一种电泵浦混合消逝激光器的装置和方法。例如，装置包括置于硅中的光波导。有源半导体材料置于所述光波导上，在所述光波导和所述有源半导体材料之间限定消逝耦合界面，使得由所述光波导引导的光模式与所述光波导和所述有源半导体材料均交叠。穿过所述有源半导体材料而限定的电流注入路径，并且所述电流注入路径至少部分地与所述光模式交叠，使得响应于所述有源半导体材料的电泵浦、响应于沿与所述光模式至少部分交叠的所述电流注入路径的电流注入而产生光。
【技术实现步骤摘要】
本专利技术总体涉及光学器件，并且更具体地，本专利技术涉及光互联和光通信。
技术介绍
随着互联网数据业务增长率正赶上电话业务，对于快速和有效的基于光的技术的需求日益增长，推动了对光纤光通信的需求。在密集波分复用(DWDM)系统和吉比特(GB) 以太网系统中在相同光纤上进行的多光通道传输提供了简单的方式来使用由光纤光学器件提供的空前的容量(信号带宽)。系统中通常使用的光学部件包括波分复用(WDM)发送器和接收器，诸如衍射光栅、薄膜滤光器、光纤布拉格光栅、阵列波导光栅的光学滤光器， 光分/插复用器和激光器。激光器是通过激发发射发光的公知器件，产生频谱范围从红外到紫外的相干光束，并且可以用于广阔的阵列应用中。例如，在光通信或网络应用中，半导体激光器可以用于产生光或光束，可以在该光或光束上编码和传输数据或其它信息。用于光通信中的另外的器件包括光发送器，其是宽带DWDM网络系统和吉比特 (GB)以太网系统中的关键部件。当前，大多数光发送器基于与外部调制器组合的多个固定波长激光器或某些情况下直接调制的激光器。在激光器产生的光被调制后，利用外部复用器对其进行复用并然后输送给光纤网络，在此会由光开关对被调制的光进行放大或引导， 或既进行放大又进行引导。分开的激光器和调制器用于每个传输通道，因为激光器典型地产生固定的波长。然而，生产激光器和相关部件的成本非常高，并且对要传输的每个波长的光使用分开的部件是昂贵和低效的。附图说明通过范例方式示例本专利技术并且本专利技术不限于附图。图IA是总体示出根据本专利技术的教导的包括反射器的电泵浦的混合半导体消逝激光器的一个范例的示例；图IB是总体示出根据本专利技术的教导的包括环形谐振器的电泵浦的混合半导体消逝激光器的一个范例的示例；图2是总体示出根据本专利技术的教导的电泵浦的混合半导体消逝激光器的一个范例的侧横截面视图；图3是总体示出根据本专利技术的教导的电泵浦的混合半导体消逝激光器的一个范例的横截面视图；图4是总体示出根据本专利技术的教导的电泵浦的混合半导体消逝激光器的一个范例的另一横截面视图；图5是总体示出根据本专利技术的教导的电泵浦的混合半导体消逝激光器的一个范例的另一横截面视图；图6是总体示出根据本专利技术的教导的电泵浦的混合半导体消逝激光器的一个范例的另一横截面视图；图7是总体示出根据本专利技术的教导的电泵浦的混合半导体消逝激光器的一个范例的另一横截面视图；图8是总体示出根据本专利技术的教导的电泵浦的混合半导体消逝激光器的一个范例的另一横截面视图；图9是总体示出根据本专利技术的教导的电泵浦的混合半导体消逝激光器的一个范例的另一横截面视图；图10是总体示出根据本专利技术的教导的电泵浦的混合半导体消逝激光器的一个范例的另一横截面视图；图11是总体示例一个范例系统的图示，该范例系统包括具有集成的半导体调制器的超高容量发送器-接收器和根据本专利技术的教导的电泵浦的混合键合的多波长激光器。具体实施例方式公开了用于提供电泵浦的混合半导体消逝激光器阵列的方法和装置。在以下描述中，提出了许多具体细节，以提供对本专利技术的彻底理解。然而，对于本领域技术人员，不必利用具体细节来实现本专利技术是明显的。在其它实例中，为了避免使本专利技术不清楚，不详细描述公知材料和方法。整个说明书中引用的“一个实施例”或“实施例”意指结合实施例描述的特定特征、 结构或特性包括在本专利技术的至少一个实施例中。从而，整个说明书中多个地方出现的短语 “在一个实施例中”或“在实施例中”不必全指相同实施例。此外，可以在一个或多个实施例中以任何合适的方式组合特定特征、结构或特性。另外，应当理解，同此提供的附图是用于对本领域技术人员的解释目的，并且附图不必按比例绘制。为示例，图IA和IB是根据本专利技术的教导的总体示出包括消逝地耦合至无源半导体材料的有源增益介质材料的电泵浦的混合半导体消逝激光器101的范例的示例。如描绘的范例中所示，激光器101从单层半导体材料103提供光束119。如所示，单层半导体材料 103是硅的无源层，诸如例如是绝缘体上硅(SOI)晶片的硅层。在示例的范例中，光束119 是激光输出，该激光输出的激光谱宽度主要由激光器101的增益和腔反射谱宽度决定。如所示，激光器101包括置于单层半导体材料103中的光波导105。在示例的范例中，根据本专利技术的教导，光波导105可以是硅脊形波导、平板波导或置于单层半导体材料103中的其它合适类型的光波导。在图IA中示例的范例中，光波导105包括在反射器107和109之间沿光波导105 限定的光腔127。在多个范例中，根据本专利技术的教导，反射器107和109可以包括在半导体材料103中的一个或多个光栅、在半导体材料103的腔面上的反射涂层、或在光波导105中限定光腔的其它合适工艺。在另一范例中，诸如图IB中示例的范例，根据本专利技术的教导，激光器101包括置于半导体材料103中的环形光波导120，并且光耦合至光波导105，以沿光波导105限定光腔。在其中光腔包括反射器107和109的图IA中所示的范例中，不包括环形谐振器120。在其中光腔包括环形谐振器120的图IB中所示的范例中，不包括所包括的反射器107和109。如描绘的范例中所示，诸如增益介质材料123的有源半导体材料跨光波导105置于单层半导体材料103之上并耦合到单层半导体材料103。为此公开的目的，有源增益介质材料或有源半导体材料可以解释为响应于电流注入或电泵浦而发光的材料。因此，在示例的范例中，根据本专利技术的教导，增益介质材料123可以是电泵浦的光发射层。在另一范例中，可以有多于一个的光波导105置于单层半导体材料103中，以形成多个激光器。在一个范例中，根据本专利技术的教导，增益介质材料123是诸如III-V半导体条的有源半导体材料和 /或具有合适的厚度和掺杂浓度的其它合适的材料和组合，III-V半导体条包括诸如hP、 AlGaInAs,InGaAs和/或InP/InGaAsP的III-V半导体材料。特别地，增益介质材料123是非对称(offset)多量子阱(MQW)区增益芯片，其是倒装的芯片或晶片，该芯片或晶片是跨 SOI晶片的硅层中的一个或多个光波导的“顶部”键合的或外延生长的。结果，形成了一个或多个III-V激光器，沿光波导105限定增益-介质半导体材料界面。因为对于键合如所示的跨一个或多个光波导105键合的增益介质材料123，不存在对准问题，所以，根据本专利技术的教导，以联接和对准分离的单独的激光器的成本的一小部分提供和制造了一个或多个激光器101，诸如例如垂直腔表面发射激光器(VCSEL)等。在图IA和IB中示例的范例中，根据本专利技术的教导，电泵浦电路161耦合到增益介质材料123，以在激光器101的操作期间电泵浦增益介质。在一个范例中，电泵浦电路161 可以直接集成在单层半导体材料103内。例如，在一个范例中，单层半导体材料103是硅， 且电泵浦电路161可以直接集成在硅中。在另一范例中，电泵浦电路161可以是单层半导体材料103的外部电路。如将讨论的，在一个范例中，电泵浦电路161如图IA和IB中所示的耦合到增益介质材料123，使得注入电流注入到增益介质材料123的有源材料中，以便通过增益介质材料 123限定电流注入路径并且电流路径与光腔127中的光束119的光模式或光路径交叠本文档来自技高网...
【技术保护点】
１．一种装置，包括：置于硅中的光波导；置于所述光波导之上的包括Ｎ－ＩＩＩ－Ｖ层的增益介质材料，在所述光波导和所述增益介质材料之间限定消逝耦合界面，使得由所述光波导引导的光模式与所述光波导和所述增益介质材料均交叠；以及整个限定在所述增益介质材料内的电流注入路径，并且所述电流注入路径至少部分地与所述光模式交叠，使得响应于所述增益介质材料的电泵浦、响应于沿所述电流注入路径的电流注入而产生光。
【技术特征摘要】
...
【专利技术属性】
技术研发人员：J·E·鲍尔斯，O·科亨，A·W·丰，R·琼斯，M·J·帕尼恰，H·朴，
申请(专利权)人：英特尔公司，加利福尼亚大学董事会，
类型：发明
国别省市：US
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