基于光栅的光发射机制造技术

基于光栅的光发射机包括耦合到干涉区的光源区、干涉区两侧的两个反射区，以及与干涉区中的干涉光波交互导致垂直发射的一个或多个光栅。两个电极被用来注入电载流子，并且可以增加第三电极以调制在光源区中复合的电载流子密度。与具有两个电极的传统边缘发射激光器相比，本发明专利技术中的基于光栅的光发射机由于垂直发射而大大降低了封装成本和复杂性，并且由于三端子配置而大大提高了调制带宽。

Grating-based optical transmitter

【技术实现步骤摘要】
【国外来华专利技术】基于光栅的光发射机相关申请的交叉引用本申请要求2016年7月5日提交的、名为“GratingBasedOpticalTransmitter”的美国专利申请No.15/201,907的优先权，该申请No.15/201,907是2014年5月30日提交的、名为“OpticalDeviceforRedirectingincidentElectromagneticWave”的美国专利申请No.14/291,253的部分继续申请，而该申请No.14/291,253要求2014年4月14日提交的美国临时专利申请No.61/979,489、2014年1月9日提交的美国临时专利申请No.61/925,629以及2013年10月25日提交的美国临时专利申请No.61/895,493的优先权，其通过引用结合到本文中。本说明书还是2015年12月10日提交的、名为“GratingBasedOpticalCoupler”的美国专利申请No.14/964,865的部分继续申请，该申请No.14/964,865是2014年10月9日提交的美国专利申请No.14/510,799、现在是美国专利No.9,239,507的延续，该专利No.9,239,507要求2014年6月19日提交的美国临时专利申请No.62/014,182、2014年6月16日提交的美国临时专利申请No.62/012,446、2014年4月14日提交的美国临时专利申请No.61/979,489、2014年2月28日提交的美国临时专利申请No.81/946,657、2014年1月9日提交的美国临时专利申请No.61/925,629以及2013年10月25日提交的美国临时专利申请No.61/895,493的优先权，其通过引用结合到本文中。本说明书还是2015年3月2日提交的、名为“GRATINGBASEDOPTICALTRANSMITTER”的美国专利申请No.14/635,133的部分继续申请，该申请No.14/635,133要求2014年6月19日提交的美国临时专利申请No.62/014,182、2014年6月16日提交的美国临时专利申请No.62/012,446、2014年4月14日提交的美国临时专利申请No.61/979,489以及2014年2月28日提交的美国临时专利申请No.61/946,657的优先权，其通过引用结合到本文中。本说明书还要求2015年7月17日提交的美国临时专利申请62/194,170的优先权，其通过引用结合到本文中。
本说明书涉及使用光栅耦合光。
技术介绍
光在光子集成电路内传播，并且通过在光子集成电路上制造的光栅耦合到外部介质。传统上，光与光子集成电路之间的耦合是通过边缘耦合实现的，其中，需要制备光学面，并且该过程耗时且昂贵。光子集成电路中的激光二极管的发射通过光栅耦合到外部介质。激光二极管的两个端子被用来注入电载流子以产生光子，以及光子在腔中共振并且发出相干光。
技术实现思路
根据本说明书中所述的主题的一个创新方面，一种光学装置，包括：光源区，所述光源区被配置为产生光；第一反射区和第二反射区，所述第一反射区和第二反射区被配置为反射所产生的光以使得沿第一方向形成干涉光；干涉区，所述干涉区形成在所述第一反射区和所述第二反射区之间并且耦合到所述光源区，并且所述干涉区被配置为限制由在所述第一反射区和所述第二反射之间反射的光沿所述第一方向形成的干涉光的至少一部分；以及光栅区，所述光栅区包含具有基本相同的周期但不同的占空比的第一光栅结构和第二光栅结构，其中，两个光栅结构沿所述第一方向以180°相位偏移布置，其中，所述光栅区形成在限制所述干涉光的至少一部分的区上，并且所述光栅区被配置为沿着不同于所述第一方向的第二方向发射所述光的至少一部分。该实施方式和其他实施方式可以分别可选地包括下述特征中的一个或多个。所述第一光栅结构的光栅周期性可以基本上与所述干涉区内的干涉光的周期性相匹配。可以通过去除或增加所述光栅结构的至少一个区段，在所述光栅区中形成四分之一波长偏移区。可以沿所述第一方向，在所述四分之一波长偏移区附近形成锥形区，其中，所述锥形区的周期或占空比从更接近所述四分之一波长偏移区的一侧朝远离所述四分之一波长偏移区的一侧增大或减小。所述第一反射区可以是形成分布式反馈或分布式布拉格反射的表面波纹状光栅结构。所述光栅区的第一光栅结构的占空比可以不同于所述第一反射区的表面波纹光栅结构的占空比，并且所述第一光栅结构的周期是所述表面波纹光栅结构的周期的两倍。所述光栅区的第一光栅结构可以形成在与所述第一反射区的表面波纹光栅结构相同的平面上。所述光源可以至少部分地嵌入所述干涉区中，并且可以包含形成量子阱或量子线或量子点结构的交替的III-V材料层。所述光栅区的一部分可以形成在所述干涉区或所述第一反射区上。所述第二方向可以基本垂直于所述第一方向。所述第一光栅结构区的光栅周期可以为d2，其中，所述干涉区内的干涉光的强度周期可以为d1，其中，d2基本上等于2×d1。所述光栅区可以具有沿所述第一方向的光栅长度和沿在平面上垂直于所述第一方向的第三方向的光栅宽度，并且所述光栅宽度可以不同于所述光栅长度，以获得圆形光束剖面(beamprofile)。光学装置可以包括n掺杂区和p掺杂区，所述n掺杂区和p掺杂区被配置为通过在所述n掺杂区和所述p掺杂区上施加电压或电流，在所述干涉区中提供电场，其中，所述干涉区被配置为通过在所述n掺杂区和所述p掺杂区上施加电压或电流来为所述干涉光提供不同的干涉图案。光学装置可以包括n掺杂区和p掺杂区，所述n掺杂区和p掺杂区被配置为通过在所述n掺杂区和所述p掺杂区上施加电压或电流，在所述第一和/或第二反射区中提供电场，其中，所述第一和/或第二反射区被配置为通过在所述n掺杂区和所述p掺杂区上施加电压或电流来提供不同的反射率。所述第一反射区或所述第二反射区可以包括下述之一：角镜、DBR镜、DFB镜、异常色散镜、波导环镜、具有金属镜的介电层、金属层。所述光栅区可以形成有晶格矢量，使得所述干涉区内的干涉光的同相波腹的位置基本上与光栅谷或峰的位置匹配。光学装置可以包括电耦合到所述光源区的第一电极和第二电极，所述第一电极和第二电极被配置为利用施加在所述第一电极和所述第二电极之间的电场，通过电载流子注入来产生光。光学装置可以包括电耦合到所述光源区的第三电极，所述第三电极被配置为通过施加在(i)所述第一电极与所述第三电极之间或(ii)所述第二电极与所述第三电极之间的电场，调制所述光源区中的电载流子浓度。所述光源区可以包含至少两个不同的材料层，并且所述第一电极和所述第三电极与所述光源区的不同材料层物理接触。可以在所述第三电极和所述光源区之间形成介电层，并且所述第三电极被配置为通过电容效应调制在所述光源区中复合的电载流子的量，而不将电载流子注入所述光源区。可以将至少两个不同的电压电平依次施加到所述第三电极，以调制在所述光源区中复合的电载流子的量来获得不同的输出光功率电平。所述光栅区和所述第三电极可以位于所述干涉区的相对侧，并且所述光通过所述光栅区这一侧侧发出。所述光栅区和所述第三电极可以位于所述干涉区的相对侧，并且所述光通过所述光栅区这一侧的相对侧发出。所述光本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种光学装置，包括：光源区，所述光源区被配置为产生光；第一反射区和第二反射区，所述第一反射区和第二反射区被配置为反射所产生的光以使得沿第一方向形成干涉光；干涉区，所述干涉区形成在所述第一反射区和所述第二反射区之间并且耦合到所述光源区，并且所述干涉区被配置为限制由所述第一反射区和所述第二反射之间反射的光沿所述第一方向形成的干涉光的至少一部分；以及光栅区，所述光栅区包含第一光栅结构和第二光栅结构，这两个光栅结构具有基本相同的周期但不同的占空比，其中，这两个光栅结构沿所述第一方向以180°相位偏移布置，其中，所述光栅区形成在限制所述干涉光的至少一部分的区上，并且所述光栅区被配置为沿着不同于所述第一方向的第二方向发射所述光的至少一部分。

【技术特征摘要】
【国外来华专利技术】2016.07.05 US 15/201,9071.一种光学装置，包括：光源区，所述光源区被配置为产生光；第一反射区和第二反射区，所述第一反射区和第二反射区被配置为反射所产生的光以使得沿第一方向形成干涉光；干涉区，所述干涉区形成在所述第一反射区和所述第二反射区之间并且耦合到所述光源区，并且所述干涉区被配置为限制由所述第一反射区和所述第二反射之间反射的光沿所述第一方向形成的干涉光的至少一部分；以及光栅区，所述光栅区包含第一光栅结构和第二光栅结构，这两个光栅结构具有基本相同的周期但不同的占空比，其中，这两个光栅结构沿所述第一方向以180°相位偏移布置，其中，所述光栅区形成在限制所述干涉光的至少一部分的区上，并且所述光栅区被配置为沿着不同于所述第一方向的第二方向发射所述光的至少一部分。2.如权利要求1所述的光学装置，其中，所述第一光栅结构的光栅周期性基本上与所述干涉区内的干涉光的周期性相匹配。3.如权利要求1所述的光学装置，其中，通过去除或增加所述光栅结构的至少一个区段，在所述光栅区中形成四分之一波长偏移区。4.如权利要求3所述的光学装置，其中，沿所述第一方向在所述四分之一波长偏移区附近形成锥形区，其中，所述锥形区的周期或占空比从更接近所述四分之一波长偏移区的一侧朝远离所述四分之一波长偏移区的一侧增大或减小。5.如权利要求1所述的光学装置，其中，所述第一反射区是形成分布式反馈或分布式布拉格反射的表面波纹状光栅结构。6.如权利要求5所述的光学装置，其中，所述光栅区的第一光栅结构的占空比不同于所述第一反射区的表面波纹光栅结构的占空比，并且所述第一光栅结构的周期两倍于所述表面波纹光栅结构的周期。7.如权利要求5所述的光学装置，其中，所述光栅区的第一光栅结构形成在与所述第一反射区的表面波纹光栅结构相同的平面上。8.如权利要求1所述的光学装置，其中，所述光源至少部分地嵌入所述干涉区中，并且包含形成量子阱或量子线或量子点结构的交替的III-V材料层。9.如权利要求1所述的光学装置，其中，所述光栅区的一部分形成在所述干涉区或所述第一反射区上。10.如权利要求1所述的光学装置，其中，所述第二方向基本垂直于所述第一方向。11.如权利要求1所述的光学装置，其中，所述第一光栅结构区的光栅周期为d2，其中，所述干涉区内的干涉光的强度周期为d1，其中，d2基本上等于2×d1。12.如权利要求1所述的光学装置，其中，所述光栅区具有沿所述第一方向的光栅长度以及沿在平面上垂直于所述第一方向的第三方向的光栅宽度，并且所述光栅宽度不同于所述光栅长度，以获得圆形光束剖面。13.如权利要求1所述的光学装置，进一步包括：n掺杂区和p掺杂区，所述n掺杂区和p掺杂区被配置为通过在所述n掺杂区和所述p掺杂区上施加电压或电流，在所述干涉区中提供电场，其中，所述干涉区被配置为通过在所述n掺杂区和所述p掺杂区上施加电压或电流来为所述干涉光提供不同的干涉图案。14.如权利要求1所述的光学装置，进一步包括：n掺杂区和p掺杂区，所述n掺杂区和p掺杂区被配置为通过在所述n掺杂区和所述p掺杂区上施加电压或电流，在所述第一和/或第二反射区中提供电场，其中，所述第一和/或第二反射区被配置为通过在所述n掺杂区和所述p掺杂区上施加电压或电流来提供不同的反射率。15.如权利要求1所述的光学装置，其中，所述第一反射区或所述第二反射区包括下述之一：角镜，DBR镜，DFB镜，异常色...

【专利技术属性】
技术研发人员：陈书履，那允中，
申请(专利权)人：光引研创股份有限公司，
类型：发明
国别省市：中国台湾,71