本发明专利技术涉及集成光路芯片技术领域，特别是一种采用双层结构的混合集成光路芯片。该混合集成光路芯片中，将混合集成光路芯片分为器件层与光线路层，光在两层之间典型的光行进路线为：由光纤输入、行进至光线路层、行进至器件层通过独立器件、行进至光线路层、行进至器件层通过独立器件、行进至光线路层、……、行进至器件层通过独立器件、行进至光线路层、行进至光纤。器件层与光线路层的光连接，采用模斑转换结构扩大模斑尺寸、光栅耦合器或者光子晶体结构实现光的大角度拐弯来实现光在器件层和光连线层之间大对准容差的垂直光连接。
【技术实现步骤摘要】
本专利技术涉及集成光路芯片
，特别是一种采用双层结构的混合集成光路芯片。
技术介绍
混合集成光路采用由不同材料制作的各种功能器件，将其集成到一个微光学平台上，形成性能稳定、易于控制的集成芯片。混合集成为各个独立器件的设计提供了更多的自由度，不同功能的器件可以分别选择各自最合适的材料以及最佳工艺以取得最好的性能。而单片集成光路，由于制作各个独立器件的最佳材料、最佳尺寸不同，不得不带来器件性能的折中。因此，混合集成目前是集成光路的两种方案中最具实用价值的一种。混合集成光路中的关键技术是实现高效的片上光互连，即实现高对准容差、低损耗的片上光互连。高效片上光互连的实现将能充分发挥集成芯片中各个分立器件的最佳性能，大幅度缩短集成芯片的研制周期，甚至在将来形成统一的片上光互连标准后实现集成芯片中不同厂商的同类独立器件产品可高效片上替换，进一步降低集成芯片成本，扩大集成规模，促进集成芯片功能的增加完善。传统的混合集成光路芯片采用单层结构，所有的独立器件都被固定在同一个微光学平台上，各个独立器件之间通过微光学平台上加工的波导结构来实现光连接，所述波导结构与独立器件采用端面到端面耦合的方式。端面与端面的耦合需要空间三维的精确定位对准，这对独立器件固定到微光学平台的工艺过程提出了较大的挑战。
技术实现思路
因此本专利技术的目的在于提出一种利用双层结构实现混合集成光路芯片的技术方案，通过将独立器件和光传输波导分别设置在器件层和光线路层，有效地降低了独立器件固定到微光学平台的工艺过程的精度要求。申请人专利技术了一种利用双层结构实现混合集成光路芯片的技术方案。尤其是能够使得混合集成光路芯片中容易地实现片上独立器件的集成。该技术方案的主要特征是，该混合集成方案中将混合集成光路芯片分为器件层与光线路层，典型的光行进路线为由光纤输入、行进至光线路层、行进至器件层通过独立器件、行进至光线路层、行进至器件层通过独立器件、行进至光线路层、……、行进至器件层通过独立器件、行进至光线路层、行进至光纤。通过将独立器件和光传输波导分别设置在器件层和光线路层，有效地降低了独立器件固定到微光学平台的工艺过程的精度要求。器件层，其特征在于该层为键合了独立器件的硅光学平台，该层主要通过键合在平台上的独立器件来完成集成光路的各种功能实现。该层采用硅光学平台，经过湿法或者干法刻蚀等微细加工工艺加工出微结构，来提供独立器件的定位基准，独立器件通过倒装焊等方法集成到该平台上。器件层集成的独立器件，在输入输出波导部分均采用了采用模斑转换结构扩大模斑尺寸、光栅耦合器或者光子晶体等结构实现光的大角度拐弯；来自光线路层的光通过输入端的光栅耦合器或者光子晶体等结构和模斑转换结构之后进入独立器件主体部分，经过独立器件主体部分之后通过输出端的光栅耦合器或者光子晶体等结构和模斑转换结构之后向光线路层传播。光线路层，其特征在于光线路层主要为连接独立器件的光波导结构(类似于电路中导线的功能)，该层主要完成光传输的功能。光线路层的制作，利用传统的湿法或者干法刻蚀加工的波导来实现独立器件之间的水平方向的光传输，所述波导的输入输出部分均采用了采用模斑转换结构扩大模斑尺寸、光栅耦合器或者光子晶体等结构实现光的大角度拐弯；来自器件层的光通过输入端的光栅耦合器或者光子晶体等结构和模斑转换结构之后进入波导传输部分，经过波导传输部分之后通过输出端的光栅耦合器或者光子晶体等结构和模斑转换结构之后向器件层传播。器件层与光线路层的光连接，采用模斑转换结构改变模斑尺寸、光栅耦合器或者光子晶体等结构实现光的大角度拐弯来实现光在器件层和光连线层之间大对准容差的垂直光连接。独立器件主体部分，该部分实现了对光的调制、分波合波、探测等功能。波导传输部分，该部分实现了对光在平行于光线路层方向的传输。附图说明为了更为清楚的介绍本专利技术的上述目的和优点，本说明将结合一个特定的实施例和该实施例的2份附图来做进一步的说明，这些附图是图1是非工作状态的器件层和光线路层的分布示意图。图2是器件层和光线路层的工作示意图。具体实施例方式下面结合图1-2详细介绍本专利技术器件层19键合了独立器件1和2，独立器件1和2在输入输出波导部分3-18均采用了模斑转换结构改变模斑尺寸、光栅耦合器或者光子晶体等结构；光线路层20上利用传统的湿法或者干法刻蚀加工连接独立器件的光波导结构，所述波导的输入输出部分采用了模斑转换结构改变模斑尺寸、光栅耦合器或者光子晶体等结构。光从输入光纤21-24输入混合集成光路芯片，进入光线路层的波导29-32，经过波导上的模斑转换结构改变模斑尺寸、光栅耦合器或者光子晶体等结构实现大角度拐弯，垂直光线路层20出射。出射的光经过器件层19上独立器件1的输入波导部分3-6的模斑转换结构、光栅耦合器或者光子晶体等结构实现大角度拐弯进入独立器件1的主体部分，经过独立器件1的主体部分后经过独立器件1的输出波导部分7-10的模斑转换结构、光栅耦合器或者光子晶体等结构实现大角度拐弯，垂直器件层19出射。出射的光经过光线路层20上传输波导33-36的输入部分的模斑转换结构、光栅耦合器或者光子晶体等结构实现大角度拐弯进入传输波导的主体部分，经过主体部分后经过传输波导33-36的输出部分的模斑转换结构、光栅耦合器或者光子晶体等结构实现大角度拐弯，垂直光线路层20出射。出射的光经过器件层19上独立器件2的输入波导部分11-14的模斑转换结构、光栅耦合器或者光子晶体等结构实现大角度拐弯进入独立器件2的主体部分，经过独立器件2的主体部分后经过独立器件2的输出波导部分15-18的模斑转换结构、光栅耦合器或者光子晶体等结构实现大角度拐弯，垂直器件层19出射。出射的光经过光线路层20上传输波导37-40的输入部分的模斑转换结构、光栅耦合器或者光子晶体等结构实现大角度拐弯进入传输波导的主体部分，经过主体部分后经过输出光纤25-28输出。虽然参照上述实施例详细地描述了本专利技术，但是应该理解本专利技术并不限于所公开的实施例，对于本专业领域的技术人员来说，可对其形式和细节进行各种改变。本专利技术意欲涵盖所附权利要求书的精神和范围内的各种变形。权利要求1.一种采用双层结构的混合集成光路芯片，其特征在于，该混合集成光路芯片中，将混合集成光路芯片分为器件层与光线路层，光在两层之间典型的光行进路线为由光纤输入、行进至光线路层、行进至器件层通过独立器件、行进至光线路层、行进至器件层通过独立器件、行进至光线路层、……、行进至器件层通过独立器件、行进至光线路层、行进至光纤。2.根据权利要求1中的采用双层结构的混合集成光路芯片，其特征在于，器件层，该层为集成了独立器件的硅光学平台，该层主要通过集成在该平台上的独立器件来完成集成光路的各种功能。3.根据权利要求1中的采用双层结构的混合集成光路芯片，其特征在于，光线路层主要为连接独立器件的光波导结构，该层主要完成光传输。4.根据权利要求1中的采用双层结构的混合集成光路芯片，其特征在于，器件层与光线路层的光连接，采用模斑转换结构扩大模斑尺寸、光栅耦合器或者光子晶体结构实现光的大角度拐弯来实现光在器件层和光连线层之间大对准容差的垂直光连接。5.根据权利要求2中的采用双层结构的混合集成光路芯片，其特征在于，器件层，该层采用硅光学平台，经过湿法本文档来自技高网...
【技术保护点】
一种采用双层结构的混合集成光路芯片，其特征在于，该混合集成光路芯片中，将混合集成光路芯片分为器件层与光线路层，光在两层之间典型的光行进路线为：由光纤输入、行进至光线路层、行进至器件层通过独立器件、行进至光线路层、行进至器件层通过独立器件、行进至光线路层、……、行进至器件层通过独立器件、行进至光线路层、行进至光纤。
【技术特征摘要】
【专利技术属性】
技术研发人员：陈鹏，刘育梁，李芳，
申请(专利权)人：中国科学院半导体研究所，
类型：发明
国别省市：11[中国|北京]
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