耦合效率。從圖4可以看出，耦合效率隨著sin波導208的高度或厚度tsin的增加而增加。在1μm的高度或厚度tsin處，tm偏振光的耦合效率為約96％。

圖5a至5b包括根據本文所述的至少一個實施方案布置的圖3a至3b參考線2處的sin波導208中的tm和te偏振光的模擬光模的圖形表示。對于圖5a至5b的模擬，假設sin波導208的高度或厚度tsin(例如，在y方向上)為約1μm，寬度wsin1(例如，在x方向上)為約1.5μm。

如圖5a所示，在圖3a至3b中的參考線2處，大多數tm偏振光已經移動到sin波導208中，盡管一些仍然保留在si波導212的錐形端的尖端中。如圖5b所示，在圖3a至3b中的參考線2處，幾乎所有的te偏振光已經移出si波導212并進入sin波導208。

圖5a至5b進一步示出了作為單光模的光。然而，sin波導208在一些情況下可以支持多模光。當單模光從si波導212絕熱耦合到sin波導208時，在一些實施方案中，僅可以激發sin波導208的單模并且光可以保持為單模。在另一些實施方案中，si-sin絕熱耦合器區域可以被構造為支持多模光在期間的透射，如下所述。在另一些實施方案中，sin波導可以被構造為僅支持單模。

圖6包括根據本文所述的至少一個實施方案布置的從圖3a至3b的sin波導208到中介件波導224的tm偏振光和te偏振光(圖6中分別標記為“tm”和“te”)的模擬耦合效率的圖形表示。圖6的橫軸是sin波導208的錐形端的長度(例如，在圖3a至3b的z方向上)，縱軸是耦合效率。從圖6可以看出，te偏振光的耦合效率通常更好，并且隨著sin波導208的錐形端的長度增加，te和tm偏振光二者的耦合效率增加。

圖7是根據本文所述的至少一個實施方案布置的另一示例性兩級絕熱耦合光子系統700(以下稱為“光子系統700”)的側視圖。光子系統700包括sipic702和中介件704。與光子系統200類似，光子系統700通常可被構造為將光絕熱耦合進和/或出光子系統700。

sipic702包括si基底706、sio2隱埋氧化物708、包括sin波導712的第一層710和包括si波導716的第二層714。在所示實施方案中，第一層710形成在sio2隱埋氧化物708上(或至少形成在sio2隱埋氧化物708上方)，并且第二層714形成在第一層710上(或至少形成在第一層710上方)。或者或另外，sin的板718可以至少在si波導716光學耦合至sin波導712的區域中形成在第一層710和第二層714之間。在一個示例性實施方案中，sin波導712包括作為波導芯的si3n4，沿著其長度的至少兩側被sio2或其他合適的波導包層包圍。

如圖7所示，sipic702還可以包括一個或更多個形成在第二層714中的有源光學組件720、一個或更多個形成在第二層714上和/或上方的介電層722，以及一個或更多個形成在介電層722中金屬化結構724。金屬化結構724可以從sipic702的頂部延伸通過介電層722以與有源光學組件720電接觸。介電層722可以包含sio2或其他合適的介電材料。介電層722和金屬化結構724共同為可以包括于sipic(如圖7的sipic702)中的3d堆疊區域的示例。或者或另外，包括有源光學組件720的sipic702的區域可以被稱為sipic702的有源區域(在圖7中標記為“有源”)，而沒有這種有源光學組件720的sipic702的單個區域或多個區域可以被稱為sipic702的無源區域(圖7中標記為“無源”)。

sipic702可以限定穿過sipic702的下到第一層710的層的蝕刻窗口725，包括通過圖7的實例中的介電層722、第二層714和sin板718。

中介件704可以包括中介件基底726以及形成在聚合物基底上和/或耦合至聚合物基底的波導帶728。波導帶728包括一個或更多個中介件波導730。每個中介件波導730包括具有不同折射率的中介件芯和中介件包層。每個中介件波導730的耦合器部分設置在sipic702的蝕刻窗口725內的每個sin波導712的錐形端上方，并且與對應的sin波導712的錐形端對齊，如以下更詳細的描述。

圖7的sipic702、中介件704、si基底706、sio2隱埋氧化物708、第一層710、sin波導712、第二層714、si波導716、sin板718、有源光學組件720、介電層722、金屬化結構724、中介件基底726、波導帶728和中介件波導730中的每一者可以通常分別與本文公開的另一些sipic、中介件、si基底、sio2隱埋氧化物、第一層、sin波導、第二層、si波導、sin板、有源光學組件、介電層、金屬化結構、中介件基底、波導帶和中介件波導中的任一者相似或相同，除非本文另有說明。

圖8a至8b包括根據本文所述的至少一個實施方案布置的圖7的光子系統700的部分的多種視圖。特別地，圖8a包括俯視圖800a和縱向剖視圖800b，圖8b包括分別在由圖8a中的參考線1至4指示的位置處的橫向剖視圖800c至800f。

圖8a的俯視圖800a示出了多個組件相對于彼此相對x軸和z軸對齊。圖8a的縱向剖視圖800b示出了用于多個組件的示例性材料堆疊。圖8a的俯視圖800a包括材料堆疊中的不同級別的多個組件的輪廓或所占區域，當從上方觀察時其可能不一定是可見的，但是示出為輪廓或所占區域以示出多個組件相對于彼此x和z對齊。

在圖8a的視圖800a中示出的光子系統700的部分包括si波導716的錐形端。si波導716的錐形端在參考線1處比在參考線2處相對較寬。包括錐形端的si波導716可以形成在第二層714(圖7)中在包括sin波導712的第一層710(圖7)上或上方。例如，第二層714可以形成在第一層710上方的sin板718上。在第二層714內，如圖8b的視圖800c和800d所示，sio2可以通常鄰近si波導716的側面設置(例如，在x正方向和x負方向上)，以形成用于作為芯的si波導716的包層。si波導716的厚度和/或折射率可以與上述si波導212的厚度和/或折射率相同或不同。

如圖8a所示，sin板718可以形成或以其他方式位于包括sin波導712的第一層710(圖7)上。sin板718的厚度可以與上述sin板214的厚度相同或不同的。

圖8a的視圖800b還示出了sin波導712。sin波導712包括耦合器部分和錐形端二者。sin波導712的耦合器部分通常包括sin波導712在參考線1和2之間的部分，sin波導712的錐形端通常包括sin波導712在參考線3和4之間的部分。sin波導712的錐形端在參考線3處比在參考線4處相對較寬。在第一層710(圖7)內，sio2可以通常鄰近sin波導712的側面布置，以用作sin波導712的包層(例如，在x正方向和x負方向上)，如圖8b的視圖800c至800f所示。第一層710的sin波導712和/或其他sin波導可以具有與上述sin波導208的厚度和/或折射率相同或不同的厚度(例如，在y方向上)和/或折射率。

從圖8a可以看出，盡管sin波導712在y方向上從si波導716移位，但是si波導716的錐形端在x和z方向上與sin波導712的耦合器部對齊，使得si波導716的錐形端在x和z方向上與sin波導712的耦合器部分重疊(如視圖800a所示)并且與sin波導712的耦合器部分平行(如視圖800b所示)。

圖8a另外示出了中介件波導730。中介件波導730包括中介件芯730a和插入層包層730b。此外，中介件波導730包括耦合器部分和從耦合器部分延伸的端。中介件波導730的耦合器部分通常包括中介件波導730在參考線3和4之間的部分，并且端遠離耦合器部分延伸(例如，圖8a中向右)。中介件波導730可以連同可能存在的一個或更多個其他中介件波導耦合至圖7的中介件基底726。在一些實施中，圖7的中介件704的中介件波導730和/或另一些中介件波導可以具有上述中介件波導224的厚度、寬度和/或折射率相同或不同的厚度(例如，在y方向上)、寬度(例如，在x方向上)和/或折射率。

從圖8a可以看出，盡管中介件波導730在y方向上從sin波導712移位，但是中介件波導730的耦合器部分仍然在x和z方向上與sin波導712的錐形端對齊，使得中介件波導730的耦合器部分與sin波導712的錐形端重疊(如視圖800a所示)并且與其平行(如視圖800b所示)。

si波導716、sin波導712、其錐形端和/或中介件波導730可以具有與上述si波導212、sin波導208、其錐形端和/或中介件波導224的寬度(例如，在x方向上)和/或長度(例如，在z方向上)相同或不同的寬度和/或長度。或者或另外，si波導716和sin波導712的錐形端可以為從si波導716到sin波導712以及從sin波導712到中介件波導730的光信號提供絕熱轉換，如以上關于si波導212、sin波導208和中介件波導224所述。

圖9是根據本文所述的至少一個實施方案布置的另一示例性兩級絕熱耦合的光子系統900(以下稱為“光子系統900”)的側視圖。光子系統900在許多方面與上述討論的光子系統700類似，包括sipic902和中介件704。sipic902在許多方面與上述sipic702相似，包括例如sio2隱埋氧化物708、第二層714、si波導716、有源光學組件720、介電層722和金屬化結構724，并且sipic902另外限定了蝕刻窗口925。

sipic902還包括類似于圖7的第一層710的第一層910。特別地，第一層910包括具有耦合器的第一sin波導912a，其與以上討論的具有耦合器的sin波導712相似。特別地，如關于si波導716和sin波導712所述，si波導716的錐形端和第一sin波導912a的耦合器部分彼此對齊，以便將來自si波導716的光絕熱耦合到第一sin波導912a，反之亦然。

sipic902的第一層910另外包括通常以914表示的wdm組件。wdm組件914可以用作例如wdm復用器或wdm解復用器。wdm組件914可以包括一個或更多個級聯的mach-zehnders、中階梯光柵或陣列波導光柵(awg)。wdm組件914根據光的波長將第一sin波導912a光學耦合到一個或更多個第二sin波導912b、912c。或者或另外，wdm組件914可以將可以承載具有不同波長的光信號的第二sin波導912b、912c中的一者或每者光學耦合到一個或更多個第一sin波導912a，所述一個或更多個第一sin波導912a又被耦合到一個或更多個si波導716。第二sin波導912c可以包括錐形端，以將光絕熱耦合到中介件波導730中，如以上關于sin波導712和中介件波導730所述。

為了減少和/或消除wdm組件914的偏振依賴性，第一和第二sin波導912a至912c(以下一般稱為“sin波導912”)中的一個或更多個可以具有相同的光的te和tm偏振的有效折射率和分組折射率。為了構造具有相同的光的te和tm偏振的有效折射率和分組折射率的sin波導912，sin波導912可以設置有對稱的正方形截面并且可通常被sio2包圍。

例如，在圖9中，至少sin波導912b可具有沿著其長度或沿著其長度的至少一部分的正方形截面。沿著sin波導912b的長度的至少一部分的正方形截面可以為約500nm×約500nm。在側面，sin波導912b可以具有與其相鄰的sio2。在垂直方向(例如，y方向)上，sin波導912b可以具有在其下面并與其相鄰的sio2隱埋氧化物708或另外的sio2層，其中sio2隱埋氧化物708或另外的sio2層的厚度至少為200nm。此外，sin波導912b可以具有在其上方并與其相鄰的一個或更多個sio2層，例如第二層714和/或介電層722。在sin波導912b上方并與其相鄰的一個或更多個sio2層在圖9中的合計厚度可以大于330nm。

圖10包括根據本文所述的至少一個實施方案布置的與圖9的實施方案相關聯的多種模擬1000a至1000c。模擬1000c描繪了作為sin波導912b的寬度的函數的圖9的sin波導912b的有效折射率/分組折射率，其中假定sin波導912b的厚度為500nm。在模擬1000c中，曲線1002a和1002b表示分別對于光的te和tm偏振的sin波導912b的分組折射率，而曲線1004a和1004b表示分別對于光的te和tm偏振的sin波導912b的有效折射率。從模擬1000c可以看出，在500nm處出現光的te和tm偏振的相同分組折射率和有效折射率，例如，其中sin波導912b的寬度等于500nm厚。這可產生零雙折射操作。

圖10另外包括表1006，其列出由模擬1000c確定的sin波導912b的500nm×500nm截面測量以及sin波導中使用的sin和sio2的折射率。

圖10的模擬1000a和1000b假設表1004中列出的參數。從模擬1000a和1000b可以看出，在沿著sin波導912b的長度全部四個側面上被sio2包圍的500nm×500nm的sin波導912b發生零雙折射操作。

圖11是根據本文所述的至少一個實施方案布置的另一示例性兩級絕熱耦合的光子系統1100(以下稱為“光子系統1100”)的側視圖。光子系統1100在許多方面與上述討論的光子系統900類似，并且尤其包括中介件704和具有sio2隱埋氧化物708的sipic1102、包括一個或更多個sin波導1112a至1112c(下文稱為“sin波導1112”)和wdm組件1113的第一層1110、包括一個或更多個si波導1116的第二層、一個或更多個介電層1122和金屬化結構1124。第一層1110、sin波導1112、wdm組件1113、第二層1114、si波導1116、介電層1122和金屬化結構1124通常可以分別與本文公開的另一些第一層、sin波導、wdm組件、第二層、si波導、介電層和金屬化結構中的任一者相似或相同，除非本文另有說明。

光子系統1100與例如光子系統900之間的一個區別是圖11的sipic1102的第一層1110和第二層1114與圖9的sipic902的第一層910和第二層714相比被轉換。特別地，在圖11中，包括si波導1116的第二層1114在包括sin波導1112的第一層1110的下方。電介質層1122可以設置在第一層1110上方并與第一層1110接觸，并且厚度可以大于800nm。第二層1114可以設置在第一層1110下面并與第一層1110接觸，并且厚度可以大于330nm。

另外地，sipic1102可以通常類似于圖9的sipic902。例如，以與上述相似的方式，光可以從si波導1116絕熱耦合到sin波導1112a，反之亦然，并且可以從sin波導1112c絕熱耦合到中介件波導730，反之亦然。另外，sin波導1112b可以具有相同的光的te和tm偏振的有效折射率和分組折射率。

圖12a和12b包括另一示例性光電子系統1200(以下稱為“系統1200”)的俯視圖和縱向剖視圖，所述光電子系統1200包括由根據本文所述的至少一個實施方案布置的圖3a至3b的si波導212、sin波導208和中介件波導224構成的兩個絕熱耦合器區域。

系統1200還包括分布式反饋(dfb)激光器1202或其他半導體激光器、第一透鏡1204、光學隔離器1206和第二透鏡1208，全部安裝于激光底座1210。第一透鏡1204可以位于從dfb激光器1202輸出的光信號的光路中。光學隔離器1206可以位于第一透鏡1204之后的光路中。第二透鏡1208可以位于光學隔離器1206之后的光路中。如圖所示，中介件波導224的一端可以位于第二透鏡1208之后的光路中。

圖13是根據本文描述的至少一些實施方案布置的另一示例性光電子系統1300(以下稱為“系統1300”)的俯視圖。系統1300包括被構造為發射不同波長λ1至λn的光信號的n(n>＝2)個dfb激光器1302a至1302d，其中在圖13的實例中n為4。dfb激光器1302a至1302d中的每一個通過相應的第一透鏡1306a至1306d、相應的光學隔離器1308a至1308d和相應的第二透鏡1310a至1310d光學耦合到相應的中介件波導1304a至1304d，如關于圖12a至12b所述。

dfb激光器1302a至1302d中的每一個的輸出由相應的中介件波導1304a至1304d(每個由中介件芯和中介件包層構成并形成在中介件基底上)中之一接收，并且從相應的中介件波導1304a至1304d絕熱耦合到圖13的系統1300中包括的sipic的第一層中包括的相應的sin波導1312a至1312d中。系統1300的sipic可以與本文所描述的其他sipic中的一個或更多個相似或相同。絕熱耦合如上所述完成，例如通過提供具有錐形端的sin波導1312a-1312d，其與相應的中介件波導1304a-1304d的對應耦合器部分在兩個正交維度對齊。不是sin波導1312a至1312d立即絕熱耦合由n個dfb激光器1302a至1302d輸出的n個光信號中的相應中的一個到sipic的在第一層上方或下方垂直移位的第二層中的相應si波導中，而是將sin波導1312a-1312d在sipic的第一層內光學耦合到包括于圖13的sipic的第一層中的無源光學器件1314。

在圖13的實例中，無源光學設備1314包括wdm組件，例如wdm復用器。wdm復用器可以包括級聯的mach-zehnder(mz)干涉儀、陣列波導光柵(awg)、中階梯光柵或其他合適的wdm復用器。更一般地，無源光學器件1314可以包括適于在sin中形成的任何無源光學器件。

由n個dfb激光器1302a至1302d輸出的n個光信號由sin波導1312a至1312d引導到無源光學器件1314中。無源光學器件1314將n個光信號復用為輸出到包括在圖13的sipic的第一層中的公共sin輸出波導1316的復用的光信號。公共sin輸出波導1316可以被構造為與本文所述的其他sin波導相似或相同。復用的光信號從公共sin輸出波導1316絕熱耦合到形成與sipic的第二層中的si波導1318中。絕熱耦合如上所述完成，例如通過提供具有錐形端的si波導1318，所述錐形端與公共sin輸出波導1316的耦合器部分在兩個正交維度對齊。

圖14是根據本文所述的至少一個實施方案布置的示例性awg1400的俯視圖，其可以在例如sipic102、702、902、1102的第一層206、710、910、1110中使用sin形成為無源光學器件如wdm組件(例如，wdm復用器或wdm解復用器)。sipic的第一層可以包括sin波導1402、awg1400和sin波導1404a至1404d。中介件的中介件波導1406與sin波導1402形成絕熱耦合器區域。形成在sipic的第二層中的si波導1408a與sin波導1404a形成絕熱耦合器區域。盡管在圖14中未示出，但是形成在sipic的第二層中的其他si波導可以與其他sin波導1404b至1404d形成絕熱耦合器區域。

在一些實施方案中，awg1400是wdm解復用器，在這種情況下，復用光信號從中介件波導1406絕熱耦合到sin波導1402中，并提供給awg1400，awg1400將復用的光信號解復用為多個輸出信號(例如分離的波長信道)分別輸出到sin波導1404a至1404d。然后，每個輸出信號可以從相應的sin波導1404a至1404d絕熱耦合到相應的si波導中，例如在sin波導1404a的情況下，絕熱耦合到si波導1408a中。

在一些實施方案中，awg1400是wdm復用器，在這種情況下，多個輸入信號(例如，分離的波長信道)中的不同的一個從相應的si波導(例如sipic的si波導1408a或其他si波導)絕熱耦合到相應的sin波導1404a至1404d。sin波導1404a至1404d向awg1400提供其各自的輸入信號，awg1400將多個輸入信號復用為輸出到sin波導1402的復用的光信號。然后復用的光信號可以從sin波導1402絕熱耦合到中介件波導1406。

在圖14(和圖13)中，sin波導1402和1404a至1404d中的每一個可以從相對寬的sin波導向下漸變為相對窄的sin波導，其te和tm的有效折射率是相同的。因此，圖14的基于sin的awg1400可以基于零雙折射sin波導。

圖15是根據本文所述的至少一個實施方案布置的示例級聯的mz干涉儀1500的俯視圖，其可以使用例如sipic102、702、902、1102的第一層206、710、910、1110中的sin形成為無源光學器件如wdm組件(例如，wdm復用器)。級聯的mz干涉儀1500可以包括或對應于圖13的無源光學器件1314。盡管圖15的級聯mz干涉儀1500被示出為接受n(n>＝2)個輸入光信號并輸出一個復用的光信號的wdm復用器，但是級聯mz干涉儀1500可以替代地被實現為接收一個復用的光信號并輸出n個單獨的光信號的wdm解復用器。

級聯的mz干涉儀1500可以包括mz干涉儀的第一級1502，第一級1502的每個mz干涉儀的一個臂中延遲為δl；mz干涉儀的第二級1504，其中第二級1504的每個mz干涉儀的一個臂中延遲為2·δl；具有一個mz干涉儀的第三級1506，其中第三級1506的mz干涉儀的一個臂中延遲為4·δl。每級的每個mz干涉儀的輸入可以包括2×2多模干涉(mmi)耦合器，并且每級的每個mz干涉儀的輸出可以包括1×2mmi耦合器。每級的每個mz干涉儀的輸入可以替代地包括50/50定向耦合器。

mz干涉儀的第一級1502可以具有耦合到sin波導1508的輸入。類似于圖13的sin波導1312a，圖15的sin波導1508可以形成具有對應的中介件波導的絕熱耦合器區域，以將不同波長通道從對應的光信號源如圖13的dfb1302a至1302d中相應之一絕熱耦合到級聯的mz干涉儀1500。

mz干涉儀的第三級1506可以具有耦合到sin波導1510的輸出。類似于圖13的sin波導1316，圖15的sin波導1510可以形成具有si波導的絕熱耦合器區，以將復用的輸出信號從級聯的mz干涉儀1500絕熱耦合到si波導中。

圖16是根據本文所描述的至少一個實施方案布置的另一示例性兩級絕熱耦合光子系統1600(以下稱為“光子系統1600”)的側視圖。光子系統1600包括sipic1602、中介件704和半導體芯片1604。

sipic1602包括si基底1606；sio2隱埋氧化物1608；具有一個或更多個sin波導1612a、1612b的第一層1610；以及具有一個或更多個si波導1616a、1616b的第二層1614。si基底1606；sio2隱埋氧化物1608；第一層1610；sin波導1612a、1612b；第二層1614以及si波導1616a、1616b通常可以分別與本文公開的任何其他si基底、sio2隱埋氧化物、第一層、sin波導、第二層和si波導相似或相同，除非本文另有說明。例如，與以上一般所述類似的方式，si波導1616b可以絕熱耦合到sin波導1612a，并且sin波導1612b可以絕熱耦合到中介件波導730。在一些實施方案中，第一層110可以包括wdm組件和/或如本文別處所描述的另一些特征。

半導體芯片1604可以晶片接合至sipic1602的第二層1614上方的sipic1602。半導體芯片1604可以包括有源光學器件1605，如形成激光器或基于inp的pin探測器需要的基于inp的增益元件或增益區域。半導體芯片1604的有源光學器件1605可以光學耦合到si波導1616a或si波導1616b中之一或二者。或者，si波導1616a和1616b可以包括相同si波導的相反端。因此，光可以在有源光學器件1605與si波導1616a或1616b中之一或二者之間相互交換。在一個示例性實施中，si波導1616b包括錐形端，以將光絕熱耦合進(或出)sin波導1612a，并且與si波導1616b的錐形端相反的一端可以包括可以絕熱耦合至半導體芯片1604的有源光學器件1605的si波導1616a。所謂的混合激光器結構可以通過inp增益元件和si通過在inp增益區域的任一側上的si中加入反射分布布拉格反射器(dbr)來形成。inp增益區域的任一側中的sidbr形成具有增益的光腔，因此產生激光。

在本文描述的一些sipic中，sipic可以包括用于與sipic的有源光學組件電接觸的金屬層和/或金屬化結構。這種有源光學組件可以以所謂的后段制程(beol)工藝制造。此外，為了在如本文所述的sipic和中介件之間耦合光，可以形成穿過一個或更多個上層下至包含sin波導的層的蝕刻窗口，以露出sin波導用于耦合至包括在中介件中的中介件波導。在這些和另一些實施中，sipic的頂層可以包括金屬虛擬物，以在cmp之后保持平坦度。金屬虛擬物可能必須保持一定的填充因子。蝕刻窗口的面積可以由金屬虛擬填充因子確定，并且可以限制為幾平方毫米(mm²)。

圖17是根據本文所述的至少一個實施方案布置的限定了蝕刻窗口1702的示例性sipic1700的透視圖。sipic1700包括第一層1710，所述第一層1710具有多個sin波導1712，其錐形端在蝕刻窗口1702中可見。sipic1700、蝕刻窗口1702、第一層1710和sin波導1712通常可以與本文公開的其他sipic、蝕刻窗口、第一層和sin波導相似或相同，除非本文另有說明。sipic1700可以另外包括與關于本文公開的一個或更多個其他sipic的描述的那些相似的一個或更多個其他組件或元件。

sipic1700另外包括在第一層1710上方的一個或更多個介電層1722，該介電層可以與本文公開的其他介電層相似或相同。蝕刻窗口1702可以通過蝕刻穿過介電層1722到第一層1710而形成。因此，蝕刻窗口1702可以通過介電層1722限制在三個側面(其中兩個在圖17中可見)上。至少最頂部的一個介電層1722至少在在三個側面上限制蝕刻窗口1702的區域中包括金屬虛擬物1704。或者，金屬虛擬物1704可以從最頂部的一個介電層1722向下延伸到所有介電層1722或其一些部分。

在一個示例性實施方案中，sin波導1712的每個錐形端可以是約2.2毫米(mm)長，使得蝕刻窗口1702也至少那么長，介電層1722可以是約5μm至6μm厚，使得蝕刻窗口1702蝕刻通過介電層1722至少那么深，并且sin波導1712可以具有約50μm的間距，并且蝕刻窗口1702可以具有400μm的寬度。根據期望的實施，另一些特定值是可能的。

圖18包括根據本文所述的至少一個實施方案布置的中介件704的部分的實施的仰視圖1800a和側視圖1800b，所述中介件可以耦合到蝕刻窗口1702內的圖17的sipic1700。在圖18的實施方案中，中介件704包括中介件基底726和耦合至其的波導帶728。波導帶728包括多個中介件波導730，其中的每一者包括中介件芯730a和中介件包層730b。在圖18的實例中，中介件704可以包括聚合物中介件，使得中介件基底726、中介件芯730a和中介件包層730b分別包括聚合物基底、聚合物芯和聚合物包層。

中介件基底726的厚度tis可以大于或等于約100μm。中介件包層730b的厚度t包層可以為約14μm。中介件芯730a的間距p，例如中介件芯730a的標稱芯中心到芯中心間隔可以為約50μm，或者更一般地為xμm。每個中介件器芯730a的寬度w芯可以為約8μm。每個中介件芯730a的厚度t芯可以小于或等于中介件704待耦合到的相應的sipic的相應蝕刻窗口的深度。波導帶728的寬度wws可以為約n乘以x，其中n是中介件芯730a的數量，并且x是間距p或標稱芯中心到芯中心間隔。相應蝕刻窗口的最小寬度也可以是n乘以x。根據期望的實施，另一些特定值是可能的。

在圖18的視圖1800a和1800b中，中介件芯730a包括聚合物波導730的耦合器部分。圖18中可見的耦合器部分可以如上所述與通過相應的蝕刻窗口可進入的相應的sin波導的錐形端對齊。耦合器部分沿著其長度在四個側面中的三個上露出，其中中介件包層730b沿著耦合器部分的長度與四個側面中的剩余的一個相鄰地設置。或者，耦合器部分可以僅在底側露出，或者沿著底側僅在一個或兩個垂直側部分地露出。然而，在這些和另一些實施方案中，對于未設置在相應的蝕刻窗口內的中介件704的部分(未示出)，中介件芯730a通常可以被中介件包層730b沿著其長度在所有四個側面上包圍。

圖19a和19b是示出了根據本文所述的至少一個實施方案布置的圖18的中介件704和圖17的sipic1700的對齊和附接的側視圖。如圖19a所示，中介件704的波導帶728與蝕刻窗口1702對齊，其中中介件芯730a通常在x和z方向上與sin波導1712對齊，以形成絕熱耦合器區域，如本文別處所述。蝕刻窗口1702可以至少部分地填充有環氧樹脂底部填料1902。然后，如圖19a中的箭頭1904所示，中介件704可以朝向sipic1700(或反之亦然)移動，直到中介件芯730a直接或者至少緊密接觸sin波導1712，如圖19b所示。如本文所使用的，兩個組件或元件之間的直接接觸意味著兩個組件實際上彼此接觸。本文所使用的緊密接觸意味著兩個部件足夠接近以使光從一個組件光學耦合到另一個組件。這種緊密接觸的組件可以任選地在兩個組件之間包含環氧樹脂或另一些粘合劑。涉及直接接觸的本文的任何描述也可以包括緊密接觸，所述緊密接觸可以包括例如粘合劑的薄層。如圖19b所示，可能有足夠的底部填料環氧樹脂1902以溢出蝕刻窗口1902，以便將介電層1722的頂部用環氧樹脂膠合到中介件704的中介件包層730b。

圖19a和19b另外示出了包括在sipic1700中的si波導1906，其通常可以在x和z方向上與sin波導1712對齊以形成如本文別處所描述的絕熱耦合器區域。

圖20是描繪了根據本文所述的至少一個實施方案布置的另一中介件2002與sipic2004對齊的側視圖。圖20的實例實現多窗口幾何結構以滿足最大窗口尺寸和金屬虛擬物填充因子約束，并且可以以其他方式類似地被構造到上述討論的其他實施方案(包括如本文所討論的兩級絕熱耦合的實施)。在該實施方案和另一些實施方案中，中介件2002可以包括多個波導帶2006，并且sipic2004可以包括多個蝕刻窗口2008。波導帶2006和蝕刻窗口2008中的每一者通常可以與本文公開的任何其他波導帶和蝕刻窗口相似或相同。通常，中介件2002的至少在中介件2002耦合到sipic2004的區域中的下表面可以互補于sipic2004的至少在sipic2004耦合到聚合物中介件2002區域中的上表面。

圖21是描繪了根據本文所述的至少一個實施方案布置的另一中介件2102與sipic2104對齊的側視圖。中介件2102包括一個或更多個波導帶2106，同時sipic2104包括一個或更多個蝕刻窗口2108。另外，圖21的實例實現了一個或更多個中介件對齊脊2110和相應的sipic錨窗口2112和/或一個或更多虛擬中介件島2114，并且以其他方式類似地構造到上述討論的其他實施方案(包括如本文所討論的兩級絕熱耦合的實施)。

在一些實施方案中，中介件對齊脊2110可以由與中介件2102的中介件芯、中介件包層或中介件基底相同的材料形成。或者或另外，每個中介件對準脊2110可以為約100μm至200μm寬并且具有與中介件芯相同或不同的厚度。

錨窗口2112可以刻蝕通過sipic2104的位于相應的sipic2104的第一層之上的一個或更多個介電層，sipic2104的第一層包括待被光學耦合到包括在波導帶2106中的中介件波導的sin波導2116。錨窗口2112的形狀和位置可以與中介件對齊脊2110的形狀和位置互補。當將聚合物中介件2102附接到sipic2104時，中介件對齊脊2110可以與錨窗口2104對齊，其又將波導帶2106的中介件波導的露出的耦合器部分對齊到sin波導2116。然后，如圖21中的箭頭2118所示，中介件2102可以朝向sipic2104(或反之亦然)移動直到中介件芯與sin波導2116直接或至少緊密接觸以形成相應的絕熱耦合器區域。

在一些實施方案中，虛擬中介件島2114可以由與中介件2102的中介件芯、中介件包層或中介件基底相同的材料形成。或者或另外，每個虛擬中介件島2114可以具有與中介件對齊脊2110相同的或不同的寬度以及與中介件芯相同或不同的厚度。蝕刻窗口2108的寬度可足以在其中容納虛擬中介件島2114和波導帶2106(或更具體地是其中包括的中介件波導的耦合器部分)。虛擬中介件島2114可以與最近的中介件波導分開足夠的距離，以便不擾亂最近的中介件波導中的光學模。例如，每個虛擬中介件島2114可以與相應的波導帶2106的最近的中介件波導分開至少30μm。一般來說，虛擬中介件島2114可以提供相對大且平坦的表面，以便于中介件2102和sipic2104之間的機械附接工藝。

圖22包括根據本文所述的至少一個實施例布置的具有中介件對齊脊2204和虛擬中介件島2206的中介件2202的另一布置的側視圖2200a和仰視圖2200b。與本文公開的其他中介件類似，中介件2202可以包括中介件基底2208、中介件包層2210和中介件芯2212。在一些實施方案中，中介件2202包括聚合物中介件，其中中介件基底2208、中介件包層2210和中介件芯2212中的每一個包含聚合物。如俯視圖2200b所示，至少在中介件2202的待在sipic的蝕刻窗口中被接收的區域2214中，中介件包層2210可以從中介件波導2212的底部和/或側面移除。在中介件2202的未在蝕刻窗口中被接收的區域2216中，中介件包層2210可沿其長度包圍中介件波導2212的所有側面。

圖23a是根據本文所述的至少一個實施方案布置包括sipic2302、中介件2304和光纖端連接器2306(以下稱為“連接器2306”)的另一示例性兩級絕熱耦合的光子系統2300(以下稱為“光子系統2300”)的側視圖。sipic2302和中介件2304可以分別與本文公開的任何其他sipic和中介件相似或相同，除非本文另有說明。

例如，sipic2302可以包括形成在sipic的第一層中的一個或更多個sin波導2308和形成在位于第一層下方(在另一些實施方案中位于第一層上方)的sipic的第二層中的一個或更多個si波導2310。每個si波導2310可以包括在兩個正交方向上與sin波導2308中相應的一個的耦合器部分對齊的錐形端以形成絕熱耦合器區域。類似地，每個sin波導2308可以包括在兩個正交方向上與包括在中介件2304中的一個或更多個中介件波導2312中對應的一個的耦合器部分對齊的錐形端以形成另一個絕熱耦合器區域。

中介件2304可以包括高折射率玻璃波導塊或高折射率玻璃波導中介件。因此，在該實施例中，中介件波導2312可以包括可以例如通過離子交換法、紫外(uv)輻射激光寫入或另一些合適的折射率變換輻射或工藝被寫入高折射率玻璃波導塊中的高折射率玻璃波導。

每個中介件波導2312通常可以相對于sin波導2308中對應的一個有源或無源地對齊以形成絕熱耦合器區域。可以在制造工藝中實現每個sin波導2308與相應的si波導2310的對齊以形成絕熱耦合器區域。

可以在中介件2304和sipic2302之間設置環氧樹脂底部填料2314以在其間形成機械附接。

連接器2306可以包括多纖維推入(mpo)連接器或另一些合適的光纖端連接器。

中介件2304可以耦合到連接器2306，連接器2306又可以耦合到一個或更多個光纖(未示出)。光可以從光纖耦合到中介件2304的中介件波導2312中和/或從中介件2304的中介件波導2312耦合到光纖中。

圖23b是根據本文所述的至少一個實施方案布置的圖23a的中介件2304的透視圖。在這些和另一些實施中，中介件2304可以包括一個或更多個對齊引導件或螺紋開口2316，以接收連接器2306的突起或螺紋緊固件，以將連接器2306耦合到中介件2304和/或使中介件2304的中介件波導2312與光纖光學對齊。

在一些實現中，中介件波導2312可以被劃分成兩個或更多個子組或組。在圖23b的實例中，中介件波導2312被分成中介件波導2312的第一子組2318a和中介件波導2312的第二子組2318b。中介件波導2312可以根據其預期功能被劃分。例如，中介件波導2312的第一子組2318a可以用于將來自光纖的入射光通過連接器2306傳送到sipic2302，并因此可以被稱為接收(rx)中介件波導2312。類似地，中介件波導2312的第二組2318b可以用于將來自sipic2302的輸出光通過連接器2306傳送到光纖，并因此可以被稱為發射(tx)中介件波導2312。sipic2302的第二層中的si波導和/或sipic2302第一層中的sin波導也可以根據其所發揮的功能被描述為rx或tx波導。

如圖23b所示，在中介件2304的輸入/輸出表面2320處，第一組2318a中的rx中介件波導2312的端可以通常彼此平行布置且共面，而第二組2318b中的tx中介件波導2312的端也可以通常彼此平行布置且共面。或者或另外，在輸入/輸出表面2320處，在雙層布置中，第一組2318a的rx中介件波導2312的端可以從第二組2318b的tx中介件波導2312的端移位并與第二組2318b的tx中介件波導2312的端平行，如圖23b所示。

中介件2304的輸入/輸出表面2320可以耦合到圖23a的連接器2306。輸入/輸出表面2320處的第一組2318a的rx中介件波導2312和第二組2318b的tx中介件波導2312的雙層布置可以匹配圖23a的連接器2306可以耦合至的rx光纖和tx光纖的布置。可以實施rx和tx中介件波導2312的另一些布置，以通過連接器2306匹配rx和tx光纖的另一些布置。

圖24是根據本文所述的至少一個實施方案布置的包括sipic2402、中介件2404和光纖端連接器2406的另一示例性光子系統2400(以下稱為“光子系統2400”)的透視圖。光子系統2400還包括sipic2402和光纖端連接器2406。sipic2402、中介件2404和連接器2406可以分別與本文公開的任何其他sipic、中介件和連接器相似或相同，除非本文另有說明。

例如，sipic2402可以包括形成在sipic的第一層中的一個或更多個sin波導2408和形成在位于所述第一層下方(在另一些實施方案中位于上方)的sipic的第二層中的一個或更多個si波導(未示出)。每個si波導可以包括在兩個正交方向上與sin波導2408中的相應之一的耦合器部分對齊的錐形端以形成絕熱耦合器區域。類似地，每個sin波導2408可以包括在兩個正交方向上與包括在中介件2404中的一個或更多個中介件波導中的相應之一的耦合器部分對齊的錐形端以形成另一絕熱耦合器區域。

中介件2404可以包括具有柔性聚合物基底和在其上形成的一個或更多個聚合物波導的聚合物中介件。中介件2404的聚合物波導可以被劃分為rx聚合物波導的第一子組和tx聚合物波導的第二子組，其中聚合物波導的端布置成雙層布置，其中其連接到連接器2406，類似于關于與圖23b描述的雙層布置。

通常，光可以在sipic2402的平面界面(例如包括sipic2402的sin波導2408的sipic2402的sin/sio2層)耦合出或耦合進sipic2402。與txsi波導相比，sipic2402中的sin波導2408的錐形端的位置并因此sipic2402的si波導的錐形端的位置可以在光傳播方向上相對rxsi波導偏移，以從彼此獲得更好隔離入射光和出射光。

例如，圖25a和25b示出了根據本文所述的至少一個實施方案布置的rxsin波導相對txsin波導的兩種不同偏移構造。在圖25a和25b的每一個中，rxsin波導rx1和rx2的錐形端終止于一般z位置(以下稱為“第一z位置”)，并且txsin波導tx1和tx2的錐形端終止于與rx1和rx2不同的一般z位置(以下稱為“第二z位置”)。在圖25a中，rxsi波導的錐形端與txsi波導的錐形端交替。相比之下，在圖25b中，作為群組的rxsin波導的錐形端位于緊鄰作為群組的txsin波導的錐形端。

由于圖25a和25b中的rxsin波導之間和txsin波導之間的z偏移，用于將光耦合進或出包括圖25a至25b的rxsin波導和txsin波導的sipic的中介件的rx部分和tx部分可以彼此分離。例如，中介件的rx中介件波導可以在圖25a中的2502a和圖25b中的2502b中通常表示的區域中耦合至sipic，同時中介件的tx中介件波導可以在圖25a中的2504a和圖25b中的2504b中通常表示的區域中耦合至sipic。盡管在sin波導/中介件波導絕熱耦合器區域的上下文中討論了圖25a和25b，但是也可以將相同的原理應用于si波導/中介件波導絕熱耦合器區域。

本文中討論的一些中介件已被描述為包括聚合物或高折射率玻璃。用于中介件的另一些材料是可能的。例如，圖26包括根據本文所述的至少一個實施方案布置的氮氧化硅(sion)中介件2602的側視圖2600a和仰視圖2600b。

sion中介件2602包括具有多個sion波導2606的sion波導帶2604，每個sion波導2606包括sion芯2608和sion包層2610。sion芯2608可以在sion中介件2602的待在相應的sipic的蝕刻窗口中被接收的耦合區域內的至少一個表面上露出(例如，不被sion包層2610包圍)，以便與sipic的相應sin波導對齊并且與sipic的相應sin波導直接或至少緊密接觸。

在所示的實施方案中，sion中介件2602包括在sio2基底2612或其他基底上的sion。通過改變sion中介件2602的sion部分中的o和n比例的生長條件，sion具有可以為約1.46的sio2折射率與約1.99的sin的折射率之間變化的折射率。可以實現為約1.51的折射率以形成sion包層2610，并且例如可以實現稍高的1.516的折射率以形成sion波導2606的sion芯2608。

sio2基底2612的寬度ws可以在2mm至7mm的范圍內。sion芯2608的間距p可以在50μm至250μm的范圍內。根據sion芯2608的數量和間距p，波導帶2604的寬度wws可以在400μm至1.5mm的范圍內。sion包層2610的厚度t包層可以大于或等于15μm。sion芯2608的厚度t芯和寬度w芯可以各自在6μm至8μm的范圍內。根據期望的實施，另一些特定值是可能的。

在圖26的實例中，sion包層2610可以與sion芯2608的頂表面(其在圖26的視圖2600a的取向中為底表面)齊平(在生長方向上)。sion波導2606可以在兩個正交方向上與sipic的相應sin波導對齊以形成絕熱耦合器區域。可以蝕刻sion中介件2602的sion以形成插頭以適配sipic中相應的蝕刻窗口，如圖27所示。

圖27是描繪了根據本文所述的至少一個實施方案布置的圖26的sion中介件2602與圖17的sipic1700對齊的側視圖。如圖27所示，sion中介件2602的sion波導帶2604與sipic1700的蝕刻窗口1702對齊，其中sion芯1608通常在x和z方向上以上述方式與sipic1700的sin波導1712對齊以形成絕熱耦合器區域。蝕刻窗口1702可以至少部分地填充有環氧樹脂底部填料1902。然后，如箭頭2702所示，sion中介件2602可以朝著sipic1700(或反之亦然)移動，直到sion芯2608與sipic1700的sin波導1712直接或至少緊密接觸。

圖28示出了根據本文所述的一個實施方案布置的兩個示例性光電子系統2800a和2800b(以下稱為“系統2800”)，其各自在玻璃中介件2802a、2802b、2802c上包含至少一種聚合物(統稱“玻璃中介件2802上的聚合物”)。玻璃中介件2802上的聚合物通常可以與本文公開的任何其他中介件相似或相同，除非本文另有說明。系統2800中的每一個包括多信道光電模塊(以下稱為“模塊”)2804a或2804b，如4信道并行單模4(psm4)收發器。模塊2804a和2804b中的每一個包括具有一起形成一個或更多個絕熱耦合器區域的一個或更多個si波導和一個或更多個sin波導的sipic。

在光子系統2800a中，模塊2804a被構造為通過輸入連接器2808a從光學網絡接收多個光信號2806a。光信號2806a可以通過玻璃中介件2802a上的聚合物和模塊2804a的sipic的一個或更多個sin波導和si波導以如上通常所述方式絕熱耦合到模塊2804a的sipic中。

在光子系統2800b中，模塊2804b被構造為通過輸出連接器2808b將多個光信號2806b傳輸到光學網絡。一個或更多個光信號2806b可以通過玻璃中介件2802c上的聚合物(標記為“玻璃插頭上的聚合物”)和模塊2804b的sipic的一個或更多個sin波導和si波導以如上通常所述方式從光發射器2810絕熱耦合到模塊2804a的sipic。光信號還可以通過通過模塊2804b的sipic的一個或更多個si波導和玻璃中介件2802b上的聚合物以如上通常所述方式絕熱耦合出sipic并耦合到輸出連接器2806b中。

圖29a示出了根據本文所述的至少一個實施方案布置的示例性的玻璃中介件2900a上的聚合物和sipic2902。玻璃中介件2900a上的聚合物可以在例如圖28的系統2800中的任一個或兩個中實施為玻璃中介件2802a至2802c上的聚合物中的一個或更多個。

在所示實施方案中，sipic2902限定了蝕刻窗口2904。sipic2902還包括si基底2906、sio2隱埋氧化物2908、具有多個sin波導2912的第一層2910、具有多個si波導2916的第二層2914，以及在包括sin波導2912的第一層2910上方的一個或更多個介電層2918。sipic2902、蝕刻窗口2904、si基底2906、sio2隱埋氧化物2908、第一層2910、sin波導2912、第二層2914、多個si波導2916和介電層2918通常可以分別與本文公開的任意其他sipic、蝕刻窗口、si基底、sio2隱埋氧化物、第一層、sin波導、第二層、si波導和介電層相似或相同，除非本文另有說明。例如，sin波導2912和si波導2916可以相對于彼此布置以將光從si波導2916絕熱耦合到sin波導2912，反之亦然，如本文別處所述。sipic2902還可以包括如本文別處所描述的一個或更多個其他組件、層、特征或方面。

蝕刻窗口2904可以通過蝕刻穿過介電層2918到第二層2914來形成。在一些實施方案中，蝕刻窗口2904通過介電層2918在三個側面(其中兩個在圖29a中可見)上界定。介電層2918中至少最上面的一個至少在在三個側面上界定蝕刻窗口2904的區域中包括金屬虛擬物2920。

玻璃中介件2900a上的聚合物包括玻璃基底2922和耦合至其的聚合物波導帶。玻璃基底2922可以包括uv透明玻璃，并且是中介件基底的具體實例。聚合物波導帶是波導帶的具體實例，并且包括多個聚合物波導2924，每個聚合物波導2924包括聚合物芯2926和聚合物包層2928。聚合物包層2928耦合至玻璃基底2922。聚合物芯2926耦合至聚合物包層2928。聚合物波導2924包括被構造為在兩個正交方向(例如，x和z方向)上與sin波導2912的錐形端對齊的如上所述的耦合器部分，使得聚合物波導2924的耦合器部分在兩個正交方向上與sin波導2912的錐形端重疊并平行于sin波導2912的錐形端。在該布置中，光可以從sin波導2912絕熱耦合到聚合物波導2924，反之亦然。

如所示，聚合物芯2926彼此平行。聚合物芯2926可以具有250微米的間距。或者，聚合物芯2926的間距可以在290微米至500微米的范圍內，或者一些其他值。至少對于在蝕刻窗口2904內接收的聚合物芯2926的長度的一部分來說，聚合物芯2926和/或玻璃中介件2900a上的聚合物在z方向上的長度可以在1毫米至4毫米的范圍內。每個聚合物芯2926的y方向上的高度或厚度可以小于或等于蝕刻窗口2904的y方向的深度。在另一些實施方案中，每個聚合物芯2926的y方向上的高度或厚度可以大于蝕刻窗口2904的y方向的深度。在一個示例性實施方案中，聚合物芯2926的高度在4μm至7μm的范圍內。玻璃中介件2900a上的聚合物的x方向的寬度可以在1mm至2mm的范圍內。

在一些實施方案中，蝕刻窗口2904可以至少部分地填充有環氧樹脂底部填料2930。為了將玻璃中介件2900a和sipic2902上的聚合物組裝在一起，如箭頭2932所示，玻璃中介件2900a上的聚合物可以朝向sipic2902移動直到聚合物芯2926與sin波導2912直接接觸或至少緊密接觸。在一些實施方案中，可能有足夠的環氧樹脂底部填料2930以溢出蝕刻窗口2904，以便將介電層2918的頂部用環氧樹脂膠合到中介件2900a上的聚合物的聚合物包層2928。

圖29b示出了根據本文所述的至少一個實施方案布置的另一示例性玻璃中介件2900b上的聚合物。玻璃中介件2900a上的聚合物可以在例如圖28的系統2800中的任一個或兩個中實施為玻璃中介件2802a至2802c上的聚合物中的一個或更多個。

玻璃中介件2900b上的聚合物包括玻璃基底2922和聚合物波導2924，所述聚合物波導包括聚合物芯2926和聚合物包層2928。玻璃中介件2900b上的聚合物還包括設置在聚合物波導2924的第一側的一個或更多個第一聚合物對齊脊2934a和設置在聚合物波導2924的與所述第一側相反的第二側的一個或更多個第二聚合物對齊脊2934b。聚合物對齊脊2934a和2934b(統稱為“聚合物對齊脊2934”)可以在相應的sipic的一個或更多個相應的蝕刻信道、窗口、凹部或另一些特征中被接收，以使玻璃基底2900b上的聚合物(并且更具體地，聚合物波導2924)與sipic(并且更具體地，sipic的sin波導)對齊。

圖29a和29b的玻璃中介件2900a和2900b上的聚合物和圖29a的sipic2902可以包括如本文別處所述的一個或更多個其他組件、層、特征或方面。

例如，玻璃基底2900b上的聚合物還可以包括一個或更多個虛擬聚合物島，例如，聚合物芯2926和第一聚合物對齊脊2934a之間的第一虛擬聚合物島，以及聚合物芯2926和第二聚合物對齊脊2934b之間的第二虛擬聚合物島。在這些和另一些實施方案中，sipic2902的蝕刻窗口的寬度可能足以在其中容納第一虛擬聚合物島、聚合物波導2924中每個的耦合器部分和第二虛擬聚合物島。

再次參考圖3a和3b，并且如已經描述的，光可以從si波導212耦合到sin波導208，然后從sin波導208耦合到中介件波導224。在其上形成sio2隱埋氧化物204的si基底(未示出)遠離sin波導208某一距離d(例如，在y方向上)。此處，距離d大約等于sio2隱埋氧化物204的厚度加上第二層210的厚度。在一個示例性實施方案中，sio2隱埋氧化物204的厚度為0.72微米，并且第二層210的厚度為約0.3微米，使得距離d可為約1.02微米。對于這些值，在sin波導208中傳播的一些光可以耦合到si基底中并損耗。這種損耗可以稱為基底泄漏(substrateleakage)。基底泄漏可以是顯著的，因為sin波導208中的光學模可以比si波導212中的限制更少。

本文所述的一些實施方案通過增加sin波導208和si基底之間的距離d來減少基底泄漏。例如，sio2隱埋氧化物204的厚度可以增加到大于0.72微米如2微米的厚度，或者2微米加或減10％的厚度。然而，將sio2隱埋氧化物204的厚度增加到這樣的程度可能與一些制造廠/制造商不兼容。

或者，可以進行一種或更多種其他修改。例如，可以增加sin波導208在y方向上的厚度，以更好地限制傳播光的垂直電場，從而減少基底泄漏。或者或另外，可以在第一層206和第二層210之間設置sio2層，和/或可以增加這種層的厚度以增加sin波導208和si基底之間的距離d。隨著距離d增加，si-sinte耦合可降低從而減小基底泄漏。將相對于圖30描述上述內容。或者或另外，可以如關于圖31a和31b所描述的那樣實現雙層sin結構。

圖30示出了根據本文所述的至少一個實施方案布置的示例性sipic3000的剖視圖。sipic3000通常可以與本文公開的任何其他sipic相似或相同，除非本文另有說明。圖30的剖視圖取自與圖3b的剖視圖300c類似的透視圖，并且示出了sipic3000的示例性層疊層(layerstackup)。與圖3a和3b的實例相比，sipic3000增加sin波導的厚度并增加sin波導與相應的si基底之間的距離以減少基底泄漏。

如所示，sipic3000包括si基底3002、sio2隱埋氧化物3004、包括sin波導3008的第一層3006、sin板3010，和包括si波導3014的第二層3012。sipic3000還可以包括第二層3012和sin板3010之間的第一sio2層3016和sin板3010和第一層3006之間的第二sio2層3018。si波導3014和sin波導3008可以被布置為形成絕熱耦合器區域，如本文別處所述。

在一些實施方案中，sipic3000的si基底3002的頂部和包括sin波導3008的第一層3006的底部之間的所有層的總厚度可以為至少1.2μm。例如，sio2隱埋氧化物3004可以具有0.72μm的厚度或0.72μm加或減10％的厚度或一些其他厚度。sin波導3008以及因此第一層3006可以具有0.7μm的厚度或0.7μm加或減10％的厚度或一些其他厚度。sin波導3008正下方的第二sio2層3018可以具有至少0.1μm的厚度，或者0.1μm至0.2μm或更大的厚度，或一些其他厚度。si波導3014以及因此第二層3012可以具有0.3μm的厚度，或0.3μm加或減10％的厚度，或一些其他厚度。第一sio2層3016可以完全省略，或者可以具有10nm至290nm的厚度。sin板3010可以完全省略，或者可以具有0.04μm至0.07μm的厚度，或一些其他厚度。因此，在一些實施方案中，與圖3a和3b的實施例中為約1μm相比，在圖30的實施例中，si基底3002和第一層3006之間的所有層可以具有至少1.2μm(例如，0.72+0.2+0.3＝1.22μm)的總厚度。

與圖3a和3b的實例相比，光學模可以在相對較大的sin波導3008中更加被限制。另外，與圖3a和3b相比，si基底3002和sin波導3008之間的距離增加可以進一步將si襯底3002與sin波導3008光學隔離以減少基底泄漏。

圖30另外示出了圖30的sipic3000的第一至第三模擬3020a至3020c，其中通過sin波導3008的sin傳播損耗被忽略。第一模擬3020a包括沿著垂直軸的以分貝(db)/厘米(cm)為單位的傳播損耗或基底泄漏作為沿著水平軸的以納米為單位的sio2間隙厚度的函數的圖。第一模擬3020a中的sio2間隙厚度是指sipic3000中的第二sio2層3018的厚度。如第一模擬3020a所示，隨著sio2間隙厚度的增加，tm和te光學模(在整個圖30中標記為“tm”和“te”)的傳播損耗減小。例如，sio2間隙厚度從0.1μm到0.2μm，tm光學模的傳播損耗從約1.16db/cm降至約0.55db/cm，te光學模的傳播損耗從約0.91db/cm降至約0.45db/cm。

第二模擬3020b包括沿著垂直軸的sin-si耦合效率作為沿著水平軸的以μm為單位的si錐形長度的函數的圖。si錐形長度是指si波導3014的錐形端的長度。如第二模擬3020b所示，sin-si耦合效率通常隨著si錐形長度的增加而增加，并且在si錐形長度約為250μm處，對于te和tm光學模兩者均為約97％或更高。

第三模擬3020c包括沿著垂直軸的聚合物-至-sin耦合效率作為沿著水平軸以μm為單位的sin線性錐形長度的函數的圖。sin線性錐形長度是指sin波導3008的錐形端的長度。如第三模擬3020c所示，聚合物-至-sin耦合效率通常隨著sin線性錐形長度的增加而增加，并且在sin線性錐形長度為約2毫米(或2000μm)處，對于te和tm光學模兩者均為約95％或更高。

sipic3000可以包括如本文別處所描述的一個或更多個其他組件、層、特征或方面。

圖31a示出了根據本文所述的至少一個實施方案布置的另一示例性sipic3100。sipic3100通常可以與本文公開的任何其他sipic相似或相同，除非本文另有說明。圖31a包括sipic3100的剖視圖3101a和俯視圖3101b。圖31a的剖視圖取自與圖3b的剖視圖300c類似的透視圖，并且示出了sipic3100的示例性層疊層。sipic3100實現了兩層sin結構以減少基底泄漏。

如所示，sipic3100包括si基底3102、sio2隱埋氧化物3104、包括sin波導3108的第一層3106、sin板3110、包括si波導3114的第二層3112和包括sin轉換波導3118的第三層3116。sipic3100還可以包括第二層3112和sin板3110之間、sin板3110和第三層3116之間，和/或第三層3116和第一層3106之間的一個或更多個sio2層。

在一些實施方案中，sipic3100的在si基底3102的頂部和包括sin波導3108的第一層3106的底部之間的所有層的總厚度可以為至少1.2μm，例如1.6μm，或1.6μm加或減10％。更詳細地，sio2隱埋氧化物3104可以具有0.72μm的厚度，或0.72μm加或減10％的厚度，或一些其他厚度。si波導3114以及因此第二層3112可以具有0.3μm的厚度，或者0.3μm加或減或10％的厚度，或一些其他厚度。第二層3112正上方的sio2層3120可以完全省略，或者可以具有10nm至290nm的厚度，或一些其他厚度。sin板3110可以具有0.04μm至0.07μm的厚度，或一些其它厚度。sin轉換波導3118以及因此第三層3116可以具有0.5μm的厚度，或0.5μm加或減10％的厚度，或一些其他厚度。sin轉換波導3118可以在除了一個或更多個其錐形端處之外的x方向上具有1μm至2μm的寬度，或一些其他寬度。sin轉換波導3118正下方的sio2層3120可以具有0.04μm至0.07μm的厚度，或一些其他厚度。sin波導3108以及因此第一層3106可以具有0.04μm至0.07μm的厚度，或一些其他厚度。sin波導3108可以在除了一個或更多個其錐形端處之外的x方向上具有0.6μm至1μm的寬度，或一些其他寬度。sin波導3108正下方的sio2層3120可以具有0.05μm至0.2μm的厚度，或一些其他厚度。

俯視圖3101b示出了sipic3100的多個組件相對于彼此相對x軸和z軸對齊，并且包括參考線1、2、3和4。現在將描述si波導3114、sin轉換波導3118和sin波導3108以及每個前述波導的方面之間相對x軸和z軸對齊。如所示，sin波導3108包括在參考線3和4之間的錐形端。盡管在圖31a中未示出，但是sin波導3108可以包括與圖31a所示的錐形端相反的另一錐形端，以將光絕熱耦合到相應的中介件波導或絕熱接收來自中介件波導的光。

sin轉換波導3118包括在sin轉換波導3118的第一端處在參考線1和3之間的耦合器部分。sin轉換波導3118還包括在參考線3和4之間的與第一端相反的錐形端。sin轉換波導3118的錐形端與sin波導3108的錐形端在兩個正交方向(例如，在x和z方向上)上對齊，使得sin轉換波導3118的錐形端在兩個正交方向上與sin波導3108的錐形端重疊并平行于sin波導3108的錐形端。

si波導3114包括參考線2和3之間的錐形端。si波導3114的錐形端與sin轉換波導3118的耦合器部分在兩個正交方向(例如，在x和z方向上)上對齊，使得si波導3114的錐形端在兩個正交方向上與sin轉換波導3118的耦合器部分重疊并平行于sin轉換波導3118的耦合器部分。

如俯視圖3101b所示，si波導3114的錐形端可以終止于sin波導3108的錐形端開始的位置，例如在參考線3處。或者或另外，其中sin波導3108的錐形端和sin轉換波導3118重疊的區域可以被稱為雙錐形區域3122。雙錐形區域3121在z方向上的長度可以為至少20μm，或至少30μm，或一些其他長度。

sipic3100可以包括如本文別處所描述的一個或更多個其他組件、層、特征或方面。

圖31b示出了根據本文所述的至少一個實施方案布置的圖31a的sipic3100的第一至第四模擬3124a至3124c。由于在圖31a的實例中，sin轉換波導3118與si基底3102分離大約1.1μm，所以對于傳播通過sin轉換波導3118的光可能發生基底泄漏。然而，sin轉換波導3118在z方向上的總長度可能相對短如約100μm或更小，使得基底泄漏可能相對低。另一方面，sin波導3108可以與si基底3102分離1.2μm或更大或者甚至1.6μm或更大，使得傳播通過sin波導3108的光可能經歷很少或沒有基底泄漏，例如對于te光學模為約0.1db/cm，對于tm光學模為約0.35db/cm。

第一模擬3124a和第二模擬3124b示出了分別從通常標記為“層1”的區域中的sin轉換波導3118到通常標記為“層2”的區域中的si波導3118的te和tm光學模的傳播。

第三模擬3124c包括沿著垂直軸的從sin轉換波導3118到sin波導3108的傳輸效率作為沿著水平軸的以μm為單位的雙錐形長度的函數的圖。雙錐形長度是指雙錐形區域3122的長度。如第三模擬3124c所示，傳輸效率隨著雙錐形長度的增加而增加，并且在雙錐型長度為約20μm處對于te和tm光學模兩者為約90％或更高，并且在雙錐型長度為約30μm處對于te和tm光學模兩者為約96％或更高。

一些sipic可以包括如本文別處所描述的wdm復用器或wdm解復用器，諸如sipic的sin層中的中階梯光柵。如本文所使用的，sipic的sin層是指包括sin的sipic的層，該層可以在sin層內的多個位置中另外包括其他材料如sio2。在wdm解復用器構造中，從wdm解復用器接收的入射光可以通過sipic的si層中的si波導從sin波導耦合到包括在sipic的si層中的基于si/鍺(ge)的pin探測器。如本文所使用的，sipic的si層是指包括si的sipic的層，該層可以在si層內的多個位置中另外包括其他材料如sio2。一些wdm解復用器必須具有多模輸出，以允許與wdm解復用器相關的濾波功能的平頂形狀。例如，基于sin的wdm解復用器可以使用te00、te01、tm00和tm01光學模。上述sin-si絕熱耦合器區域中的一些可以容納單模光。這種單模絕熱耦合器區域可以降低具有多模輸出的wdm解復用器的有效帶寬，因為只有單模可以從sin波導耦合到si波導。

本文描述的一些實施方案可以包括多模sin-si絕熱耦合器區域，以在不降低wdm解復用器的有效帶寬的情況下接受wdm解復用器的解復用和/或多模輸出。特別地，圖32示出了根據本文所述的至少一個實施方案布置的多模sin-si絕熱耦合器區域3200(以下稱為“耦合器3200”)。耦合器3200可以在本文所描述的任意sipic中實現。這種sipic通常可以包括sio2隱埋氧化物、包括sin波導3202的形成在sio2隱埋氧化物上方的第一層，以及形成在sio2隱埋氧化物上方并在第一層上方或下方并且包括si波導3204的第二層。

sin波導3202包括非錐形端部分3206和始于非錐形端部分3206開始處的錐形端3208，非錐形端部分3206和錐形端3208在相反的方向上延伸。盡管圖32中未示出，但是sin波導3202可以向非錐形端部分3206的左側延伸。非錐形端部分3206可以接收多模輸入光信號3210，例如可以由基于sin的wdm解復用器輸出。

si波導3204包括非錐形端部分3212和始于非錐形端部分3212開始處的錐形端3214，非錐形端部分3212和錐形端3214在相反方向上延伸。si波導3204可以向非錐形端部分3212的右側延伸。si波導3204可以被構造為從sin波導3202接受多模輸入光信號3210。

在一些實施方案中，sin波導3202的非錐形端部分3206與si波導3204的錐形端3214在兩個正交方向(例如，x和z方向)上對齊，使得sin波導的非錐形端部分3206在兩個正交方向上與si波導3204的錐形端3214重疊并平行于si波導3204的錐形端3214。另外，sin波導3202的錐形端3208與si波導3204的非錐形端部分3212在兩個正交方向上對齊，使得sin波導3202的錐形端3208在兩個正交方向上與si波導3204的非錐形端部分3212重疊并平行于si波導3204的非錐形端部分3212。

其中sin波導3202的非錐形端部分3206與si波導3204的錐形端3214重疊的區域可以稱為第一區域3216。其中sin波導3202的錐形端3208與si波導3204的非錐形端部分3212重疊的區域可以稱為第二區域3218。可以調整第一區域3216和第二區域3218的長度和/或與耦合器3200相關的另一些參數，以優化從sin波導3202到si波導3204的多模耦合，如圖33a至33d所示。

圖33a至33d包括根據本文所述的至少一個實施方案布置的具有多組不同參數的圖32的耦合器3200的多種模擬。

圖33a包括參數的第一表3302、從圖32的sin波導3202到si波導3204的模擬傳輸效率的第二表3304，以及模擬3306a和3306b。結合參考圖32和33a，現在將描述在第一表3302中列出的圖33a的參數。在該實施例中，第一區域3216的長度為90μm，并且第二區域3218的長度為10μm。在第一區域3216中，si波導3204的錐形端3214的寬度沿著光傳播方向從0.08μm漸變至1.5μm。在第二區域3218中，si波導3204的非錐形端部分3212的寬度為1.5μm。在第一區域3216中，sin波導3202的非錐形端部分3206的寬度為2μm。在第二區域3218中，sin波導3202的非錐形端部分3208的寬度沿著光傳播方向從2μm漸變至0.2μm。

第二表3304包括與第一表3302中列出的參數相關的te00、te01、tm00和tm01光學模的模擬傳輸效率。

模擬3306a和3306b包括沿著垂直軸的耦合器3200中傳輸效率作為五個不同波長信道的te01光學模(模擬3306a)和tm01光學模(模擬3306b)沿水平軸的以μm為單位的si錐形長度的函數的圖。si錐形長度是指第一區域3216的長度。在模擬3306a和3306b中，除了第一區域3216的長度之外的所有參數被假設為第一表3302中提供的參數。

圖33b包括模擬3306c和3306d，其使用與圖33a的模擬3306a和3306b相同的參數，不同之處在于sin波導3202的非錐形端部分3206在第一區域3216具有1.5μm的寬度，并且在第二區域3218中sin波導3202的錐形端3208從1.5μm漸變至0.2μm。

圖33c包括模擬3306e和3306f，其使用與圖33b的模擬3306c和3306d相同的參數，不同之處在于si波導3204的錐形端3214在第一區域3216中從0.08μm漸變至1μm，并且si波導3204的非錐形端部分3212在第二區域3218中具有1μm的寬度。如模擬3306e和3306f所示，在si錐形長度(或第一區域3216長度)為90μm處，所有五個波長信道的te01光學模的傳輸效率為約0.96，并且根據波長信道，tm01光學模的傳輸效率為約0.92至0.96。

圖33d包括與上述模擬3306a至3306e類似的模擬3306g和3306h，不同之處在于使用表3308中列出的參數。如模擬3306g和3306h所示，在si錐形長度(或第一區域3216長度)為100μm處，根據波長信道，te01光學模的傳輸效率為約0.95至0.97，并且根據波長信道，tm01光學模的傳輸效率為約0.92至0.95。

本文描述的一個或更多個wdm組件可以具有偏振依賴濾波功能。在這些和另一些實施方案中，本文所述的一個或更多個sipic還可以包括一個或更多個sipic偏振分路器或合路器(以下稱為“偏振分路器”)。sipic可以另外包括兩個偏振特定的wdm組件，每個組件具有耦合到偏振分路器的不同輸出的輸入。可以針對te偏振優化偏振特定wdm組件中的一個，可以針對tm偏振優化另一個。或者，可以針對相同的偏振優化每個偏振特定wdm組件，并且sipic可以另外包括耦合在偏振分路器的兩個輸出之一和偏振特定wdm組件之一的輸入之間的偏振旋轉器。偏振旋轉器可以包括在sipic中一體形成的sipic偏振旋轉器。

圖34a和34b示出了根據本文所述的至少一個實施方案布置的解復用器系統3400a和3400b(統稱為“解復用器系統3400”)的實施方案。解復用器系統3400中的一些或全部可以在sipic如上述的sipic中實現。解復用器系統3400各自包括sipic偏振分路器或合路器3402(以下稱為“偏振分路器3402”)、第一wdm解復用器3404、第二wdm解復用器3406a或3406b(通常為“第二wdm解復用器3406”)、第一光電換能器3408、第二光電換能器3410和加法器3412(為簡單起見，僅示出了其中的一個)。在圖34a和34b的每一個中，另外的加法器3412由橢圓表示。圖34b的解復用器系統3400b可另外包括偏振旋轉器3414。

每一個解復用器系統3400中的偏振分路器3402包括輸入3402a第一輸出3402b和第二輸出33402c，當實施為合路器時除外，在這種情況下，輸入和輸出可以顛倒。如下面更詳細描述，偏振分路器3402通常可以包括形成在sipic的相應層中的第一和第二sin波導，以及具有兩個錐形端的形成在sipic的位于在其中形成第一和第二sin波導的層上方或下方的另一層中的si波導。在一些實施方案中，如本文別處所述，第一wdm解復用器3404和第二wdm解復用器3406可以在相同的sipic層中形成為si偏振分路器3402的第一和第二sin波導。

輸入3402a可以包括第一sin波導的第一端，第一輸出3402b可以包括第一sin波導的第二端，并且第二輸出3402c可以包括第二sin波導的第二端。在輸入上，偏振分路器3402可以接收包括具有兩個正交偏振(例如te偏振和tm偏振)的n信道光信號(例如，具有n個波長信道λ1、λ2、λ3、...、λn的復用光信號)輸入光束3415。輸入光束3415可以根據偏振進行分離，其中te偏振通常從第一輸出3402b輸出，tm偏振通常從第二輸出3402c輸出。

根據輸入到第一wdm解復用器3404或第二wdm解復用器3406的光的偏振，第一wdm解復用器3404和第二wdm解復用器3406中的每一個可以針對兩個偏振之一進行優化和/或特定于兩個偏振之一進。例如，圖34a和34b中的第一wdm解復用器3404和圖34b中的第二wdm解復用器3406b可以針對te偏振進行優化或特定于te偏振。圖34a中的第二wdm解復用器3406a可以針對tm偏振進行優化或特定于tm偏振。在這些和另一些實施方案中，第一wdm解復用器3404和第二wdm解復用器3406中的每一個可以包括具有偏振依賴濾波功能的中階梯光柵。

第一wdm解復用器3404包括光學耦合到偏振分路器3402的第一輸出3402b的輸入3416。類似地，第二wdm解復用器3406a或3406b分別包括光學耦合到第二輸出3402c或偏振分路器3402的輸入3418或3420。

第一wdm解復用器3404還包括光學耦合到第一光電換能器3408的輸出3422。類似地，第二wdm解復用器3406a或3406b分別包括光學耦合到第二光電換能器3410的輸出3424或3426。第一光電換能器3408和第二光電換能器3410可各自包括至少n個pn二極管、雪崩光電二極管(apd)或另一些合適的光學接收器。

加法器3412電耦合到第一光電換能器3408和第二光電換能器3410的輸出，其中每個加法器3412電耦合到第一光電換能器3408中的相應之一的輸出，并電耦合到第二光電換能器3410中相應之一的輸出。特別地，對于i＝1至n，加法器3412中的第i個可以電耦合到第一光電換能器3408中的第i個和第二光電換能器3410中的第i個，以將第i個第一光電換能器3408的電輸出與第i個第二光電換能器3410的電輸出相加，以產生第i個組合的電輸出3428。

在圖34a和34b中，在操作中，第一wdm解復用器3404接收輸入光束3415的te偏振，并將其解復用為輸出到第一光電換能器3408的n個不同波長信道λ1、λ2、λ3、...、λn。第一光電換能器3408各自輸出代表在第一光電換能器3408中的相應的一個接收的n個不同波長信道中的相應的一個的電信號。

在圖34a中，在操作中，第二wdm解復用器3406a從偏振分路器3402的第二輸出3402c接收n信道光信號的tm偏振，并將其解復用為輸出到第二光電換能器3410的n個不同的波長信道。第二光電換能器3410各自輸出代表在第二光電換能器3410中的相應的一個接收的n個不同波信道道中的相應的一個的電信號。

在圖34b中，在操作中，偏振旋轉器3414將從偏振分路器3402的第二輸出3402c接收的tm偏振從tm偏振旋轉為te偏振。在這個和另一些實施方案中，偏振旋轉器3414可以包括tm到te偏振旋轉器。更一般地，偏振旋轉器3414可以將來自第一(或第二)偏振的偏振旋轉為正交的第二(或第一)偏振。然后，第二wdm解復用器3406a從偏振旋轉器3414接收偏振旋轉的信號，并將其解復用為輸出到第二光電換能器3410的n個不同的波長信道。第二光電換能器3410各自輸出代表在第二光電換能器3410中的相應的一個接收的n個不同波信道道中的相應的一個的電信號。

在圖34a和34b兩者中，加法器3412然后組合來自第一光電換能器3408和第二光電換能器3410的合適輸出，以產生代表來自在偏振分路器3402的輸入3402a接收的輸入光束3415的第i個波長信道的第i個組合電信號3428。特別地，第i個組合的電信號3428中的第一(或第二，或第三，或第n)個包括代表通過第一wdm解復用器3404輸出的n個不同波長信道中的第一(或第二，或第三，或第n)個的第一電光換能器3408中的第一(或第二，或第三，或第n)個的電輸出和代表通過第二wdm解復用器3406a輸出的n個不同波長信道中的第一(或第二，或第三，或第n)個的第二電光換能器3410中的第一(或第二，或第三，或第n)個的電輸出的總和。

通過從tm偏振中分離te偏振，將每一個與另一個分別解復用，然后用加法器3412添加相應信道，圖34a和34b的解復用器系統3400可以消除或至少顯著地減少在具有偏振依賴濾波功能的wdm解復用器中出現的信道串擾。

現在將參照圖35至37討論與sipic偏振分路器如偏振分路器3402相關的多種原因和參數，隨后參照圖38a至38c討論多個示例性sipic偏振分路器。

圖35是根據本文所述的至少一個實施例布置的作為絕緣耦合器區域的si和sin波導中的te和tm偏振的si波導寬度的函數的有效折射率的模擬的圖形表示3500。從圖35的曲線3506和3508可以看出，sin波導中te和tm偏振的有效折射率不隨si波導寬度而變化，并且具有約1.7的值。從圖35的曲線3502和3504可以看出，在130nm至180nm(或0.13μm至0.18μm)的區域中，si波導中te偏振的有效折射率(見曲線3502)小于1.7，并且跨越該區域增加，并且在130nm至180nm的區域中si波導中的tm偏振的有效折射率(見曲線3504)大于1.7，并且跨越該區域增加。因此，如果si波導的錐形端的尖端寬度在130nm至180nm之間，則te和tm偏振將在絕熱耦合器區域中必然具有不同的耦合效率。在圖36和37中示出了130nm至180nm范圍內多種尖端寬度的te和tm耦合效率之間的差異。

si波導中tm偏振的有效折射率(曲線3504)與sin波導中tm偏振的有效折射率(曲線3508)交叉處的si波導寬度在本文中可以被稱為“tm最大錐形寬度”并且在圖35中為約100nm。從圖35可以看出，如果si波導的錐形端的尖端寬度大于tm最大錐形寬度，則可以阻止si波導和sin波導之間tm偏振的絕熱耦合相對于te偏振的耦合效率具有高效率。類似地在si波導中te偏振的有效折射(曲線3502)與sin波導中的te偏振的有效折射率(曲線3506)交叉處的si波導寬度在本文中可以被稱為“te最大錐形寬度“，并且在圖35中為約180nm。從圖35可以看出，如果si波導的錐形端的尖端寬度小于te最大錐形寬度，則可以允許si波導和sin波導之間te偏振的絕熱耦合相對于tm偏振的耦合效率具有高效率。

圖36是根據本文所述的至少一個實施方案布置的te和tm偏振耦合效率的模擬的圖形表示3600，其作為尖端寬度為180nm和150nm的si波導的si波導錐形長度的函數。特別地，對于尖端寬度為180nm，曲線3602表示te耦合效率，而曲線3604表示tm耦合效率。類似地，對于尖端寬度為150nm，曲線3606表示te耦合效率，而曲線3608表示tm耦合效率。從曲線3602、3604、3606和3608可以看出，在兩個尖端寬度下，te偏振(曲線3602和3606)具有比tm偏振(曲線3604和3608)更好的耦合效率。曲線3602和3606傾向于表明，對于尖端寬度等于或大于180nm，te耦合可以低于90％。曲線3604和3608傾向于表明，對于尖端寬度小于或等于150nm，tm耦合可以大于10％。

圖37是根據本文所述的至少一個實施方案布置的作為1.35μm、1.31μm和1.27μm三個不同波長信道的尖端寬度為160nm的si波導的si波導錐形長度的函數的te和tm偏振耦合效率的模擬的圖形表示3700。選擇160nm的尖端寬度作為150nm(低于其tm耦合可大于10％)和180nm(高于其te耦合效率可小于90％)之間的折衷。對于尖端寬度為160nm和1.35μm的波長信道，曲線3702a表示te耦合效率，而曲線3702b表示tm耦合效率。類似地，對于尖端寬度為160nm和1.31μm的波長信道，曲線3704a表示te耦合效率，而曲線3704b表示tm耦合效率。類似地，對于尖端寬度為160nm和1.27μm的波長信道，曲線3706a表示te耦合效率，而曲線3706b表示tm耦合效率。從曲線3702a、3702b、3704a、3704b、3706a和3706b可以看出，在所有三個波長信道，te偏振(曲線3702a、3704a和3706a)具有比tm偏振(曲線3702b、3704b和3706b)更好的耦合效率。

圖37另外包括具有在1.35μm、1.31μm和1.27μm的三個波長信道的多個te和tm偏振耦合效率值的表3708，其中si波導錐形長度為約200μm。對于每個波長信道，te偏振耦合效率與tm偏振耦合效率的比例也以分貝(db)為單位來提供。

圖35至37的模擬表明，至少在一些實施方案中，可以使用包括尖端寬度為130nm至180nm或150nm至180nm或約160nm的si波導的絕熱耦合器區域，以選擇性地將大部分te偏振從si波導耦合到sin波導(反之亦然)，而不會將大部分tm偏振從si波導耦合到sin波導(反之亦然)。可以如關于圖38a至38c更詳細地描述的那樣組合兩個或更多個這種絕熱耦合器區域，以形成sipic偏振分路器或合路器，例如上面討論的偏振分路器3402。

圖38a至38c示出了根據本文所述的至少一個實施方案布置的示例性sipic偏振分路器或合路器3800a、3800b和3800c(以下統稱為“偏振分路器3800”)。偏振分路器3800可以包括或對應于圖34a和34b的偏振分路器3402，并且可以在圖34a和34b的解復用器系統3400中和/或其他系統或裝置中實現。

圖38a至38c各自包括偏振分路器3800a、3800b或3800c的俯視圖。圖38a至38c的俯視圖包括在偏振分路器3800的材料堆疊中不同級別的偏振分路器3800的多個組件的輪廓或所占區域，當從上方觀察時可能不一定是可見的，但是被示出為輪廓或所占區域以說明多個組件相對于彼此的x和z對齊。

每個偏振分路器3800包括第一sin波導3802、與第一sin波導3802間隔開的第二sin波導3804和si波導3806。第一sin波導3802和第二sin波導3804可以形成在sipic的第一層，例如本文所述的具有sin波導的第一層中的任何一個。si波導3806可以形成在sipic的位于sipic的第一層上方或下方的第二層中，例如本文所述的具有si波導的第二層中的任何一個。

第一sin波導3802包括耦合器部分3808，第二sin波導3804包括耦合器部分3810，并且si波導3806包括第一錐形端3812和第二錐形端3814。第一錐形端3812與第一sin波導3802的耦合器部分3808在兩個正交方向(例如，x和z)上對齊，使得第一錐形端3812在兩個正交方向上與第一sin波導3802的耦合部分3808重疊并平行于第一sin波導3802的耦合部分3808。第一sin波導3802的錐形端3812和的耦合器部分3808可以通常形成第一絕熱耦合器區域3816。類似地，第二錐形端3814與第二sin波導3804的耦合器部分3810在兩個正交方向(例如，x和z)上對齊，使得第二錐形端3814在兩個正交方向上與第二sin波導3804的耦合器部分3810重疊并平行于第二sin波導3804的耦合器部分3810。第二sin波導3804的第二錐形端3814和耦合器部分3810通常可以形成第二絕熱耦合器區域3818。

si波導3806的第一錐形端3812和第二錐形端3814中的每一個可以被構造為輸入光束3820的大部分第一偏振(例如，te偏振)在si波導3806的第一錐形端3812和第二錐形端3814中相應之一與第一sin波導3802和第二sin波導3804中相應之一之間絕熱耦合，并阻止與第一偏振正交的輸入光束3820的大部分第二偏振(例如，tm偏振)在第一錐形端3812和第二錐形端3814中相應之一與第一sin波導3802和第二sin波導3804中相應之一之間絕熱耦合。前述可以通過提供si波導3806的第一錐形端3812和第二錐形端3814中的每一個來實現，所述錐形端具有通常區分第一偏振和第二偏振的適當尖端寬度。

更詳細地，si波導3806的第一錐形端3812可以具有這樣的尖端寬度，其被構造為將來自第一sin波導3802的大部分第一偏振通過第一錐形端3812絕熱耦合到si波導3806，并且阻止大部分第二偏振進入si波導3806。例如，第一錐形端3812可以具有130nm至180nm，或150nm至180nm，或約160nm的尖端寬度。類似地，si波導3804的第二錐形端3814可以具有這樣的尖端寬度，其被構造為將通過si波導3806傳播的第一偏振的部分的大部分從si波導3806通過第二錐形端3814絕熱耦合到第二sin波導3804，并阻止通過si波導3806傳播的第二偏振的部分的大部分進入第二sin波導3804。例如，第二錐形端3814可以具有130nm至180nm，或150nm至180nm，或約160nm的尖端寬度。因此，與圖35至37一致，第一錐形端3812和第二錐形端814的尖端寬度可被構造為選擇性地將輸入光束3820的第一偏振的大部分從第一sin波導3802耦合到第二sin波導3804，而不將第二偏振的大部分從第一sin波導3802耦合到第二sin波導3804。

在圖38a的實施例中，si波導3806可以具有200nm的錐形長度(例如，第一錐形端3812和第二錐形端3814中的每一個在光傳播方向上可以是200nm長)，并且第一錐形端3812和第二錐形端3814中的每一個可以具有150nm的尖端寬度。或者或另外，第一sin波導3802和第二sin波導3804可以各自具有1μm的寬度，并且第一錐形端3812和第二錐形端3814中的每一個可以具有320nm的最大寬度。在該實施例中，對于1.31μm的波長信道，第一絕熱耦合器區域3816和第二絕熱耦合器區域3818中的每一個可以將約98％的te偏振和約10％的tm偏振從一個波導絕熱耦合到下一個波導(例如，從第一sin波導3802到si波導3806或從si波導3806到第二sin波導3804)，并且可以阻止約2％的te偏振和約90％的tm偏振從一個波導絕熱耦合到下一個。因此，在圖38a中，來自第一sin波導3802的端3824的輸出光束3822可以包括輸入光束3820的約2％的te偏振和約90％的tm偏振。因為來自第二sin波導3804的端3828的輸出光束3826通過第一絕熱耦合器區域3816和第二絕熱耦合器區域3818兩者，所以輸出光束3826可以包括輸入光束3820的約96％的te偏振和約1％的tm偏振。

在圖38b和38c中，每個偏振分路器3800b和3800c另外包括第三絕熱耦合器區域3830或3832，以提高來自第一sin波導3802的端3824的輸出光束3822中te和tm偏振的分離比。第三絕熱耦合器區域3830或3832可以由第一sin波導3802的第二耦合器部分3834和第二si波導3840或3842的錐形端3836或3838構成。第二si波導3840或3842可以形成在sipic的與si波導3806相同的層中，或者形成在sipic的與si波導3806不同的層中。

或者或另外，第一sin波導3802可以包括耦合器部分3808上游的錐形端3844。在一個示例性實施方案中，第一sin波導3802的錐形端3844具有約50μm的錐形長度(例如，z方向上的長度)。根據本文所述的一些實施方案的sipic中的sin波導通常可以具有約0.7μm或更小的寬度(例如，在x方向上)，并且可以被稱為標準sin波導。相比之下，sipic偏振分路器(例如本文所述的偏振分路器3402和3800)中的sin波導可以具有與標準sin波導不同的寬度，例如約1μm的寬度，并且可以被稱為偏振分路器sin波導。第一sin波導3802的錐形端844可以用作從標準sin波導到偏振分路器sin波導第一sin波導3802(其為偏振分路器sin波導)的轉換。

第二si波導3840或3842的錐形端3836或3838與第一sin波導3802的第二耦合器部分3834在兩個正交方向(例如x和z)上對齊，使得第二si波導3840或3842的錐形端3836或3838在兩個正交方向上與第一sin波導3802的第二耦合器部分3834重疊并平行于第一sin波導3802的第二耦合器部分3834。圖38b中的第二si波導3840通常包括s形，而圖38c中的第二si波導3842通常包括u形。或者也可以實施另一些形狀。在一些實施方案中，第二si波導3840和3842中的每一個包括與錐形端3836或3838相反的第二錐形端3846或3848。在另一些實施方案中，第二si波導3840和3842中的每一個終止于鍺(ge)pin探測器而不具有第二錐形端3846或3848。

第二si波導3840或3842的錐形端3836或3838中的每一個可以具有適當的尖端寬度以一般地區分第一偏振和第二偏振。更詳細地，第二si波導3840或3842的錐形端3836或3838可以具有這樣的尖端寬度，其被構造為將來自第一sin波導3802的大部分第一偏振通過錐形端3836或3838絕熱耦合到第二si波導3840或3842，并阻止大部分第二偏振進入第二si波導3840或3842。例如，錐形端3836或3838可以具有130nm至180nm，或150nm至180nm，或約160nm的尖端寬度。在一些實施方案中，第二si波導3840或3842的第二錐形端3846或3848可以類似地具有130nm至180nm，或150nm至180nm，或約160nm的尖端寬度。

在圖38b和38c的實施例中，si波導3806可以具有200nm的錐形長度，并且第一錐形端3812和第二錐形端3814中的每一個可以具有160nm的尖端寬度。或者或另外，第二si波導3840或3842也可以具有200nm的錐形長度，錐形端3836或3838和第二錐形端3846或3848中的每一個可以具有160nm的尖端寬度，第一sin波導3802和第二sin波導3804可以具有1μm的寬度。或者或另外，si波導3806的第一錐形端3812和第二錐形端3814、第二si波導3840或3842的錐形端3836或3838，和/或第二si波導3840或3842的第二錐形端3846或3848可以具有320nm的最大寬度。在該實施例中，對于1.31μm的波長信道，第一絕熱耦合器區域3816、第二絕熱耦合器區域3818和第三絕熱耦合器區域3830或3832中的每一個可以將約97.7％的te偏振和約6.7％的tm偏振從一個波導絕熱耦合到下一個(例如，從第一sin波導3802到si波導3806，從si波導3806到第二sin波導3804，或者從第一sin波導3802到第二si波導3840或3842)，并且可以阻止約2.3％的te偏振和約93.3％的tm偏振從一個波導絕熱耦合到下一個。因此，由于輸出光束3822通過第一絕熱耦合器區域3816和第三絕熱耦合器區域3830兩者，所以來自第一sin波導3802的端3824的輸出光束3822可以包括輸入光束3820的約0.05％的te偏振和約87％的tm偏振。另外，由于來自第二sin波導3804的端3828的輸出光束3826通過第一絕熱耦合器區域3816和第二絕熱耦合器區域3818兩者，所以輸出光束3826可以包括輸入光束3820的約95％的te偏振和約0.5％的tm偏振。因此，在圖38b和38c的實施例中，輸出光束3822中的tm/te的比例可以為約32db，并且輸出光束3826中的te/tm的比例可以為約23db。更一般地，si波導3806的第一錐形端3812和第二錐形端3814中的一者或兩者的尖端寬度可以被構造為使tm偏振的至少80％通過第一sin波導3802，并使te偏振的至少90％從第一sin波導3802絕熱通過到第二sin波導3804。

或者或另外，一個或更多個偏振分路器3800可以實施為偏振合路器。在這些和另一些實施方案中，可以在第一sin波導3802的端3824接收tm輸入光束，并且可以在第二sin波導3804的端3828接收te輸入光束。在該實施例中，si波導3806的第二錐形端3814可以具有130nm至180nm，或甚至小于130nm尖端寬度。si波導3806的第一錐形端3812可以具有130nm至180nm，或150nm至180nm，或約160nm的尖端寬度。tm輸入光束可以從右到左傳播通過第一sin波導3802。te輸入光束可以從右到左傳播通過第二sin波導3804，并且可以通過絕熱耦合器區域3818絕熱耦合到si波導3806中并通過絕熱耦合器區域3816絕熱耦合到第一sin波導3802中，其中其與tm輸入組合。

圖39a和39b包括示出了根據本文所述的至少一個實施方案布置的高折射率玻璃中介件3900(以下稱為“中介件3900”)和圖17的sipic1700的對齊和附接的側視圖。中介件3900包括高折射率玻璃波導塊3902和一個或更多個中介件波導3904。中介件波導3904可以包括可以例如通過離子交換法、紫外(uv)激光寫入或另一些合適的折射率變換輻射或工藝被寫入高折射率玻璃波導塊中的高折射率玻璃波導。

如圖39a所示，中介件3900與sipic1700的蝕刻窗口1702對齊，其中中介件芯3904通常以上述方式在x和z方向上與sipic1700的sin波導1712對齊，以形成絕熱耦合器區域。蝕刻窗口1702可以至少部分地填充有環氧樹脂底部填料1902。如圖39a所示，如箭頭3906所示，然后中介件3900可以朝向sipic1700(或反之亦然)移動，直到中介件芯3904與sipic1700的sin波導1712直接或至少緊密接觸。

在所示的實施方案中，高折射率玻璃波導塊3902限定了一個或多更個孔或槽3908，所述孔或槽3908從高折射率玻璃波導塊3902的底表面垂直延伸，例如在y正方向上。每個孔或槽3908可以具有15μm至20μm或一些其他的高度(例如，在y方向上)。每個孔或槽可以延伸被構造成在蝕刻窗口1702內被接收的中介件3900的一部分的長度(例如，在z方向上)。被構造成在蝕刻窗口1702內被接收的中介件3900的該部分在一些實施方案中長度可以為2mm至3mm。或者或另外，在一些實施方案中，中介件3900在x方向上的寬度可以為約1.5mm。

當中介件3900插入到sipic1700的蝕刻窗口1702中時，中介件3900可以被充分地壓靠在sipic1700上以至少部分地使環氧樹脂底部填料1902移位并變薄，因此在中介件波導3904和sin波導1712之間存在相對較少的環氧樹脂底部填料。例如，在圖39b的附接結構中，環氧樹脂底部填料1902的厚度(例如在y方向上)可以小于1μm。移位的環氧樹脂底部填料1902可以至少部分地填充孔3908以實現中介件3900到sipic1700的良好粘附。

圖40a包括根據本文所述的至少一個實施方案布置的另一高折射率玻璃中介件4000(以下稱為“中介件4000”)的倒置透視圖。中介件4000包括高折射率玻璃波導塊4002和一個或更多個中介件波導4004。中介件波導4004可以包括可以例如通過離子交換法、uv激光寫入或另一些合適的折射率變換輻射或工藝被寫入高折射率玻璃波導塊中的高折射率玻璃波導。中介件波導4000另外限定了與中介件波導4004縱向相鄰的v形槽4006。

圖40b包括根據本文所述的至少一個實施方案布置的絕熱耦合到sipic4008的中介件4000的透視圖。中介件4000在圖40b中示出為透明的，以允許感應到通常位于中介件4000的底表面上的中介件波導4004和v形槽4006。從圖40b可以看出，中介件波導4004通常設置在通過sipic4008的第一層上方的sipic的一個或更多個介電層限定的蝕刻窗口4010內。第一層可以包括一個或更多個sin波導，在蝕刻窗口4010內中介件波導4004絕熱耦合至該一個或更多個sin波導。

圖40b另外示出了光纖4012，中介件波導4004可以光學耦合至該光纖4012。特別地，光纖的端可以剝離外殼和/或波導包層，使得光纖4012的光纖芯位于v形槽4006內。在v形槽4006通常可以與中介件波導4004光學對齊的范圍內，定位光纖4012使得其光纖芯位于v形槽4006內通常可以將每根光纖4012與相應的一個中介件波導4004光學對齊。

基本上對于本文中使用的任何復數和/或單數術語，本領域技術人員可以在適用于上下文和/或應用的情況下，從復數轉換為單數和/或從單數轉換為復數。為了清楚起見，可以在本文中明確地闡述各種單數/復數置換。

在不脫離本發明的精神或本質特征的情況下，本發明可以以其他具體形式實施。所描述的實施方式在所有方面被認為僅是說明性的而不是限制性的。因此，本發明的范圍由所附權利要求而不是前面的描述來表示。落在權利要求的等同內容的含義和范圍內的所有變化將被包括在本發明的范圍內。