[发明专利]一种单片集成收发一体光电芯片及集成芯片阵列

权利要求书

1.一种单片集成收发一体光电芯片，其特征在于，包括衬底、光吸收单元和光发射单元；所述光发射单元的光激射波长构成光电芯片的发射光谱区，所述光吸收单元吸收波长构成光电芯片的吸收光谱区，所述吸收光谱区和所述发射光谱区不重叠；所述光吸收单元包括依次层叠于衬底上的第一半导体材料层、第二半导体材料层和第三半导体材料层；所述光发射单元包括第一反射镜、光学腔和第二反射镜，所述光学腔位于第一反射镜上，所述第二反射镜位于光学腔上；所述光吸收单元和光发射单元纵向垂直集成为一体。

2.根据权利要求1所述的单片集成收发一体光电芯片，其特征在于，所述第三半导体材料层上设有绝缘层，所述光吸收单元和光发射单元通过绝缘层电隔离。

3.根据权利要求1所述的单片集成收发一体光电芯片，其特征在于，所述光学腔由In_xGa_yAl_1-x-yAs、In_xGa_yAs_1-x-yP、In_xGa_yAl_1-x-yP、In_xGa_yAl_1-x-yN或In_xGa_yAs_1-x-yN中的一种材料层或多种不同材料层构成，其中，0≤x≤1，0≤y≤1，且x+y≤1；所述光学腔中含有In_xGa_yAl_1-x-yAs，In_xGa_yAs_1-x-yP，In_xGa_yAl_1-x-yP，In_xGa_yAl_1-x-yN或In_xGa_yAs_1-x-yN材料构成的多量子阱或多层量子点有源区，其中0≤x≤1，0≤y≤1，在被注入电流的情况下可激射的光波波长为700nm～1700nm。

4.根据权利要求1所述的单片集成收发一体光电芯片，其特征在于，所述第一半导体材料层、第二半导体材料层或第三半导体材料层由In_xGa_yAl_1-x-yAs，In_xGa_yAs_1-x-yP，In_xGa_yAl_1-x-yP，In_xGa_yAl_1-x-yN或In_xGa_yAs_1-x-yN中的一种材料层或多种不同材料层构成，其中0≤x≤1，0≤y≤1；其中含有由In_xGa_yAl_1-x-yAs、In_xGa_yAs_1-x-yP、In_xGa_yAl_1-x-yP、In_xGa_yAl_1-x-yN或In_xGa_yAs_1-x-yN半导体材料构成的吸收层，所述吸收层为体结构，多量子阱结构或多层量子点结构，且吸收700nm～1700nm波长的入射光波，其中，0≤x≤1，0≤y≤1，且x+y≤1。

5.根据权利要求1所述的单片集成收发一体光电芯片，其特征在于，所述光发射单元的光激射方向指向光吸收单元所在方向的反方向，所述吸收光谱区和发射光谱区位于光纤的850nm通信窗口、1310nm通信窗口或1550nm通信窗口。