不对称光波导光栅共振器及DBR激光器制造技术

将包括不对称谐振光栅的单片不对称光波导光栅共振器放置在波导中。提供沿着第一光栅长度的第一光栅强度，且提供沿着第二光栅长度的高于第一光栅强度的第二光栅强度。在有益的实施例中，通过波导和光栅参数的适当设计，沿着第一光栅长度的有效折射率充分匹配沿着第二光栅长度的有效折射率。良好匹配的有效折射率可以允许谐振光栅工作在高度不对称单纵模(SLM)。在进一步的实施例中，不对称单片DFB激光二极管包括具有用于高度不对称工作的波导和光栅参数的前光栅部分和后光栅部分。

【技术实现步骤摘要】
【国外来华专利技术】不对称光波导光栅共振器及DBR激光器
本专利技术的各实施例通常涉及单片光子集成电路(PIC)。背景光子集成电路(PIC)包括一体成型地集成的光子器件或元件，且在诸如光通信和高性能计算之类的应用中可用作光数据链路。对于移动计算平台，PIC提供了通过主控设备和/或云服务迅速地更新或同步移动设备的有前景的I/O。这样的光链路利用包括光发射器和/或光接收器的光I/O接口，其包括通过一个或多个无源或有源的光子器件传播光的一个或多个光波导。由于它们的紧凑尺寸、较低成本和提高的功能性和/或性能，PIC优选是借助于分立光学组件构建的光学系统。硅光子(SiPh)技术具有在可制造性和可扩展性方面的明显优势。发射器或收发器PIC中可包括激光器。对于SiPh技术，可以利用混合硅激光器，它包括接合到硅半导体器件层或外延生长在硅半导体器件层上的化合物半导体(例如，III-V)增益介质(gainmedium)。DFB激光架构通常具有对称输出(即，从激光器的两个端部输出相同量的光)，由于激光器仅一个端部功能上耦合到光学系统中的其他组件，在大多数光学系统中这是不利的。对于借助于分立光学组件构建的光学系统，可以将高反射涂涂层(例如，金属涂层)应用到DFB激光器的一个端部以免浪费未耦合到光学系统的激光器输出的另一部分。然而，这种解决方案对PIC来说往往是不实用的。DFB激光器架构也常常遭受称为“空间烧孔(SHB)”的现象，该现象会随着温度而降低激光器性能以及输出功率和/或模式稳定性。SHB效果源于高度不对称的光子分布和电场分布。>因而，解决这些限制同时仍保持可制造性的DFB激光器架构是有益的。附图简述作为示例而非限制在附图中阐释了在此描述的材料。出于阐释的简单和清晰起见，各图中所阐释的元素并不必定按比例绘制。例如，出于清晰起见，一些元素的尺寸可以相对于其他元素放大。进一步，在认为合适的场合，在各图当中重复了引用标签以便指示相应的或类似的元素。在各图中：图1A是根据一个实施例的单片不对称光波导光栅谐振器的平面图；图1B是根据一个实施例沿着图1A中示出的b-b’线的在图1A中叙述的波导光栅谐振器的剖视图；图1C是根据一个实施例沿着图1A中示出的c-c’线的在图1A中叙述的波导光栅谐振器的剖视图；图2A是根据一个实施例的单片不对称混合硅DFB激光器二极管的剖视图；图2B是根据一个实施例在图2A中叙述的DFB激光器的平面图；图2C是根据一个实施例沿着图2B中示出的c-c’线的在图2B中叙述的DFB激光器的剖视图；图2D是根据一个实施例沿着图2A中示出的d-d’线的在图2B中叙述的DFB激光器的剖视图；图2E是根据一个备选实施例沿着图2A中示出的d-d’线的在图2B中叙述的DFB激光器的剖视图；图3是根据缺乏变迹光栅区域的一个实施例的作为在不对称DFB激光器二极管内的位置的函数的光子密度的图；图4是根据包括一个或多个变迹光栅区域的一个实施例的作为在不对称DFB激光器二极管内的位置的函数的光子密度的图；图5A和5B是根据示例性变迹实施例的不对称DFB激光器二极管前波导光栅的平面图；图6是阐释根据一种示例性无中心光栅实施例的作为波导宽度的函数的有效折射率的图；图7A、图7B是根据各实施例的波导中的无中心光栅的平面图；图7C是根据一种脊形波导实施例沿着图B中示出的c-c’线的无中心光栅的剖视图；图8是阐释根据一个实施例制造混合硅不对称DFB激光器二极管的一种方法的流程图；图9阐释根据一个实施例采用包括具有不对称DFB激光器二极管的PIC的光发射器或收发器模块的移动计算平台和数据服务器计算机；以及图10是根据一个实施例的电子计算设备的功能框图。示例性实施例的详细描述参考附图描述各实施例。尽管详细地叙述和讨论特定的配置和布置，但应理解，这样做仅仅出于说明性目的。相关领域中的技术人员将认识到，在不偏离本描述的精神和范围的前提下，其他配置和布置是可能的。相关领域中的技术人员将明显看出，在此描述的技术和/或布置可以用于不同于在此详细描述的各种其他系统和应用。在下列详细描述中参考了附图，附图形成其部分，且阐释示例性实施例。进一步，应理解，在不偏离所要求保护的本主题的范围的前提下，可以利用其他实施例，且可以做出结构和/或逻辑的改变。还也应注意，方向和基准例如上、下、顶、底等等仅用来促进附图中的特征的描述，且不预期限定所要求保护的本主题的应用。因此，不应以限制意义来理解下列详细描述，且所要求保护的本主题的范围由所附权利要求和它们的等效物单独界定。在下列描述中，陈述了众多细节，然而，本领域中的技术人员将明显看出，无需这些特定的细节就可以实践各实施例。在一些实例中，以框图形式而非详细示出众所周知的方法和设备，以免模糊示例性实施例的专利技术性方面。贯穿本说明书对“一种实施例”或“一个实施例”的引用意指结合该实施例描述的具体的特征、结构、功能或特性被包括在至少一个实施例中。因而，贯穿本说明书的各种场所中出现短语“在一个实施例中”或“一个实施例”并不必定是指相同的实施例。此外，在一个或多个实施例中可以以任何合适的方式组合具体的特征、结构、功能或特性。例如，在与第一实施例和第二实施例相关联的具体的特征、结构、功能或特性不相互排斥的任何地方，第一实施例可以与第二实施例组合。除非上下文清晰地另外指出，否则示例性实施例和所附权利要求的描述中所使用的单数形式“一个”、“一种”和“该”预期也包括复数形式。还应理解，在此所使用的术语“和/或”是指且包括关联的列出项中的一个或多个的任何和所有可能的组合。贯穿本描述以及在权利要求中所使用的所使用的由术语“中的至少之一’或“中的一个或多个”结合的各项的列表可以意指所列出的术语的任何组合。例如，短语“A、B或C中的至少之一”可以意指A；B；C；A和B；A和C；B和C；或A、B和C。术语“耦合”和“连接”以及它们的派生词在此可以用来描述在各组件之间的功能或结构关系。应理解，这些术语不预期是彼此的同义词。相反，在特定的实施例中，“连接”可以用来指示两个或更多个元素彼此处于直接的物理、光学或电气接触。“耦合”可以用来指示两个或更多个元素彼此直接或非直接(在它们之间带有其他中间元素)物理、光学或电气接触，和/或两个或更多个元素相互协同操作或交互(例如，处于因果关系)。在这样的物理关系值得注意的场合，在此所使用的术语“在……上(over)”、“在……下”、“在……之间”和“在……上面(on)”是指一个组件或材料层相对于其他组件或层的相对位置。例如在材料层的上下文中，被放置在另一层上或在另一层下的一层可以与其他层处于直接接触，或者可以具有一个或多个中间层。此外，放置在两层之间的一层可以与该两层处于直接接触，或者可以具有一个或多个中间层。相反，“在第二层上面”的第一层与该第二层处于直接接触。在组件组装的上下文中做出类似的区分。如下面更详细地描述，单片不对称光波导光栅共振器包括被放本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种单片不对称激光二极管，包括：光波导，其带有沿着所述波导的纵向长度从衬底延伸并由所述波导的横向宽度分开的相对侧壁；前衍射光栅部分，其沿着前光栅长度被放置在所述波导中；后衍射光栅部分，其沿着后向光栅长度被放置在所述波导中，其中，所述后光栅部分的强度大于所述前光栅部分的强度，并且沿着所述前光栅长度的所述波导具有小于沿着所述后光栅长度的第二宽度的第一宽度。

【技术特征摘要】
【国外来华专利技术】1.一种单片不对称激光二极管，包括：
光波导，具有由沿着所述光波导的纵向长度从衬底延伸的侧壁定义的横向波导宽度；
前衍射光栅部分，沿着前光栅长度被放置在所述光波导中；以及
后衍射光栅部分，沿着后光栅长度被放置在所述光波导中，
其中，所述前衍射光栅部分和所述后衍射光栅部分中的至少一个还包括在光栅的一个周期内的第一波纹结构和第二波纹结构，所述第一波纹结构与所述第二波纹结构包括由所述光波导的中心部分分开的横向对置的表面结构，
其中,所述后衍射光栅部分的强度大于所述前衍射光栅部分的强度,
其中，所述前衍射光栅部分包括第一系列的第一波纹结构和第二波纹结构，所述第一波纹结构具有恒定周期和占空比，所述第二波纹结构具有所述恒定周期和占空比，
其中，所述后衍射光栅部分包括第二系列的第一波纹结构和第二波纹结构，所述第一波纹结构具有所述恒定周期和占空比，所述第二波纹结构具有所述恒定周期和占空比，并且
其中，沿着所述前光栅长度的所述光波导具有第一宽度，所述第一宽度小于沿着所述后光栅长度的第二宽度。


2.如权利要求1所述的单片不对称激光二极管，其中所述前光栅长度比所述后光栅长度长。


3.如权利要求1所述的单片不对称激光二极管，其中所述前衍射光栅部分内的光栅的有效折射率大致等于所述后衍射光栅部分内的光栅的有效折射率。


4.如权利要求1所述的单片不对称激光二极管，其中：
所述光波导包括第一材料；
所述第一波纹结构和所述第二波纹结构包括第二材料。


5.如权利要求4所述的单片不对称激光二极管，其中所述第二材料被嵌入到所述光波导中小于与所述第一波纹结构和所述第二波纹结构横向分开的波导区域内的第一材料的高度的深度。


6.如权利要求4所述的单片不对称激光二极管，其中所述第二材料延伸通过所述光波导侧壁的一部分。


7.如权利要求1所述的单片不对称激光二极管，还包括在所述前衍射光栅部分和后衍射光栅部分之间的变迹光栅部分，其中在所述变迹光栅部分内的所述波导宽度从所述第一宽度改变成所述第二宽度；以及
其中所述第一宽度小于所述第二宽度的量足以匹配所述光波导在所述前光栅和后光栅之间的有效折射率。


8.如权利要求1所述的单片不对称激光二极管，其中所述横向波导宽度或将所述第一波纹结构与所述第二波纹结构分开的中心波导部分的宽度随着所述前光栅长度而改变，或者在所述前光栅长度与后光栅长度之间改变。


9.如权利要求1所述的单片不对称激光二极管，其中：
所述光波导是包括硅和III-V半导体的混合波导；
所述前衍射光栅部分和后衍射光栅部分处于所述混合波导的渐逝区域内；
所述前衍射光栅部分按1/4波长函数从所述后衍射光栅部分相移。


10.一种光子集成电路PIC，包括：
如权利要求1所述的单片不对称激光二极管；以及
一个或多个光波分多路复用器WDM或光调制...

【专利技术属性】
技术研发人员：M·西萨克，J·波维顿，
申请(专利权)人：英特尔公司，
类型：发明
国别省市：美国;US