用于低损耗模转换器的倒锥波导的制作方法

本申请要求于2014年4月30日提交的申请号为61/986,517、发明人为杨莉等、发明名称为“用于光耦合器的窄宽端头的制造方法”的美国临时专利申请的优先权，其全部内容通过引用并入本申请。

背景技术：

模转换器是一种光子器件，配置用于使光模在第一模尺寸与第二模尺寸之间转换。模尺寸是指模在光波导中某一方向上的大小，例如能量在横向上的分布。模形状是指模尺寸在两个不同方向(例如水平方向与垂直方向)上的相对大小。由于硅波导的模尺寸较小(如亚微米级)，因而将光耦合进和/或出硅基光子器件对模转换器而言都具有挑战性。一种现有方法采用硅倒锥结构，将硅波导中的光模变换到大尺寸(例如模直径从约1微米(μm)到约15μm)低折射率(例如折射率从约1到约3.4)波导中，从而增大模尺寸。另一种方法采用倒锥结构将模扩入低折射率包层以增大模尺寸。然而，这些方法都需要小端头的硅波导。由于光刻技术的局限性，要在标准的200毫米(mm)制程中制作出宽度在100纳米(nm)以下的端头是相当困难的。目前制作小端头硅波导的方法包括采用垂直锥形和刀刃锥形。然而，这些硅波导受到工艺复杂、无法控制的困扰。

技术实现要素：

在一个实施例中，本公开包括一种装置，该装置包括：基底，所述基底包括设置在其顶部的二氧化硅(SiO₂)材料；硅波导，所述硅波导包括第一绝热锥形，并且被封闭在所述二氧化硅材料中；以及低折射率波导，所述低折射率波导设置在所述基底顶部并邻近所述第一绝热锥形。

在另一个实施例中，本公开包括一种模转换器制作方法，该方法包括：获取模转换器，所述模转换器包括基底、硅波导和硬膜，所述硅波导设置在所述基底上并包括侧壁和第一绝热锥形，所述硬膜设置在所述硅波导上并包括二氧化硅(SiO₂)层，其中所述硬膜不覆盖所述侧壁；以及氧化所述硅波导和所述硬膜，其中所述氧化所述硅波导和所述硬膜将所述硅波导封闭在所述二氧化硅层内。

在又一个实施例中，本公开包括一种模转换器制作方法，该方法包括：在基底上制作硅波导，所述硅波导包括第一绝热锥形和侧壁，其中所述硅波导上设置有硬膜，且所述硬膜不覆盖所述侧壁，并且其中所述硬膜包括二氧化硅(SiO₂)材料；在基底上制作第二波导，其中所述第二波导包括将所述第二波导封闭在内的第二硬膜；以及氧化所述硅波导和所述第二波导，直至所述硅波导被封闭在所述二氧化硅材料内。

通过以下详细描述，并结合附图和权利要求，将更加清楚地理解这些及其他特征。

附图说明

为更全面地理解本公开，现在将结合相关附图和详细描述进行如下简短描述，其中相似的附图标记代表相似的部件。

图1是模转换器的一实施例在热氧化之前的俯视图；

图2是模转换器的一实施例在热氧化之后的俯视图；

图3是模转换器的一实施例的示意图，该模转换器被配置为使用硅波导和低折射率波导之间的模式耦合；

图4是模转换器的一实施例的示意图，该模转换器被配置为使用绝热椎体之间的模式耦合；

图5是模转换器的一实施例的示意图，该模转换器被配置为使用硅波导和第二波导之间的模式耦合；

图6是模转换器制作工艺的一实施例的示意图；

图7是模转换器制作工艺的另一实施例的示意图；

图8是模转换器制作方法的一实施例的流程图；

图9A-9D显示了氧化之前沿硅波导端头截面和低折射率波导截面的能量密度图；以及

图10A-10D显示了热氧化之后沿硅波导端头截面和低折射率波导截面的能量密度图。

具体实施方式

首先应当理解的是，虽然下文提供了一个或多个实施例的示意性实施方式，但其所公开的系统和/或方法可以通过任意数量的技术加以实施，无论此技术是否已知或现有。本公开绝不局限于下文示出的示意性实施方式、附图和技术，包括本文所示出和描述的示例性设计和实施方式等，而是能够在随附权利要求及其等同技术的范围之内进行修改。

本文所公开的是采用热氧化工艺制作包括小端头的硅倒锥波导的各种实施例。这些硅倒锥波导可用于在小尺寸模和大尺寸模之间进行转换，同时减少耦合损失。在一个实施例中，所述硅倒锥波导的顶面由硬膜保护，同时所述硅倒锥波导的侧壁裸露，以接受氧化，例如热氧化。通过对硅倒锥波导进行氧化，可以为硅倒锥波导提供保护层，大体上防止端头受到污染或机械损伤。进一步的，氧化过程可改善硅倒锥波导的表面粗糙度，从而可进一步减少传播损耗。氧化法在此前从未用于硅波导，这是由于设计和实现方面的挑战性。例如，将硅波导的氧化整合到制作工艺中就具有挑战性。进一步的，要制作出如硅波导端头等精细特征而不减小其他波导和组件的特征尺寸也具有挑战性。

图1是模转换器100的一实施例在热氧化之前的俯视图。模转换器100被配置为让光170沿硅波导104通过，并使光170的光模在硅波导104与另一个波导(未示出)之间变换。模耦合器100配置用于变换第一方向180上的光模，以将该光模转换为更大的光模。将光模转换为更大的光模可用于例如将光模从波导转换为光纤等应用。模耦合器100也配置用于变换光170在第二方向182上的光模，以将该光模转换为更小的光模。将光模转换为更小的光模可用于例如将光模从光纤转换为芯片等应用。模转换器100可按图示配置，或可按本领域普通技术人员在查看本公开之后所将要想到的其他任意合适的配置进行配置。

截面图154显示了模转换器100沿第一剖切线AA’150的截面，且截面图160显示了模转换器100沿第二剖切线BB’152的截面。在截面图154中，轴线156表示厚度，单位μm，且轴线158表示宽度，单位μm。在第一剖切线AA’150处，硅波导104具有约0.5μm的宽度和约0.2μm的厚度，二氧化硅(SiO₂)106具有约0.5μm的宽度和约0.01μm的厚度，并且氮化硅(Si₃N₄)108具有约0.5μm的宽度和约0.1μm的厚度。在截面图160中，轴线162表示厚度，单位μm，且轴线164表示宽度，单位μm。如图所示，硅波导104的宽度从剖切线AA’到剖切线BB’是减小的，以下将有进一步的描述。在第二剖切线BB’152处，硅波导104具有约0.2μm的宽度和约0.2μm的厚度，二氧化硅106具有约0.2μm的宽度和约0.01μm的厚度，并且氮化硅108具有约0.2μm的宽度和约0.1μm的厚度。

模转换器100包括设置于基底102表面102A上的硅波导104。基底102的组成材料可以包括但不限于：硅上埋氧(BOX)、氧化硅、二氧化硅(SiO₂)和氧。厚度相对指入指出纸面的轴194表示。

硅波导104自第一剖切线AA’150至第二剖切线BB’152成绝热锥形，使得第一剖切线AA’150宽于第二剖切线BB’152。绝热锥形提供了缓慢的锥形过渡，允许平滑的光模变换。宽度相对轴192表示，长度相对轴190表示。第一剖切线AA’150可为任意合适的宽度。例如，硅波导104在第一剖切线AA’150处的宽度可为从约300nm到约500nm。除非另有说明，此处所用“约”一词表示后接数字的±10％。第二剖切线BB’152所具有的宽度小于第一剖切线AA’150。在一个实施例中，第二剖切线BB’152为制作工艺所允许的最小宽度。例如，第二剖切线BB’152可为约130nm或约180nm。可替代地，第二剖切线BB’152可为任意合适的宽度。硅波导104可按图示配置，或可配置为其他任意合适的朝向、锥度、长度、宽度和/或厚度。

硅波导104覆盖有硬膜，该硬膜包括顶部有氮化硅108的二氧化硅106。二氧化硅106设置于硅波导104的顶面104A上。二氧化硅106被配置为至少部分覆盖硅波导104的顶面104A。在一个实施例中，二氧化硅106覆盖硅波导104的整个顶面104A。硅波导104的侧壁104B的至少一部分未覆盖二氧化硅106。

氮化硅108设置于二氧化硅106的顶面106A上。氮化硅108被配置为至少部分覆盖二氧化硅106的顶面106A。在一个实施例中，氮化硅108覆盖二氧化硅106的整个顶面106A。用作氮化硅108的材料的示例包括但不限于：氮化硅(Si₃N₄)、叠氮和氮。

图2是模转换器200的一实施例在热氧化之后的俯视图。例如，热氧化可包括在约1，150摄氏度(℃)下持续40分钟的干热氧化过程。在一个实施例中，氧化可在至少约800℃的温度下进行至少两分钟。可替代地，氧化可采用本领域普通技术人员在查看本公开之后所将要想到的任意合适的技术、温度和时间进行。模转换器200被配置为让光270沿硅波导204通过，并使光270的光模在硅波导204与另一个波导(未示出)之间变换。模耦合器200配置用于变换第一方向280上的光模，以将该光模转换为更大的光模。模耦合器200也配置用于变换光270在第二方向282上的光模，以将该光模转换为更小的光模。模转换器200可按图示配置，或可按本领域普通技术人员在查看本公开之后所将要想到的其他任意合适的配置进行配置。

截面图254显示了模转换器200在第一剖切线AA’250处的截面，同时截面图260显示了模转换器200在第二剖切线BB’252处的截面。在截面图254中，轴线256表示厚度，单位μm，且轴线258表示宽度，单位μm。在第一剖切线AA’250处，硅波导204具有约0.4μm的宽度和约0.18μm的厚度，二氧化硅206具有约0.6μm的宽度和约0.25μm的厚度，并且氮化硅208具有约0.55μm的宽度和约0.13μm的厚度。在截面图260中，轴线262表示厚度，单位μm，且轴线264表示宽度，单位μm。在截面图254中，轴线256表示厚度，单位μm，且轴线258表示宽度，单位μm。在第二剖切线BB’252处，硅波导204具有约0.05μm的宽度和约0.15μm的厚度。

进行热氧化之前，模转换器200可按照类似图1中模转换器100的方式配置。模转换器200包括设置于基底202表面202A上的硅波导204。基底202的配置类似于图1中的基底102。厚度相对指入指出纸面的轴294表示。

硅波导204的配置类似于图1中的硅波导104。硅波导204自第一剖切线AA’250至第二剖切线BB’252成绝热锥形，使得第一剖切线AA’250宽于第二剖切线BB’252。宽度相对轴292表示，长度相对轴290表示。第一剖切线AA’250可为任意合适的宽度。第二剖切线BB’252所具有的宽度小于第一剖切线AA’250。在一个实施例中，第二剖切线BB’252为制作工艺所允许的最小宽度。可替代地，第二剖切线AA’252可为任意合适的宽度。热氧化之后，硅波导204的高度和/或宽度相对图1中的硅波导104而言可有所减小。例如，热氧化工艺可将硅波导204端头的宽度从约180nm减小到约60nm，或减小约50％到约55％。硅波导204可按图示配置，或可配置为其他任意合适的朝向、锥度、长度、宽度和/或厚度。

硅波导204覆盖有硬膜，该硬膜包括顶部有氮化硅208的二氧化硅206。二氧化硅206的配置类似于图1中的二氧化硅106。热氧化之后，二氧化硅206覆盖硅波导204的顶面204A、侧壁204B和底面204C。二氧化硅206大体上将硅波导204封闭在二氧化硅206内。覆盖硅波导204底面204C的二氧化硅206的一部分与基底202融为一体。

氮化硅208的配置类似于图1中的氮化硅108。氮化硅208设置于二氧化硅206的顶面206A上。在一个实施例中，可将氮化硅208从二氧化硅206上去除，以允许执行附加的制作工艺。热氧化后，可在硅波导上进行进一步的处理。例如，可去除氮化硅208，整个硅波导204被覆盖在氧化物中。

图3是模转换器300的一实施例的示意图，该模转换器被配置为使用硅波导302和低折射率波导304之间的模式耦合。模转换器300被配置为让光370沿硅波导302通过，并将光370的光模在硅波导302与低折射率波导304之间变换。光370用带箭头的直线表示，但也可以包括未明确示出的传播方向。模耦合器300配置用于变换第一方向380上的光模，以将该光模转换为更大的光模。模耦合器300也配置用于变换光370在第二方向382上的光模，以将该光模转换为更小的光模。模转换器300可按图示配置，或可按本领域普通技术人员在查看本公开之后所将要想到的其他任意合适的配置进行配置。

硅波导302的配置类似于图1中的硅波导104和图2中的硅波导204。硅波导302自第一位置306至第二位置308成绝热锥形，使得第一位置306宽于第二位置308。宽度相对轴392表示，长度相对轴390表示。第一位置306可为任意合适的宽度。第二位置308所具有的宽度小于第一位置306。在一个实施例中，第二位置308为制作工艺所允许的最小宽度。可替代地，第二位置308可为任意合适的宽度。硅波导302可按图示配置，或可配置为其他任意合适的朝向、锥度、长度、宽度和/或厚度。

低折射率波导304可为通过去除基底(如图1中的基底102)的埋氧(BOX)层下方的硅基底而制成的悬浮氧化波导。用作形成低折射率波导304的材料的示例包括但不限于：氮氧化硅(SiON)、富硅氧化物(SiO_x)、氮化铝(AlN)、氧化铝(Al₂O₃)、碳化硅(SiC)或其他合适的聚合物。在一个实施例中，低折射率波导304是包层，例如氧化硅包层。低折射率波导304可以具有约1μm到约15μm之间的宽度和/或厚度。低折射率波导304是一种折射率低的波导，其所具有的折光率低于硅波导302。低折射率波导304所具有的折光率可在约1.4到约3.0的范围内。在一个实施例中，硅波导302的至少一部分310被设置在低折射率波导304内。例如，硅波导302的绝热锥形312邻近低折射率波导304。低折射率波导304可部分或完全覆盖硅波导302。光370的光模在硅波导302与低折射率波导304之间变换的量正比于硅波导302的截面积与低折射率波导304的截面积在指定位置处(例如，硅波导302的第一位置306或第二位置308)的比率。

图4是模转换器400的一实施例的示意图，该模转换器被配置为使用绝热椎体之间的模式耦合。模转换器400被配置为让光470沿硅波导402通过，并将光470的光模在硅波导402与低折射率波导404之间变换。光470用带箭头的直线表示，但也可以包括未明确示出的传播方向。模耦合器400配置用于变换第一方向480上的光模，将其转换为光470的更大的光模。模耦合器400也配置用于变换光470在第二方向482上的光模，以将该光模转换为更小的光模。模转换器400可按图示配置，或可按本领域普通技术人员在查看本公开之后所将要想到的其他任意合适的配置进行配置。

模转换器400被配置为使得硅波导402的绝热锥形410的至少一部分以及低折射率波导404的绝热锥形416的至少一部分相互邻近。硅波导402与低折射率波导404之间的间隙418大体上恒定。间隙418的宽度可在约50nm到约1μm之间变化。间隙418中可以填充空气、包层或第二低折射率材料。在一个可替代实施例中，硅波导402与低折射率波导404直接相互接触，硅波导402与低折射率波导404之间无间隙。模转换器400可按图示配置，或可按本领域普通技术人员在查看本公开之后所将要想到的其他任意合适的配置进行配置。

硅波导402的配置类似于图1中的硅波导104和图2中的硅波导204。硅波导402自第一位置406至第二位置408成绝热锥形，使得硅波导402在第一位置406处宽于第二位置408处。宽度相对轴492表示，长度相对轴490表示。在第一位置406处，硅波导402可为任意合适的宽度。在第二位置408处，硅波导402所具有的宽度小于第一位置406处。在一个实施例中，硅波导402在第二位置408处为制作工艺所允许的最小宽度。可替代地，硅波导402在第二位置408处可为任意合适的宽度。硅波导402可按图示配置，或可配置为其他任意合适的朝向、锥度、长度、宽度和/或厚度。

低折射率波导404可按照类似图3中低折射率波导304的方式配置。低折射率波导404自第一位置406至第二位置408成绝热锥形，使得低折射率波导404在第二位置408处宽于第一位置406处。在第一位置406处，低折射率波导404所具有的宽度小于第二位置408处。在一个实施例中，低折射率波导404在第一位置406处为制作工艺所允许的最小宽度。可替代地，低折射率波导404在第一位置406处可为任意合适的宽度。在第二位置408处，低折射率波导404可为任意合适的宽度。低折射率波导404可按图示配置，或可为其他任意合适的朝向、锥度、长度、宽度和/或厚度。

图5是模转换器500的一实施例的示意图，该模转换器被配置为使用硅波导502和第二波导506之间的模式耦合。模转换器500被配置为让光570沿硅波导502通过，并将光570的光模在硅波导502与第二波导506之间变换。光570用带箭头的直线表示，但也可以包括未明确示出的传播方向。模耦合器500配置用于变换第一方向580上的光模，以将该光模转换为更大的光模。模耦合器500也配置用于变换光570在第二方向582上的光模，以将该光模转换为更小的光模。模转换器500可按图示配置，或可按本领域普通技术人员在查看本公开之后所将要想到的其他任意合适的配置进行配置。

模转换器500被配置为使得硅波导502的绝热锥形512的至少一部分以及第二波导506的绝热锥形514的至少一部分相互邻近，并在基底504上相互重叠。例如，硅波导502可以位于第二波导506之上或之下(如图5所示)。基底504的配置可类似于图1中的基底102。在一个实施例中，硅波导502和第二波导506被间隙516隔开。间隙516中可以填充二氧化硅。间隙516可为本领域普通技术人员所想到的任意合适的距离。可替代地，硅波导502可与第二波导506直接接触。模转换器500可按图示配置，或可按本领域普通技术人员在查看本公开之后所将要想到的其他任意合适的配置进行配置。

硅波导502的配置类似于图1中的硅波导104和图2中的硅波导204。硅波导502自第一位置508至第二位置510成绝热锥形，使得硅波导502在第一位置508处宽于第二位置510处。宽度相对轴592表示，长度相对轴590表示。在第一位置508处，硅波导502可为任意合适的宽度。在第二位置510处，硅波导502所具有的宽度小于第一位置508处。在一个实施例中，硅波导502在第二位置510处为制作工艺所允许的最小宽度。可替代地，硅波导502在第二位置510处可为任意合适的宽度。硅波导502可按图示配置，或可配置为其他任意合适的朝向、锥度、长度、宽度和/或厚度。

用作第二波导506的材料的示例包括但不限于：氧化硅、氮化硅(Si₃N₄)和硅氮氧化物(SiO_xN_y)。第二波导506自第一位置508至第二位置510成绝热锥形，使得第二波导506在第二位置510处宽于第一位置508处。在第一位置508处，第二波导506所具有的宽度小于第二位置510处。在一个实施例中，第二波导506在第一位置508处为制作工艺所允许的最小宽度。可替代地，第二波导506在第一位置508处可为任意合适的宽度。在第二位置510处，第二波导506可为任意合适的宽度。第二波导506可按图示配置，或可配置为其他任意合适的朝向、锥度、长度、宽度和/或厚度。

图6是模转换器制作工艺600的一实施例的示意图。模转换器制作工艺600配置用于使用硅波导锥形第一集成工艺为模转换器生成硅波导。在步骤650，获得在BOX层上包括硅层的绝缘体上硅(SOI)基底604。在SOI基底604上沉积第一硬膜602。第一硬膜602包括顶部有氮化硅层的二氧化硅层，并且其沉积使得二氧化硅层覆盖硅层的顶面且在硅层与氮化硅层之间形成一层。硅层和第一硬膜602经过一道或多道制作工艺(如光刻和蚀刻)，在硅层上形成结构，例如波导。经过所述一道或多道制作工艺之后，硅层包括锥形部分。硅层侧壁中的一个的至少一部分未被硬膜602覆盖。硅层、二氧化硅层和氮化硅层的配置可分别类似于图1中的硅波导104、二氧化硅106和氮化硅108。第一硬膜602可采用任意合适的材料和制作工艺技术制作。在步骤652，在硅层和第一硬膜602上进行热氧化。热氧化可采用本领域普通技术人员在查看本公开之后所将要想到的任意合适的制作工艺技术进行。在热氧化后，硅层、二氧化硅层和氮化硅层的配置可分别类似于图2中的硅波导204、二氧化硅206和氮化硅208。二氧化硅606覆盖硅层的顶面、侧壁和底面。二氧化硅层大体上将硅层封闭在二氧化硅层内。覆盖硅层底面的二氧化硅层的一部分与SOI基底604融为一体。在步骤654，在第一硬膜602上制作出第二硬膜或光刻胶608，从而限定硅波导610。第二硬膜608可采用本领域普通技术人员在查看本公开之后所将要想到的任意合适的材料和制作工艺技术进行。在步骤656，硅波导610经过处理(例如蚀刻)，去除第二硬膜608。附加结构可按照需要制成图案并制作。

图7是模转换器制作工艺700的另一实施例的示意图。模转换器制作工艺700配置用于使用硅波导图案第一集成工艺生成硅波导。在步骤750，获取SOI基底，其包括硅基底702和硅层706和至少覆盖硅基底702一部分的BOX层704。硅基底702和BOX层704可合称为基底。第一硬膜沉积在硅层706上。第一硬膜包括氮化硅层710和二氧化硅层708，并且其沉积使得二氧化硅层708覆盖硅层706的顶面且在硅层706与氮化硅层710之间形成一层。硅层706和第一硬膜经过一道或多道制作工艺(如光刻和蚀刻)，在硅层706上形成结构。经过所述一道或多道制作工艺之后，硅层706包括位于BOX层704上第一位置720处的锥形部分。硅波导706的侧壁至少有一面未被第一硬膜覆盖。硅层706、二氧化硅层708和氮化硅层710的配置可分别类似于图1中的硅波导104、二氧化硅106和氮化硅108。类似地，在BOX层704上第二位置722处形成第二波导712。在一个实施例中，第二波导包括硅层706、二氧化硅层708和氮化硅层710。氮化硅层710在二氧化硅层708上组合，为第二波导形成第一硬膜。可替代地，第二波导可包括本领域普通技术人员在查看本公开之后所将要想到的任意合适的材料。在步骤752，第二硬膜714沉积在第二波导712上。第二硬膜714将第二波导712封入内部，并在一道或多道制作工艺中保护第二波导712。在一个实施例中，第二膜714包括附加的氮化硅材料。

在步骤754，采用任意合适的制作工艺技术进行热氧化。在热氧化后，硅层706、二氧化硅层708和氮化硅层710的配置可分别类似于图2中的硅波导204、二氧化硅206和氮化硅208。二氧化硅层708覆盖硅层706的顶面、侧壁和底面。二氧化硅层708大体上将硅层706封闭在二氧化硅层708内。覆盖硅层706底面的二氧化硅层708的一部分与BOX层704融为一体。氮化硅层710可采用任意合适的制作工艺技术去除，例如氮化物湿法蚀刻。第一硬膜710和第二硬膜714也可采用任意合适的制作工艺技术自第二波导712上去除。

图8为用于模转换器的模转换器制作方法800的一实施例的流程图。该模转换器可包括硅波导，该硅波导的配置类似于图1中的硅波导104、图2中的硅波导204、图3中的硅波导302、图4中的硅波导402和图5中的硅波导502。可实施模转换器制作方法800以制成小端头的硅波导，此硅波导可用于在小尺寸模和大尺寸模之间进行转换，同时减少耦合损耗。在步骤802，获得包括上有硅层的BOX层的SOI基底。在步骤804，在硅层上沉积硬膜。该硬膜包括顶部有氮化硅层的二氧化硅层。该二氧化硅层和氮化硅层的配置可类似于图1中的二氧化硅106和氮化硅108。在步骤806，制成硅波导的图案。该硅波导包括绝热锥形，并且其配置可类似于图1中的硅波导104、图3中的硅波导302、图4中的硅波导402和图5中的硅波导502。该硅波导的侧壁至少有一部分未被所述硬膜覆盖。例如，至少有一面侧壁未被硬膜覆盖。该二氧化硅层的配置可类似于图1中的二氧化硅104。在步骤808，硅波导和硬膜被氧化，例如使用热氧化。在氧化后，硅波导、二氧化硅层和氮化硅层的配置可分别类似于图2中的硅波导204、二氧化硅206和氮化硅208。二氧化硅层覆盖硅波导的顶面、侧壁和底面。二氧化硅层大体上将硅波导封闭在二氧化硅层内。覆盖硅波导底面的二氧化硅层的一部分与SOI基底融为一体。在步骤810，可执行一道或多道制作工艺。附加制作工艺的示例包括但不限于：去除硬膜、沉积第二硬膜、蚀刻和制作第二波导。

图9A-9D显示了热氧化之前沿硅波导端头截面和低折射率波导截面的能量密度图。图9A所示为硅波导端头截面的横电(TE)模式的能量密度图。该硅波导端头的配置可类似于图3中的硅波导302。在图9A中，轴910表示能量密度沿垂直z轴(即图1中的轴190，单位μm)的分布，轴912表示能量密度沿水平y轴(即图1中的轴192，单位μm)的分布。

图9B显示了低折射率波导截面的TE模式的能量密度图。该低折射率波导可按照类似图3中低折射率波导304的方式配置。在图9B中，轴914表示能量密度沿垂直z轴(单位μm)的分布，轴916表示能量密度沿水平y轴(单位μm)的分布。由于硅波导端头与低折射率波导之间TE模式的不匹配而造成的损耗约为-1.5分贝(dB)。

图9C显示了硅波导端头截面的横磁(TM)模式的能量密度图。在图9C中，轴918表示能量密度沿垂直z轴(单位μm)的分布，轴920表示能量密度沿水平y轴(单位μm)的分布。

图9D显示了低折射率波导截面的TM模式的能量密度图。在图9D中，轴922表示能量密度沿垂直z轴(单位μm)的分布，轴924表示能量密度沿水平y轴(单位μm)的分布。由于硅波导端头与低折射率波导之间TM模式的不匹配而造成的损耗约为-2.2dB。

图10A-10D显示了热氧化之后沿硅波导端头截面和低折射率波导截面的能量密度图。图10A显示了硅波导端头截面的TE模式的能量密度图。该硅波导端头的配置可类似于图3中的硅波导302。在能量密度图1000A中，轴1010表示能量密度沿垂直z轴(即图1中的轴190，单位μm)的分布，轴1012表示能量密度沿水平y轴(即图1中的轴192，单位μm)的分布。

图10B显示了低折射率波导截面的TE模式的能量密度图。该低折射率波导可按照类似图3中低折射率波导304的方式配置。在图10B中，轴1014表示能量密度沿垂直z轴(单位μm)的分布，轴1016表示能量密度沿水平y轴(单位μm)的分布。由于硅波导端头与低折射率波导之间TE模式的不匹配而造成的损耗约为-0.01dB。可见，相比于热氧化之前，由于TE模式的不匹配而造成的损耗在热氧化之后有所降低。

图10C显示了硅波导端头截面的TM模式的能量密度图。在图10C中，轴1018表示能量密度沿垂直z轴(单位μm)的分布，轴1020表示能量密度沿水平y轴(单位μm)的分布。

图10D显示了低折射率波导截面的TM模式的能量密度图。在图10D中，轴1022表示能量密度沿垂直z轴(单位μm)的分布，轴1024表示能量密度沿水平y轴(单位μm)的分布。由于硅波导端头与低折射率波导之间TM模式的不匹配而造成的损耗约为-0.15dB。可见，相比热氧化之前，由于TM模式的不匹配而造成的损耗在热氧化之后也有所降低。

虽然本公开提供了若干个实施例，但应当理解的是，本文所公开的系统和方法还可以采用其他多种具体形式实现，并不会偏离本公开的精神或范围。本文的示例应被视为示意性的而非限制性的，其目的并不局限于本文所给细节之内。例如，各种元素或组件可以组合或集成到另一个系统中，某些特征可以省略或不实施。

此外，在各种实施例中分散或单独描述和示出的技术、系统、子系统和方法等，也可以组合或者集成到其他系统、模块、技术或方法中，并不会偏离本公开的范围。其他在图示或讨论中相互耦合或直接耦合或相互通信的物体，也可以通过某种电性的、机械性的或其他性质的接口、装置或中间组件等间接耦合或通信。本领域技术人员可以在不偏离本文所公开的精神和范围的前提下确定其他更改、替换和改变的示例。