[发明专利]一种硅基光子集成结构和制备方法

说明书

本发明涉及半导体光电子技术领域，具体涉及一种硅基光子集成结构和制备方法。该集成结构包括：激光器驱动电路、至少一个激光器、与所述激光器对应数量的监控探测器、光波导和硅基衬底；所述激光器驱动电路与激光器电气连接；所述激光器、监控探测器和光波导之间通过光连接；所述激光器驱动电路、激光器、监控探测器和光波导均设置在同一硅基衬底上。本发明将激光器驱动电路、多波长芯片、多光路复合芯片集成在同一个衬底上，提供了一种高集成、高性能、低成本、易封装的硅基光子集成结构，有益于行业内的通信模块向高集成、小型化的方向进一步发展。

【技术领域】

本发明涉及半导体光电子技术领域，具体涉及一种硅基光子集成结构和制备方法。

【背景技术】

随着现代科学信息技术和通信网络的飞速发展，人们对通讯的各类需求越来越高，生产出符合使用需求的高速率、大带宽、高集成、低功耗、低成本、易封装的各类通讯设备模块，已经成为本行业的核心发展方向。

在目前使用的光器件内，混合集成所用材料通常为多个孤立的半导体衬底，且往往包含不同体系的材料,如III-V族半导体材料、铁电体材料、有机聚合物、液晶等，将这些具有不同功能不同材料的芯片用焊接或键合技术在物理上组成一个整体而实现一个完整的功能。虽然混合集成可以发挥不同材料的各自优势，但不同材料之间的兼容性差和对接封装技术难度大一直制约着混合集成技术的发展，因此单片集成依然是行业内着力发展的重点技术。但是，在现有的光组件中，其内部器件大多是使用分立器件搭建而成，传输效率低、成本高、体积大、功耗高、整体组装工艺复杂的问题越来越严重，因此，设计组装工艺简单、高集成化的光组件，实现提高通讯信号传输效率、节约制造成本的目标，已经成为行业发展的共识。

【发明内容】

本发明要解决的技术问题是：随着现代生活对通讯需求的增加，在现有的光组件中，其内部器件是使用分立器件搭建而成的，导致通讯信号传输效率低、光组件成本高、体积大、功耗高、整体组装工艺复杂的问题越来越严重。

本发明是通过如下技术方案达到上述目的的：

第一方面本发明提供了一种硅基光子集成结构，包括激光器驱动电路、至少一个激光器、与所述激光器对应数量的监控探测器、光波导和硅基衬底；所述激光器驱动电路与激光器电气连接；所述激光器、监控探测器和光波导之间通过光连接；所述激光器驱动电路、激光器、监控探测器和光波导均设置在同一硅基衬底上。

优选的，对应光波导的进光面和/或出光面处刻蚀有微透镜结构。

优选的，对应激光器的光路发射方向，在硅基衬底上相对于光路发射方向垂直生长有隔热基板，所述隔热基板位于激光器和光波导之间；并且将所述的硅基衬底安装在两个半导体制冷器上，两个半导体制冷器分别对应激光器和光波导设置。

优选的，所述的激光器通过焊盘安装在硅基衬底上，沿着焊盘的外周设置有环形隔热基板。

第二方面，基于共同的发明构思，本发明还提供了一种硅基光子集成的光发射组件，该发射组件包括管壳、多层陶瓷、激光器驱动电路、激光器、波分复用器、硅基衬底和制冷器，沿光路方向将激光器驱动电路、激光器和波分复用器设置在同一硅基衬底上；对应激光器设置的多层陶瓷上分布有激光器驱动电路，激光器驱动电路与激光器电气连接；硅基衬底设置在制冷器上，制冷器置于管壳内部的底面上；沿光路方向在管壳外部依次设置第一耦合组件、滑套和光纤适配器。

优选的，所述第一耦合组件包括有沿光路依次设置的第一透镜、隔离器和第二透镜，光波由第一耦合组件耦合后进入光纤适配器中。

优选的，对应所述波分复用器的进光面和/或出光面处刻蚀有微透镜结构。

优选的，光发射组件的封装类型为同轴型封装、COB封装或蝶形封装。