光模块及其制造方法技术

本发明专利技术公开了一种光模块及其制造方法，属于光模块领域。光模块包括：衬底基板，以及设置在衬底基板上的光波导层、第一光栅、第二光栅和有源层，其中，有源层用于发出沿平行于有源层的长度方向传播的激光，第一光栅用于将激光的传播方向改变为垂直于第一光栅且朝向第二光栅的方向，第二光栅用于将射入第二光栅的激光的传播方向改变为平行于第二光栅的方向，且通过第二光栅的光能够射入光波导层。本发明专利技术解决了制造混合激光器的效率较低的问题，提高了光模块的制造效率，本发明专利技术用于光模块。

【技术实现步骤摘要】

本专利技术涉及光模块领域，特别涉及一种光模块及其制造方法。
技术介绍
混合激光器是一种具有优良的性能的光模块(英文：optical module)，广泛的应用在生产生活中，混合激光器通常包括叠加在一起的三五族(简称：III-V族)芯片与绝缘体上硅(英文：silicon on insulator；简称：SOI)芯片。相关技术中，III-V族芯片包括依次叠加的电极结构、缓冲层和有源层，有源层能够在电极结构输入预设电流时发出激光，SOI芯片包括依次叠加的衬底基板、氧化层和硅波导。在采用III-V族芯片与SOI芯片制造混合激光器时，可以将III-V族芯片与SOI芯片是通过键合工艺叠加成为一体件，也即，通过键合工艺将III-V族芯片上的有源层与SOI芯片中的硅波导键合在一起，使得III-V族芯片中的有源层发出的激光能够通过倏逝波耦合的方式耦合至SOI芯片中的硅波导中，并沿硅波导向外传播。
技术实现思路
为了解决制造混合激光器的效率较低的问题，本专利技术提供了一种光模块及其制造方法。所述技术方案如下：第一方面，提供了一种光模块，所述光模块包括：衬底基板，以及设置在所述衬底基板上的光波导层、第一光栅、第二光栅和有源层，其中，所述有源层用于发出沿平行于所述有源层的长度方向传播的激光，所述第一光栅用于将所述激光的传播方向改变为垂直于所述第一光栅且朝向所述第二光栅的方向，所述第二光栅用于将射入所述第二光栅的激光的传播方向改变为平行于所述第二光栅的方向，且通过所述第二光栅的光能够射入所述光波导层。第二方面，提供了一种光模块的制造方法，用于制造第一方面所述的光模块，所述方法包括：在衬底基板上形成光波导层、第一光栅、第二光栅和有源层；其中，所述有源层用于发出沿平行于所述有源层的长度方向传播的激光，所述第一光栅用于将所述激光的传播方向改变为垂直于所述第一光栅且朝向所述第二光栅的方向，射入所述第二光栅的激光能够在所述光波导层中传播，且所述第二光栅用于将射入所述第二光栅的激光的传播方向改变为平行于所述第二光栅的方向，且通过所述第二光栅的光能够射入所述光波导层。综上所述，本专利技术提供了一种光模块及其制造方法，由于衬底基板上形成有第一光栅和第二光栅，且有源层发出的激光的传播方向平行于有源层的长度方向，且通过第一光栅和第二光栅对激光传播方向的改变，最终能够将有源层发出的激光耦合至光波导层，进而使得有源层发出的激光能够从光波导层射出。也即，本专利技术实施例中的有源层与光波导层并不是采用倏逝波耦合的方式进行耦合，而是通过两个光栅对光的传播方向进行改变，进而将有源层发出的激光耦合至光波导层，因此，在制造该光模块时，无需采用键合工艺，而是直接在衬底基板上形成光波导层、第一光栅、第二光栅和有源层即可，且整个制造光模块的流程较简单，减短了制造光模块的时间，因此，提高了制造光模块的效率。附图说明为了更清楚地说明本专利技术实施例中的技术方案，下面将对实施例描述中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本专利技术的一些实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。图1-1为本专利技术实施例提供的一种光模块的侧视图；图1-2为本专利技术实施例提供的另一种光模块的侧视图；图2为本专利技术实施例提供的一种光模块的截面示意图；图3为本专利技术实施例提供的一种光模块的俯视图；图4为本专利技术实施例提供的一种第一光栅的结构示意图；图5为本专利技术实施例提供的一种50毫安输入电流下光模块的水平腔中引导场总场分布图；图6为本专利技术实施例提供的一种50毫安输入电流下光模块的垂直传播的辐射场的近场分布图；图7为本专利技术实施例提供的一种光模块的输出功率随输入电流的变化曲线示意图；图8-1为本专利技术实施例提供的一种光模块的制造方法的方法流程图；图8-2为本专利技术实施例提供的另一种光模块的制造方法的方法流程图；图9-1为本专利技术实施例提供的一种光模块的局部结构示意图；图9-2为本专利技术实施例提供的另一种光模块的局部结构示意图；图9-3为本专利技术实施例提供的又一种光模块的局部结构示意图。具体实施方式为使本专利技术的目的、技术方案和优点更加清楚，下面将结合附图对本专利技术实施方式作进一步地详细描述。图1-1为本专利技术实施例提供的一种光模块0的侧视图，如图1-2所示，该光模块0可以包括：衬底基板M1，以及设置在衬底基板M1上的光波导层M2、第一光栅A、第二光栅B和有源层M3，其中，有源层M3用于发出沿平行于有源层的长度方向传播的激光，第一光栅A用于将有源层发出的激光的传播方向改变为垂直于第一光栅A且朝向第二光栅B的方向，第二光栅B用于将射入第二光栅B的激光的传播方向改变为平行于第二光栅B的方向，且通过第二光栅B的光能够射入光波导层M2。综上所述，本专利技术实施例提供了一种光模块，由于衬底基板上形成有第一光栅和第二光栅，且有源层发出的激光的传播方向平行于有源层的长度方向，且通过第一光栅和第二光栅对激光传播方向的改变，最终能够将有源层发出的激光耦合至光波导层，进而使得有源层发出的激光能够从光波导层射出。也即，本专利技术实施例中的有源层与光波导层并不是采用倏逝波耦合的方式进行耦合，而是通过两个光栅对光的传播方向进行改变，进而将有源层发出的激光耦合至光波导层，因此，在制造该光模块时，无需采用键合工艺，而是直接在衬底基板上形成光波导层、第一光栅、第二光栅和有源层即可，且整个制造光模块的流程较简单，减短了制造光模块的时间，因此，提高了制造光模块的效率。具体的，第一光栅A和第二光栅B均设置在光波导层M2和有源层M3之间，且第一光栅A靠近有源层M3设置，第二光栅B靠近光波导层M2设置。示例的，衬底基板M1上可以依次设置有光波导层M2、第二光栅B、第一光栅A和有源层M3。需要说明的是，在制造该光模块时，可以采用半导体制造工艺，在衬底基板M1上生长光波导层M2，并且在光波导层M2上形成第二光栅B，或者直接对光波导层M2远离衬底基板M1的表面进行刻蚀，得到第二光栅B。示例的，该光波导层03的材质可以为硅，也即该光波导层03可以为硅波导层。图1-2为本专利技术实施例提供的另一种光模块0的侧视图，如图1-2所示，该光模块0可以包括焊接层01，以及分别焊接在焊接层01两侧的III-V族芯片02和SOI芯片03。具体的，III-V族芯片02可以包括依次叠加的电极结构021、缓冲层022、有源层M3、第一光栅A和上包层023；SOI芯片03包括依次叠加的衬底基板M1、氧化层031、光波导层M2和第二光栅B；第二光栅B为SOI芯片03上靠近第一光栅A的膜层，焊接层01在第一光栅A上的正投影区域与第二光栅B在第一光栅A上的正投影区域不重叠；有源层M3用于在电极结构021上输入预设电流时发出激光。本专利技术实施例中，在将III-V族芯片与SOI芯片进行叠加时，无需采用键合工艺，而是直接将III-V族芯片与SOI芯片通过焊接层进行焊接即可。进一步的，III-V族芯片02可以采用倒装焊接的方式，通过焊接层01与SOI芯片03焊接。由于相关技术中的键合工艺较不成熟，在采用键合工艺将III-V族芯片与SOI芯片进行叠加时，常常会出现键合失效的情况，也即，键合工艺的可靠性较低，在将III-V族芯片与SOI芯片采用键合工艺进行叠加后，本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种光模块，其特征在于，所述光模块包括：衬底基板，以及设置在所述衬底基板上的光波导层、第一光栅、第二光栅和有源层，其中，所述有源层用于发出沿平行于所述有源层的长度方向传播的激光，所述第一光栅用于将所述激光的传播方向改变为垂直于所述第一光栅且朝向所述第二光栅的方向，所述第二光栅用于将射入所述第二光栅的激光的传播方向改变为平行于所述第二光栅的方向，且通过所述第二光栅的光能够射入所述光波导层。

【技术特征摘要】
1.一种光模块，其特征在于，所述光模块包括：衬底基板，以及设置在所述衬底基板上的光波导层、第一光栅、第二光栅和有源层，其中，所述有源层用于发出沿平行于所述有源层的长度方向传播的激光，所述第一光栅用于将所述激光的传播方向改变为垂直于所述第一光栅且朝向所述第二光栅的方向，所述第二光栅用于将射入所述第二光栅的激光的传播方向改变为平行于所述第二光栅的方向，且通过所述第二光栅的光能够射入所述光波导层。2.根据权利要求1所述的光模块，其特征在于，所述第一光栅和所述第二光栅均设置在所述光波导层和所述有源层之间，且所述第一光栅靠近所述有源层设置，所述第二光栅靠近所述光波导层设置。3.根据权利要求1或2所述的光模块，其特征在于，所述第一光栅包括：2个预设一阶光栅和1个预设二阶光栅，所述2个预设一阶光栅分别位于所述预设二阶光栅的两侧。4.根据权利要求3所述的光模块，其特征在于，所述第二光栅包括辅助一阶光栅和辅助二阶光栅，所述辅助一阶光栅的位置与所述2个预设一阶光栅中的任一预设一阶光栅的位置相对应，所述辅助二阶光栅的位置与所述预设二阶光栅的位置相对应。5.根据权利要求4所述的光模块，其特征在于，所述光模块还包括：设置在所述衬底基板与所述光波导层之间的氧化层，所述氧化层包括：依次设置在所述衬底基板上的第一埋氧层、反射层和第二埋氧层。6.根据权利要求5所述的光模块，其特征在于，所述反射层为分布式布拉格反射镜DBR，所述DBR包括依次设置在所述第一埋氧层上的n个二氧化硅层和n个硅层，所述n为大于或等于1的整数。7.根据权利要求3所述的光模块，其特征在于，所述光模块还包括：设置在所述有...

【专利技术属性】
技术研发人员：李洵，林泽锟，张华，
申请(专利权)人：青岛海信宽带多媒体技术有限公司，华中科技大学，
类型：发明
国别省市：山东;37