光电子装置及其阵列制造方法及图纸

技术编号:22329310 阅读:9 留言:0更新日期:2019-10-19 12:07
一种光电子装置和一种包括多个所述光电子装置的阵列。所述装置包括:光学活性区域,所述光学活性区域具有用于在所述光学活性区域上施加电场的电极排列;第一弯曲波导,所述第一弯曲波导被布置成引导光进入所述光学活性区域中;和第二弯曲波导,所述第二弯曲波导被布置成引导光离开所述光学活性区域;其中所述第一弯曲波导和所述第二弯曲波导是由带隙不同于所述光学活性区域的带隙的材料形成,并且其中由所述第一弯曲波导、所述光学活性区域和所述第二弯曲波导形成的总引导路径是U形的。

【技术实现步骤摘要】
光电子装置及其阵列
本专利技术涉及一种具有弯曲波导的高速光电子装置,所述弯曲波导均在同一方向上弯曲。
技术介绍
在常规光电子装置中,输入波导将装置的第一边缘上的小平面耦合到光学活性区域。输出波导接着将光学活性区域耦合到装置的第二边缘上的小平面,所述第二边缘整体上与所述第一边缘对置。这是因为将曲率引入到波导中会大大增加由经由波导的传输引起的信号损失。然而,这些装置更难以混合集成到硅中,并且在呈阵列形式时需要更长的驱动器互连长度,这是因为活性区域不能位于装置的边缘附近。
技术实现思路
本专利技术提供一种利用弯曲波导的光电子装置,所述弯曲波导由带隙不同于光学活性区域的材料形成。所述光电子装置可以具有高速光电子部分,并且可以通过短迹线路连接到例如ASIC的电子芯片。较短的迹线能够有利地导致更快的操作。因此,在第一方面中,本专利技术提供一种光电子装置,所述光电子装置包括:光学活性区域,所述光学活性区域具有用于在所述光学活性区域上施加电场的电极布置;第一弯曲波导,所述第一弯曲波导被布置成引导光进入所述光学活性区域中;和第二弯曲波导,所述第二弯曲波导被布置成引导光离开所述光学活性区域;其中所述第一弯曲波导和所述第二弯曲波导由带隙不同于所述光学活性区域的带隙的材料形成,并且其中由所述第一弯曲波导、所述光学活性区域和所述第二弯曲波导形成的总引导路径是U形的。换句话说,所述第一弯曲波导、所述第二弯曲波导和所述光学活性材料一起形成波导U形弯道。所述光学活性区域和所述电极布置一起充当高速光电子部分,所述高速光电子部分在所述光学活性区域的活性材料中制造并且位于“U”的底部。这样,允许所述光学活性区域的所述高速光电子部分位于所述光电子装置的边缘附近,但是保持装置足够大以制造倒装芯片结合。此外,通过将所述光学活性区域从所述弯曲波导(所述弯曲波导可以是无源的)解耦,能够不需要修改所述弯曲波导而使所述光学活性区域的性能达到最优。所述第一弯曲波导和/或所述第二弯曲波导可以形成为量子阱互混或外延再生长的波导。对于需要阵列中的多个光电子装置的高密度集成的应用,例如与ASIC的共封装,所述第一弯曲波导与所述第二弯曲波导之间的最大距离可以优选地不大于250μm。在高密度集成并非必要的应用中,所述最大距离还可以介于100μm与160μm之间,或大于250μm。所述第一弯曲波导和/或所述第二弯曲波导的曲率半径小于100μm。所述曲率半径可以介于10μm与80μm之间,最优选地介于30um与80um之间。所述第一弯曲波导和所述第二弯曲波导各自弯曲90°的角度。所述光电子装置还可以包括第一电极和第二电极,所述电极安置在所述光学活性区域的第一侧上并且电连接到所述光学活性区域。所述第一电极可以是信号电极,并且所述第二电极可以是接地电极。所述光电子装置还可以包括第三电极,所述第三电极是第二接地电极。所述第一弯曲波导和所述第二弯曲波导可以是低损耗无源波导。低损耗可以表示在所述光学活性区域的工作波长下,所述第一弯曲波导和所述第二弯曲波导引起的光学信号衰减比所述光学活性区域引起的光学信号衰减少。所述第一弯曲波导和/或所述第二弯曲波导可以是深刻蚀波导。深刻蚀可以表示所述波导是板波导(与脊形波导相比)或侧壁刻蚀台阶比所述波导的光模的中心深。所述深刻蚀波导可以由磷化铟形成。所述光电子装置还可以包括:无源低损耗输入波导,所述无源低损耗输入波导耦合到所述第一弯曲波导或作为所述第一弯曲波导的延续部分提供;和无源低损耗输出波导,所述无源低损耗输出波导耦合到所述第二弯曲波导或作为所述第二弯曲波导的延续部分提供;其中所述输入波导和所述输出波导中的每一者具有邻近于所述光电子装置的第一边缘的末端,和与所述第一弯曲波导和所述第二弯曲波导相同的带隙。上文所描述的所述第一电极和所述第二电极可以邻近于所述光电子装置的不同于所述第一边缘的边缘而安置。所述光电子装置还可以包括:分布反馈激光器,所述分布反馈激光器耦合到所述第一弯曲波导;和输出波导,所述输出波导耦合到所述第二弯曲波导或作为所述第二弯曲波导的延续部分提供;使得所述光电子装置是电吸收调制激光器。所述分布反馈激光器可以由带隙与所述光学活性区域的所述带隙相同或可具有不同于所述光学活性区域和所述第一和第二弯曲波导的带隙的第三带隙的材料形成。所述光学活性区域的所述高速光电子部分可以是电吸收调制器。当也包括分布反馈激光器时,所述装置可以是电吸收调制激光器(EML)。所述高速光电子部分尤其还可以是MOS-CAP马赫-曾德(Mach-Zhender)调制器或环形谐振器调制器。所述第一弯曲波导和所述第二弯曲波导可以由带隙在波长上低于所述光学活性区域的带隙的材料形成。所述第一弯曲波导和所述第二弯曲波导中的每一者可以采用欧拉(Euler)弯道的形式,能在US9,778,417B1中找到欧拉弯道的实例。在第二方面中,本专利技术提供一种安置在芯片上的光电子装置的阵列,其中:每个光电子装置如关于所述第一方面所描述地所安排;并且邻近成对的光电子装置的光学活性区域之间的距离不大于250μm。每个光电子装置可以具有:输入波导,所述输入波导耦合到每个第一弯曲波导或作为每个第一弯曲波导的延续部分提供;和输出波导,所述输出波导耦合到每个第二弯曲波导或作为每个第二弯曲波导的延续部分提供;其中每一输入波导和每一输出波导具有第一末端,所述第一末端远离其相应光学活性区域并且邻近于所述芯片的同一侧。每个光电子装置可以具有:分布反馈激光器,所述分布反馈激光器耦合到每个第一弯曲波导;和输出波导,所述输出波导耦合到每个第二弯曲波导或作为每个第二弯曲波导的延续部分提供;使得所述光电子装置是电吸收调制激光器;其中每个输出波导的远离其相应光学活性区域的末端邻近于所述芯片的同一侧。附图说明现将参考附图以举例方式来描述本专利技术的实施方案,在附图中:图1A至图1C各自示出根据本专利技术的一实施方案的光电子装置的变体;图2示出一另外光电子装置,所述装置包括分布反馈激光器(DFB);图3A和图3B各自示出根据本专利技术的多个实施方案的其他光电子装置,所述光电子装置包括半导体光放大器(SOA);图4A和图4B各自示出根据本专利技术的多个实施方案的另外其他光电子装置,其中这些装置还包括半导体光放大器。图5示出根据本专利技术的一实施方案的光电子装置的阵列;并且图6示出根据本专利技术的一实施方案的光电子装置的阵列。具体实施方式图1A示出光电子装置100。所述装置在III-V半导体芯片或晶片101上形成,并且由例如InGaAsP/InP或InAlGaAs/InP制成。所述装置通常包括光学活性区域102,所述光学活性区域由具有相关联带隙的第一材料结构(例如,InGaAsP或InAlGaAs多量子阱异质结构、InGaAsP或InAlGaAs块体材料)形成。邻近于所述光学活性区域的相反末端的是第一弯曲波导103和第二弯曲波导104。第一弯曲波导103、光学活性区域102和第二弯曲波导104一起形成U形弯道;U形引导光学路径。所述第一弯曲波导和所述第二弯曲波导由带隙不同于所述光学活性区域的带隙的材料结构形成,或经过调整而具有所述材料结构。通过调整特定层中的InGaAsP或InAlGaAs四元材料中的元素的原子比和/或改变多个量子阱异质结构中的量子阱的厚本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种光电子装置,所述光电子装置包括:光学活性区域,所述光学活性区域具有用于在所述光学活性区域上施加电场的电极布置;第一弯曲波导,所述第一弯曲波导被布置成引导光进入所述光学活性区域中;以及第二弯曲波导,所述第二弯曲波导被布置成引导光离开所述光学活性区域;其中所述第一弯曲波导和所述第二弯曲波导由带隙不同于所述光学活性区域的带隙的材料形成,并且其中由所述第一弯曲波导、所述光学活性区域和所述第二弯曲波导形成的总引导路径是U形的。

【技术特征摘要】
2018.04.06 GB 1805782.81.一种光电子装置,所述光电子装置包括:光学活性区域,所述光学活性区域具有用于在所述光学活性区域上施加电场的电极布置;第一弯曲波导,所述第一弯曲波导被布置成引导光进入所述光学活性区域中;以及第二弯曲波导,所述第二弯曲波导被布置成引导光离开所述光学活性区域;其中所述第一弯曲波导和所述第二弯曲波导由带隙不同于所述光学活性区域的带隙的材料形成,并且其中由所述第一弯曲波导、所述光学活性区域和所述第二弯曲波导形成的总引导路径是U形的。2.如权利要求1所述的光电子装置,其中所述第一弯曲波导和/或所述第二弯曲波导形成为量子阱互混或再生长波导。3.如权利要求1或权利要求2中任一项所述的光电子装置,其中所述第一弯曲波导与所述第二弯曲波导之间的最大距离不大于250μm。4.如前述权利要求中任一项所述的光电子装置,其中所述第一弯曲波导和/或所述第二弯曲波导的曲率半径小于100μm。5.如前述权利要求中任一项所述的光电子装置,其中所述第一弯曲波导和所述第二弯曲波导各自弯曲90°的角度。6.如前述权利要求中任一项所述的光电子装置,其中所述电极布置还包括第一电极和第二电极,所述电极安置在所述光学活性区域的第一侧上并且电连接到所述光学活性区域。7.如权利要求6所述的光电子装置,其中所述第一电极是信号电极,并且所述第二电极是接地电极。8.如权利要求7所述的光电子装置,所述光电子装置还包括第三电极,所述第三电极是第二接地电极。9.如权利要求6至8中任一项所述的光电子装置,所述光电子装置被配置成作为电吸收调制器操作。10.如前述权利要求中任一项所述的光电子装置,其中所述第一弯曲波导和所述第二弯曲波导是低损耗无源波导。11.如前述权利要求中任一项所述的光电子装置,其中所述第一弯曲波导和/或所述第二弯曲波导是深刻蚀波导。12.如权利要求11所述的光电子装置,其中所述深刻蚀波导由磷化铟形成。13.如前述权利要求中任一项所述的光电子装置,所述光电子装置还包括:输入波导,所述输入波导耦合到所述第一弯曲波导或作为所述第一弯曲波导的延续部分提供;以及输出波导,所述输出波导耦合到所述第二弯曲波导或作为所述第二弯曲波导的延续部分提供;其中所述输入波导和所述输出波导中的每一者具有邻近于所述光电子装置的第一边缘的末端。14.如从属于权利要求6至8中任一...

【专利技术属性】
技术研发人员:AJ齐尔基A麦基P斯里尼瓦桑
申请(专利权)人:洛克利光子有限公司复合半导体技术环球有限公司
类型:发明
国别省市:英国,GB

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