[发明专利]多层光子结构

说明书

一种用于改善光子器件的VLSI的系统和方法，例如通过改进的体积填充密度来保持和/或增强光子操作和功能。光学通孔分布在多层光子器件中。这些光学通孔与不同类型的路径光学器件光学通信，以允许光子信息被分布在各层上的光子处理元件访问，处理和传输。

相关申请的交叉引用

本申请要求于2017年3月13日提交的美国专利申请No.15/457,980和2016年3月15日提交的美国专利申请No.62/308,687的权益，并且本申请与2009年2月13日提交的美国专利申请No.12/371,461有关并且与2016年3月15日提交的美国专利申请No.62/308,585有关，其全部内容为了所有目的通过引用全部明确地并入本文。

技术领域

本发明一般涉及器件体积结构效率，更具体地但非排他地，涉及改善光子器件，结构，集成和组件的操作密度。本发明一般还涉及信号和数据处理设备，包括“计算机芯片”，电信信号处理设备，传感器设备和显示设备以及所有其他数据/信号处理设备的一般领域，更具体地说，但不仅仅是，三维(3D)或多层设备，其中数据处理和计算以及信号处理和传输，更改，操作和修改在设备的多个平面级别上处理，并且这些数据可以在这些设备之间传递层以及从设备本身到其他设备，连接，网络或系统的输入和输出。

背景技术

背景技术部分中讨论的主题不应仅仅因为在背景技术部分中提及而被认为是现有技术。类似地，不应假设在背景技术部分中提到的或与背景技术部分的主题相关的问题先前已在现有技术中被认识到。背景技术部分中的主题仅代表不同的方法，这些方法本身也可以是发明。

在光子集成电路领域中，存在以半导体电子器件的规模实现VLSI集成的问题，因为在晶片的给定区域上封装大量光子元件受到这些单个元件的较大尺寸的限制。(平均而言，与半导体电子逻辑元件的尺寸相比)和连接这些元件的光学结构(波导和无源结)所需的面积，尤其是在实现除了相同器件的简单重复阵列之外的任何其他方面。

然而，多个较低密度光子晶片的3D集成提供了实现VLSI的另一途径，并且原则上提供光子学优于用于3D VLSI的纯电子器件的优势。与电子互连相比，在层之间传递的光信号在没有电阻或制造复杂性的情况下完成，因为必须采用导电通孔作为3D电子半导体结构通过单片集成构建或组装，而层之间的光学耦合可以基本上是自由空间或低损耗无源光学器件，不需要在层之间沉积固体材料通孔。

但是，为了实现3D集成方案，其中光耦合是层之间的主要互连(除了设备的边缘之外)，需要通过PIC架构中的调制器和设备在平面内处理的信号的外耦合，以及现在还没有一种系统可以有效地系统地将信号从平面内移动到平面外。

类似地，可用于空间光调制器的光电调制技术存在当前的限制，因为光子学中性能最佳的调制器通常是平面调制器，其中调制结构和表面大致垂直于该装置的平面，用于耦合平行于平面传输的光，而没有有效的方法或系统将来自这些调制器的信号耦合到平面之外。同类最佳的平面调制器包括IBM的小尺寸Mach-Zehnder调制器，环形谐振器调制器，以及平面磁光和磁光调制器。

因此，默认情况下，用于光学介质的图像投影和显示，电信和读写阵列的SLM的主要调制方法是MEMS型调制器或LCoS(硅上液晶)，其中调制元件与器件的平面平行，而不是垂直。在这些系统中，没有办法耦合平行于器件平面传输的光，只有将光反射出平面的装置(或通过透明光学基板传输光，如LC SOG(系统开启)玻璃)微型显示器的尺寸与LCoS相当。

除了MEMS和LCoS SLM之外，还有由Inoue等人开发的MOSLMS(磁光空间光调制器)。并且由EUwood(本公开的发明人)Inoue，美国专利6,762,872；EUwood美国公开号20050201654)。但是这两种类型的MOSLM都被限制为使用平面磁光厚膜或平面磁光子周期薄膜叠层(ID光子带隙结构)。