集成芯片制造技术

一种用于数据通信，远程通信和光学分析至少一个，两个或多个波长的集成芯片，其中该芯片不但可用于发射光，而且还可用于检测光。本发明专利技术的特征是，芯片（１）包括有第一端口（３）的波导（２），波导（２）是从第一端口（３）分别沿至少一个第二端口（５）的第二波导（４）和至少一个第三端口（７）的第三波导（６）的方向扩展，这两个波导之间放置成互相平行或成一夹角，并被某个距离隔开，以及芯片（１）的各个所述元件是单片集成的。

【技术实现步骤摘要】
【国外来华专利技术】
本专利技术涉及用于数椐通信和远程通信或用于分析应用的集成芯 片，其中该芯片可用于发射窄波带光源的光，例如，激光器的光，或 发射宽带光源的光，例如，光二极管的光，并能够检测激光器的光或 其他光源的光，例如，光二极管的光或生物标本等的焚光。
技术介绍
在数据通信和远程通信中，激光器和光二极管用于发射光，而光 电检测器用于检测沿光导体已被传送的光。激光器芯片通常用于发射 激光，并利用需要发送的信息调制该激光，而芯片形式的光电检测器 用于检测被接收的激光。每个这种功能通常包括不同的元件。复合芯片也有多个功能，例如，发射和接收不同波长的激光，在 利用现有的解决方案时，需要使用昂贵的高精度对准几个离散元件到 一个共同的硅基片上，例如，几个分开的激光二极管，光二极管，光电二极管，波长选择性棱镜，波导等，为的是按照这种方法实现有多 个功能的芯片，所以，已知的这种芯片是昂贵的，而且它的制造过程也很复杂。
技术实现思路
本专利技术可以解决这个问题，并提供一种可用于多个功能的芯片， 与已知的芯片比较，它的制造过程较简单，而且制造成本较低。因此，本专利技术涉及一种用于至少一个，两个或更多个波长的数据 通信，远程通信和光学分析的集成芯片，其中该芯片不但可用于发射 光，而且还能够检测光，其特征是，该芯片包括有第一端口的波导， 该波导是从第一端口沿具有第二端口的至少一个第二波导和具有第 三端口的至少一个第三波导的方向扩展，这两个波导之间是互相平行 或相互成一夹角，并被某个距离隔开，且上述芯片的各个元件是单片集成的。附图说明以下参照附图中所示本专利技术的实施例，更详细地描述本专利技术，其中图l表示按照本专利技术的单片集成芯片的示意图，图2表示按照本专利技术的基本结构剖面图，图3是应用本专利技术的光学系统中第一个功能的示意图，图4是应用本专利技术的光学系统中第二个功能的示意图，图5表示另一种连接方案，图6表示按照本专利技术的两个耦合元件。具体实施例方式因此，本专利技术涉及一种单片集成芯片，其中多个功能^皮集成到一 个单元上，例如，传输和接收多个波长。作为基本原理，为了实现一种直接单片集成的方法，在已制成子 元件的材料中，必须牺牲每个所含元件的某些性能，例如，增大的内 部损耗或调制速度的限制，这是由于共同的基本结构需要适合于所有 包含的元件。对于任何单个子元件的功能，不可能优化它的基本结构。然而，出现的损耗等因素不能完全去掉其功能性它们仅仅受到 一定程度的限制，而留下的性能在应用范围内足以满足它的技术要 求。因此，本专利技术涉及一种用于至少一个，两个或更多个波长的数据 通信，远程通信和光学分析的集成芯片，其中该芯片不但可用于发射 光，而且还能够检测宽频语范围内的光，例如，用于数据通信和远程 通信的1480-1600 nm,或用在光学分析的另 一个光谱范围。图l表示按照本专利技术在金属化之前的单片集成芯片的示意图，它 包括输入波导，多模干涉仪(MMI)耦合，和在输出端的分布反馈 (DFB)激光器。按照本专利技术，芯片1包括有第一端口 3的波导2，从第一端口 3 应当能够引入或引出光。波导2从第一端口 3沿有第二端口 5的第二波导4和有第三端口 7的第二波导6的方向扩展，第二端口 5与第三 端口 7之间放置成互相平行或成一夹角，并被某个距离隔开。端口 5 和端口 7被安排成可以引导光进入和输出。按照本专利技术，芯片1的各 个元件是单片集成的。按照本专利技术，在耦合器之后的波导(2)的扩展部分可以引导进 入到多于两个端口 。按照本专利技术的 一个优选实施例，第二波导4和第三波导6中的每 个波导与各自的光栅9， 10—起构成RWG-DFB激光器，该激光器被 调谐到不同或相同的波长。为了检测入射光，最好是，光电检测器25， 26,例如，光电二 极管，被安排成代替激光器或光二极管，或位于DFB激光器之后的 光电检测器，用作激光器状态的监测器，或在该元件寿命期间的光二 极管。按照本专利技术的第二个优选实施例，光二极管被安排在第一波导 (2),和在第二波导(4)和/或第三波导(6)。按照本专利技术的一个优选实施例，波导的扩展部分8包括波长选择 性耦合器，为的是实现同时的双向功能。按照这种方法，可以使用这 种类型的波长选择性耦合器，例如，MMI耦合器，倏逝耦合器，阵 列波导耦合器等，原则上，它们不产生功率损耗，因为某个波长的所 有光被引导到需要检测的端口 ，在传输的情况下也是如此。然而，最好是使用多模干涉仪(MMI)，因为它的制作是稳定 的，并可以制作成与偏振无关.此外，它可以处理多个波长，且端口 的数目也可以变化。此外，能够以低的成本制造MM1。而且，有或 没有分开输入波导的倏逝耦合器可以有与MMI耦合器相同的优点， 此外，它完全没有来自端口的内部反射。倏逝耦合器可以由两个或多 个波导构成。MMI波导8允许入射的基模扩展成几个高阶模与基模的组合。 产生的干涉图形取决于基本结构的厚度和折射率，以及在过程中出现 的其他材料，和MMI波导的实际尺寸。可以按照这样的方法设计1x2 MMI，在与输入端口隔开某个距离(对应于MMI的长度)的两个入 射波导在不同的位置(相对于MM1的宽度)有最大值叠加，在这两 个位置放置各自的输出端口 。 MMI和其他的耦合器可以有对称功能， 即，若输出端口具有光输入的功能，则两个输入端口的光可以到达单 个输出端口，此外，MM1和倏逝耦合器可以被设计成与偏振无关， 这一点是非常重要的。此外，它们可以被设计成小型化，这对于低成 本应用和减小光吸收是重要的。按照另一个实施例，波导的扩展部分8包括称之为"星形耦合器" 的耦合器。星形耦合器可以扩展从光纤输入的光模，因此，可以相邻 地放置两个端口。 DFB滤波器或另一个滤波器的变型放置在平4亍的端 口上，从而使仅仅一个波长可以传输通过每个端口。这是小型4匕的解 决方案，但是，大部分的输入光功率在损耗中丢失。在波导的扩展部分8包括星形耦合器的情况下，波长选棒'hi滤波 器(未画出)分别形成在第二端口 5和第三端口 7。图2表示按照本专利技术的基本结构。图2所示例子中的基本结构已 被处理成RWG激光器。利用MOCVD或MBE技术，在InP (或GaAs )的基片上制成 外延层。该基本结构包括，从顶部向下，Ti/Pt/Au p-接点11, p-InGaAs 接点层12, SiN、或SKX层13, p-lnP包层14, p-SCH:InGaAsP或 AlInGaAs层15,被阻挡层包围的量子阱24层16或二者都是用体层 23代替。在图2的右侧是放大比例的层16,由此可以清楚地看出， 层16包括1至24个量子阱层和阻挡层的交替层，为的是产生1310nm 的波长，或1至24个量子阱层和阻挡层的交替层，或利用体层代替 这两类层，用于产生或检测第二波长，例如，在频带1480-1600 nm 中的第二波长1550 nm。为了得到与偏振无关的光电检测器，利用体 层的主要优点是，它对于入射信号的TE模和TM模有相同的灵敏度。 借助于应力优化量子阱包或体层，也可以得到与偏振无关的光电检测 器，因此，TE模和TM模在光电检测器中的吸收是相同的。此外，该基本结构包括n-SCH:lnGaAsP或AlInGaAs层17,在此之后是 n-InP的緩冲层18，其厚度为0.5 pm,和厚度为1本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种用于至少一个，两个或更多个波长的数据通信，远程通信和光学分析的集成芯片，其中该芯片不但可用于发射光，而且还可用于检测光，其特征是，芯片（１）包括有第一端口（３）的波导（２），波导（２）是从第一端口（３）分别沿具有至少一个第二端口（５）的至少一个第二波导（４）和具有至少一个第三端口（７）的至少一个第三波导（６）的方向扩展，这两个波导之间放置成互相平行或相互成一夹角，并被某个距离隔开，且芯片（１）的各个所述元件是单片集成的。

【技术特征摘要】
【国外来华专利技术】...

【专利技术属性】
技术研发人员：克里斯托弗西尔韦纽斯，
申请(专利权)人：弗克斯塔尔通信股份公司，
类型：发明
国别省市：SE[瑞典]