[发明专利]光学组件及光电异质集成方法

说明书

本申请实施例涉及光学组件及光电异质集成方法。根据本申请的一些实施例，一种光学组件包括：第一器件，其包括第一波导；第二器件，其包括第二波导；以及位于所述第一波导和所述第二波导之间的第三波导，其中，所述第一器件与所述第二器件通过所述第一波导的第一表面的第二区域的至少一部分与所述第三波导的第二表面的第三区域耦接，使得光能够通过所述第一波导和所述第三波导经由倏逝波耦合传输到所述第二波导。本申请实施例提供的光学组件及光电异质集成方法可有效解决传统技术中遇到的问题。

技术领域

本申请实施例大体上涉及半导体技术领域，更具体地，涉及一种光学组件及光电异质集成方法。

背景技术

光芯片的小型化低成本等要求光源、光路和探测器等组件的集成，通过减小耦合损耗以减小芯片能耗、提高芯片性能等也要求有源器件和无源器件的低损耗集成。对于激光器与(基于硅或铌酸锂等)无源波导芯片的耦合，目前采用较多的是如下一些方式：独立的激光器芯片为端面出射，使用某种模斑转换结构将其出射端面与光纤端面进行耦合，激光沿着光纤传输到光纤另一端端面出射，再通过芯片上的垂直光纤耦合器进入芯片上的无源波导中；激光器直接端面出射，光束通过透镜聚焦成较小的模斑后直接端面耦合入射进芯片的无源波导，波导端面可以设置端面耦合器以减小对准要求和耦合损耗，在激光器和芯片之间通常还要设置光隔离器以防止光反射进入激光器，或者在波导端面设置有一定的倾角以避免光线的原路返回。这两种方式中，最终的耦合损耗还是很大(一般大于5dB)，而且集成度不高。目前还有一种处于研究阶段的方案是激光器的异质生长，所谓的heterogeneous integration，通过在硅或二氧化硅等材料上异质生长III-V族等材料制备激光器，但是由于晶格失配以及热应力不匹配等问题，目前技术不甚成熟，一般所得激光器功率较低(mW水平)，明显低于晶格匹配的III-V激光器(百mW水平)，对功率要求较高的情况还不适用。

因此，本申请提出一种光学组件及光电异质集成方法。

发明内容

本申请实施例的目的之一在于提供一种光学组件及光电异质集成方法，与传统的方法与结构相比，其可显著提升光耦合效率和提高产品良率。

本申请的一实施例提供一种光学组件，其包括：第一器件，其包括第一波导；第二器件，其包括第二波导；以及位于第一波导和第二波导之间的第三波导，其中，第一器件与第二器件通过第一波导的第一表面的第二区域的至少一部分与第三波导的第二表面的第三区域耦接，使得光能够通过第一波导和第三波导经由倏逝波耦合传输到第二波导。

根据本申请的一些实施例，其中第三区域沿着第一波导的长度方向包括：具有第四宽度的第四区域，其中第四宽度与第二区域的至少一部分的宽度相当使得第一波导与第二波导能够对准安置。

根据本申请的一些实施例，其中第三区域还包括位于第四区域左边的一或多个第二子区域，其中第二子区域的宽度沿着波导的长度方向渐增。

根据本申请的一些实施例，其还包括位于第一器件和第二器件之间的介质辅助层。

根据本申请的一些实施例，第一器件是有源器件，第二器件是无源器件。

根据本申请的一些实施例，第一器件包括以下器件中的至少一者：激光器、光放大器以及光探测器。

根据本申请的一些实施例，第一波导是InGaAsP波导。

根据本申请的一些实施例，第二波导是铌酸锂波导。

根据本申请的一些实施例，第三波导是非晶硅波导。

根据本申请的一些实施例，第一器件还包括位于第一波导与第三波导之间的上包层。

根据本申请的一些实施例，上包层与第三波导相对的表面沿着第一波导的长度方向厚度逐渐变薄使得光能够通过第一波导经由倏逝波耦合传输到第三波导。