PSM4/AOC光发射芯片制造技术

本实用新型专利技术公开了一种PSM4/AOC光发射芯片，该芯片集成有四个MZ电光调制器和四个激光器，四个激光器依次键合在衬底上，所述衬底上设有SiO

【技术实现步骤摘要】
PSM4/AOC光发射芯片
本技术涉及集成光收发芯片
，具体涉及一种PSM4/AOC光发射芯片。
技术介绍
集成光收发芯片是光收发模块中的核心器件，在光通信、数据互连系统中有重要和广泛的应用，集成光收发芯片技术也是目前我国打破国外技术垄断实现核心芯片自主化迫切需要突破的关键技术。硅基集成光收发芯片支持100G/400G乃至800G的高速率传输，同时支持COB封装工艺，在集成度、成本方面具有较大优势。100G/400G硅基集成光发射(TX)芯片中集成了光波导、4个MZ电光调制器、以及4个波长不同的激光器。目前，基于纯硅波导的集成光发射芯片在单通道调制速率、可集成通道数、整个芯片集成度方面相比于其它技术方案具有较大优势，其中单通道调制速率可以达到50Gbps以上，运用PAM4调制技术，4通道集成的光发射芯片可以实现400Gbps以上的单纤光发射。不过，基于纯硅波导的集成光发射芯片也有一个不足之处就是光损耗太大，导致发射光信号太弱或者功耗过大，应用方面受到很大限制。芯片中的光损耗主要来自于MZ电光调制器的损耗，以及激光器与硅波导的耦合损耗，此外硅波导与单模光纤的模场失配很大，需要通过复杂的结构来实现模斑转换。
技术实现思路
本技术要解决的技术问题是提供一种PSM4/AOC光发射芯片，兼具高调制速率、低片上光损耗的技术优势，并且在出光端可以直接与单模光纤阵列实现低损耗的端面耦合。为了解决上述技术问题，本技术提供了一种PSM4/AOC光发射芯片，包括四个MZ电光调制器和四个波长不同的激光器，四个激光器依次键合在衬底上，所述衬底上设有SiO2层，所述SiO2层上设有Si层；所述MZ电光调制器均包括PLC波导合路器、PLC波导分路器和一对硅波导相移臂；所述四个MZ电光调制器的PLC波导合路器和PLC波导分路器均设置在SiO2层内，所述四个MZ电光调制器的硅波导相移臂均设置在Si层上；构成MZ电光调制器的PLC波导分路器的两路分支基于倏逝波耦合分别与所述一对硅波导相移臂光路连通，构成MZ电光调制器的PLC波导合路器的两路分支基于倏逝波耦合分别与所述一对硅波导相移臂光路连通；所述四个激光器输出的光信号分别端面耦合进入所述四个MZ电光调制器的PLC波导分路器。本技术一个较佳实施例中，进一步包括所述衬底上刻蚀有台阶槽，所述四个激光器依次键合在所述台阶槽上。本技术一个较佳实施例中，进一步包括所述SiO2层内还设有四个PLC波导，所述四个PLC波导分别连接四个MZ电光调制器的PLC波导合路器。本技术一个较佳实施例中，进一步包括所述一对硅波导相移臂在SiO2层上的正投影分别与所述PLC波导分路器两路分支的近输出端重叠；该重叠的长度或/宽度与倏逝波耦合的耦合效率相关。本技术一个较佳实施例中，进一步包括所述PLC波导分路器两路分支近输出端与一对硅波导相移臂之间的垂直距离与倏逝波耦合的耦合效率相关。本技术一个较佳实施例中，进一步包括所述PLC波导分路器两路分支的近输出端均为倒锥形结构，所述PLC波导合路器两路分支的近输入端均为倒锥形结构。本技术一个较佳实施例中，进一步包括所述一对硅波导相移臂在SiO2层上的正投影分别与所述PLC波导合路器两路分支的近输入端重叠；该重叠的长度或/宽度与倏逝波耦合的耦合效率相关。本技术一个较佳实施例中，进一步包括所述PLC波导合路器两路分支近输入端与一对硅波导相移臂之间的垂直距离与倏逝波耦合的耦合效率相关。本技术一个较佳实施例中，进一步包括所述Si层上设有相互平行的第一电极、第二电极和共用电极，所述公共电极设于所述一对硅波导相移臂之间位置，所述第一电极平行设于第一硅波导相移臂另一侧，所述第二电极平行设于第二硅波导相移臂另一侧；通过所述第一电极和共用电极给所述第一硅波导相移臂施加电压，通过所述第二电极和公共电极给所述第二硅波导相移臂施加电压。本技术一个较佳实施例中，进一步包括所述硅波导相移臂上的电压与MZ电光调制器的输出光强度相关。本技术的有益效果：本技术的PSM4/AOC光发射芯片，具有以下技术优势：其一、本技术的PSM4/AOC光发射芯片，设计在由SiO2层和Si层构成的两层结构上异质集成MZ调制器，构成MZ调制器的分路器和合路器均基于PLC波导，PLC波导为掺杂SiO2波导，具有较小的光传输损耗；构成MZ调制器的相移臂采用硅波导相移臂调制光信号，具有较高的调制速率。位于异质层结构上的分路器、合路器与相移臂基于倏逝波耦合实现光路连通，使得异质集成的MZ调制器同时具有高调制速率和低传输光损耗的技术优势。其二、本技术的PSM4/AOC光发射芯片，设计在由衬底、SiO2层和Si层构成的三层结构上异质集成PSM4/AOC光发射芯片，构成PSM4/AOC光发射芯片的四个激光器键合在衬底上，四个MZ调制器均位于SiO2层和Si层上异质集成。构成PSM4/AOC光发射芯片的所有器件均采用PLC波导连接并传输光信号，PLC波导为掺杂SiO2波导，具有较小的传输损耗，使得异质集成的PSM4/AOC光发射芯片具有较小的传输损耗，同时PLC波导与单模光纤模场失配小，在光发射芯片的出光端可以直接与单模光纤实现低损耗的端面耦合；以及，异质集成的MZ调制器使用硅波导相移臂调制光信号，具有较高的调制速率，使得异质集成的PSM4/AOC光发射芯片同时具有高调制速率和低传输光损耗的技术优势，并且在出光端可以直接与单模光纤实现低损耗的端面耦合。其三、采用Si层和SiO2层上下层叠的两层结构设计，位于SiO2层的PLC波导分路器、PLC波导合路器与位于Si层的两个硅波导相移臂基于倏逝波耦合实现光路连通，有效简化光发射芯片异质集成工艺。附图说明图1是本技术优选实施例中光发射芯片的立体结构示意图；图2是图1所示光发射芯片的透视示意图；图3是图2所示A的局部放大图；图4是PLC波导分路器的结构示意图。图中标号说明：1-激光器，3-PLC波导，5-台阶槽2-衬底，4-SiO2层，6-Si层，8-第一硅波导相移臂，10-第二硅波导相移臂，12-PLC波导分路器，14-PLC波导合路器，16-第一电极，18-第二电极，20-共用电极，22-近输出端；具体实施方式下面结合附图和具体实施例对本技术作进一步说明，以使本领域的技术人员可以更好地理解本技术并能予以实施，但所举实施例不作为对本技术的限定。实施例本实施例公开一种适用于PSM4光模块或者AOC光模块的光发射芯片，参照图1～4所示，该光发射芯片具有依次层叠设置的衬底2、SiO2层4和Si层6；该光发射芯片单片集成有四个MZ电光调制器、四个波长不同的激光器1和四个PLC波导3，四个PLC波导3均设置在SiO2层4内。上述四个MZ电光调制器3依次键合在衬底2上。其中，上述衬底本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种PSM4/AOC光发射芯片，包括四个MZ电光调制器和四个波长不同的激光器，其特征在于：四个激光器依次键合在衬底上，所述衬底上设有SiO

【技术特征摘要】
1.一种PSM4/AOC光发射芯片，包括四个MZ电光调制器和四个波长不同的激光器，其特征在于：四个激光器依次键合在衬底上，所述衬底上设有SiO2层，所述SiO2层上设有Si层；
所述MZ电光调制器均包括PLC波导合路器、PLC波导分路器和一对硅波导相移臂；所述四个MZ电光调制器的PLC波导合路器和PLC波导分路器均设置在SiO2层内，所述四个MZ电光调制器的硅波导相移臂均设置在Si层上；
构成MZ电光调制器的PLC波导分路器的两路分支基于倏逝波耦合分别与所述一对硅波导相移臂光路连通，构成MZ电光调制器的PLC波导合路器的两路分支基于倏逝波耦合分别与所述一对硅波导相移臂光路连通；
所述四个激光器输出的光信号分别端面耦合进入所述四个MZ电光调制器的PLC波导分路器。


2.如权利要求1所述的PSM4/AOC光发射芯片，其特征在于：所述衬底上刻蚀有台阶槽，所述四个激光器依次键合在所述台阶槽上。


3.如权利要求1所述的PSM4/AOC光发射芯片，其特征在于：所述SiO2层内还设有四个PLC波导，所述四个PLC波导分别连接四个MZ电光调制器的PLC波导合路器。


4.如权利要求1所述的PSM4/AOC光发射芯片，其特征在于：所述一对硅波导相移臂在SiO2层上的正投影分别与所述PLC波导分路器两路分支的近输出端重叠；该重叠的长度或/宽度与倏逝波耦合的耦合效率相关。


5.如权利要求1所述的...

【专利技术属性】
技术研发人员：王皓，朱宇，陈奔，施伟明，吴邦嘉，沈笑寒，张拥建，洪小刚，邢园园，陈红涛，
申请(专利权)人：亨通洛克利科技有限公司，
类型：新型
国别省市：江苏;32