硅光子集成多波长单端口发射和接收光器件制造技术

本实用新型专利技术涉及一种硅光子集成多波长单端口发射和接收光器件，包括发射部分、接收部分、光多次弹射Zig-Zag部分，发射部分的硅衬底凸起、接收部分的硅衬底凸起分别与Zig-Zag部分的硅衬底凹进相匹配并通过拼装定位并用胶固定，发射部分通过固定在硅衬底V型槽的光纤与外部光网络系统连通，外部光网络系统通过固定在硅衬底V型槽的光纤与接收部分连通。本实用新型专利技术采用标准硅工艺设备分别制作发射部分、接收部分和Zig-Zag部分，通过拼图拼接方式将多个硅衬底连接固结，并且通过硅衬底凸起和凹进的尺寸，可以控制Zig-Zag部分的光程。相对于业界目前实现的多波长单端口发射和接收光器件，本实用新型专利技术方法具有插入损耗更小、结构更加紧凑等优点。（*该技术在2022年保护过期，可自由使用*）

【技术实现步骤摘要】

硅光子集成多波长单端口发射和接收光器件
本技术涉及光通信器件、光子集成和光网络，基于高集成度的硅光子集成技术，实现高速、集成化、低功耗的硅光子集成多波长单端口发射和接收光器件。技术背景由于来自云计算、移动互联网视频、数据中心、高清电视、视频点播和移动宽带业务等的快速发展，如何满足持续增长的业务流量成为了近年来网络发展的主流方向，直接导致了全球光网络行业向着大容量、高度集成化和低功耗的方向发展。为了应对大容量网络的带宽要求，高速率的传输技术成为解决问题的重点，其中包括目前热门的通过波分复用实现的40G (4X10G)和100G (10X10G或4X25G)等技术采用多个粗波分(CWDM)波长通道或多个密集波分(DWDM)波长通道，每个通道承载不同信息，然后复用这些具有不同波长的光信号在同一根光纤上传输，实现大容量的信息传输，例如NXlOG (其中IOG作为基本传输速率)。因此，如何实现多波长单端口发射(例如NX10G)和接收(例如NX10G)的光器件是目前业界遇到的主要技术问题。光子集成技术，类似于当前成熟的大规模集成电路技术，其优点是低成本、小尺寸、低功耗、灵活扩展和高可靠性等。目前硅光子集成技术被业界认为是最有前景的光子集成技术，米用娃光子集成技术可以将微电子和光电子结合起来，构成娃基光电混合集成芯片和器件，可充分发挥硅基微电子先进成熟的工艺技术、高度集成化、低成本等的优势，具有广泛的市场前景。采用硅光子实现的多波长单端口发射和接收光器件，具有集成度高、灵活扩展和低功耗等的特性。
技术实现思路
本技术的目的在于针对上述迫切的市场需求，基于先进的硅光子集成技术， 提供一种大容量、易灵活配置和扩展、高密度集成、低功耗、低成本的硅光子集成多波长单端口发射和接收光器件，本技术的收发光器件采用了标准工艺设备和硅工艺流程，突破了当前市场上采用昂贵工艺设备实现多波长单端口光器件的方法。采用本技术的技术，可直接将多种功能光芯片集成在集成在同一硅衬底上，也可以根据实际应用集成在不同硅衬底上，然后通过拼装定位(“Jigsaw”技术)实现光耦合并最终固定，极大降低了当前制造高端光器件的生产成本，易于批量生产。娃光子集成多波长单端口发射和接收光器件，包括发射部分、接收部分、光多次弹射Zig-Zag部分，其特征在于发射部分的硅衬底凸起、接收部分的硅衬底凸起分别与 Zig-Zag部分的娃衬底凹进相匹配并通过拼装定位并用胶固定,发射部分通过固定在娃衬底V型槽的光纤与外部光网络系统连通，外部光网络系统通过固定在硅衬底V型槽的光纤与接收部分连通。所述的发射部分，包括硅衬底、N个不同波长的激光芯片、N+1个硅光波导、N个波分复用WDM滤波器、N个反射镜、光纤，N为不等于I的自然数，所有激光芯片、所有硅光波导、所有波分复用WDM滤波器分别集成在同一硅衬底上，每个波分复用WDM滤波器对应一个反射镜，每个激光芯片输出端通过一个硅光波导与一个波分复用WDM滤波器相连，每个波分复用WDM滤波器输出的光和反射的光入射到与其对应的反射镜上，N个反射镜采用镀膜方式对应地制作在Zig-Zag部分的硅衬底侧面或者直接将N个反射镜对应地粘结在 Zig-Zag部分的硅衬底侧面，且每个波分复用WDM滤波器只允许对应波长的光通过，并全部反射其余波长的光，通过最后一个反射镜的多波长复用光被反射进入另一个硅光波导，通过另一个硅光波导导入固定在硅衬底V型槽的光纤内与外部光网络系统连通。所述的N个反射镜制作成整体,通过镀膜方式对应地制作在Zig-Zag部分的娃衬底侧面。所述的发射部分，包括娃衬底、N个不同波长的激光芯片、N个娃光波导、二个娃反射镜、另一硅光波导或多模干涉波导、光纤，N为不等于I的自然数，所有激光芯片、所有硅光波导分别集成在同一娃衬底上，如果米用多模干涉波导也集成在同一娃衬底上，二个娃反射镜直接制作在Zig-Zag部分的硅衬底上，每个激光芯片输出端通过一个硅光波导与其它承载不同波长的光波导渐渐汇聚但不融合，共同入射到一个硅反射镜上，并通过另一个硅反射镜打入到具有光模式转换功能的硅光波导或多模干涉波导中，通过另一硅光波导或多模干涉波导进入固定在硅衬底V型槽的光纤内与外部光网络系统连通。所述的接收部分，包括硅衬底、N个不同波长的探测器芯片、N+1个硅光波导、N个波分解复用WDM滤波器、N个反射镜、光纤，N为不等于I的自然数，所有探测器芯片、所有硅光波导、所有波分解复用WDM滤波器分别集成在同一硅衬底上，N个反射镜采用镀膜方式对应地制作在Zig-Zag部分的硅衬底侧面或者直接将N个反射镜对应地粘结在Zig-Zag部分的硅衬底侧面，每个波分解波分复用WDM滤波器对应一个反射镜，每个探测器芯片输入端通过一个硅光波导与一个波分解复用WDM滤波器的输出端相连，外部光网络系统的光信号通过固定在娃衬底V型槽的光纤导入到一娃光波导，通过该娃光波导打入到第一块反射镜上，每个反射镜反射的光入射到与其对应的波分解复用WDM滤波器上，且每个波分解复用 WDM滤波器只允许对应波长的光通过并输出，并全部反射其余波长的光。所述的N个反射镜制作成整体,通过镀膜方式对应地制作在Zig-Zag部分的娃衬底侧面。本技术采用标准硅工艺设备分别制作发射部分、接收部分和光多次弹射 Zig-Zag部分，通过拼图拼接方式将多个硅衬底连接固结，并且通过硅衬底凸起和凹进的尺寸，可以控制光多次弹射部分的光程。相对于业界目前实现的多波长单端口发射和接收光器件，本技术方法具有插入损耗更小、结构更加紧凑等优点。附图说明图1为本技术的实施例结构框图；图2为本技术的发射部分的工作原理示意图；图3为本技术的的制作示意图；图4为采用硅反射镜的单片集成多波长单端口发射器件示意图。具体实施方式结合附图对本技术作进一步的描述。如图1所示，本技术包括发射部分100、接收部分110、光多次弹射 (Zig-Zag)部分107以及用于实现光波分复用/解复用的滤波器和反射镜等。图1中标识的100表示采用硅光子集成技术的多波长单端口发射部分，单片集成或混合集成多个不同波长激光芯片在同一娃衬底上，图1中以4个不同波长激光芯片为例， 同样方法可以扩展到N个不同波长的激光芯片。4个激光芯片101发出不同波长的光信号 (信息的加入可以通过直接调制激光器或者外调光电调制器加入，这里不赘述)，这四个波长λ P λ2、λ 3、λ 4的光信号进入到各自对应的娃光波导102。为了提高激光芯片101和硅光波导102的光耦合效率以及最终提高出光功率，101也可以采用具有输出光模式转换 (SSC, Spot-Size Converter)的激光芯片。经过102导向后,波长λ 2> λ 3> λ 4的光信号传输到各自对应的窄带滤波器103或称之为WDM (波分复用)滤波器，具有允许指定波段光通过，而反射全部其它波段光的功能。这样，当波长X1的信号光进入到103时，入工信号光会通过这个WDM滤波器，到达位于Zig-Zag衬底107的反射镜106上被反射回到另一侧的WDM滤波器上此时波长λ 2的信号光通过其对应的WDM滤波器，而λ i信号光会被该 WDM滤波器反射,从而实现入^言号光和λ2信号光复本文档来自技高网...

【技术保护点】
硅光子集成多波长单端口发射和接收光器件，包括发射部分、接收部分、光多次弹射Zig?Zag部分，其特征在于：发射部分的硅衬底凸起、接收部分的硅衬底凸起分别与Zig?Zag部分的硅衬底凹进相匹配并通过拼装定位并用胶固定，发射部分通过固定在硅衬底V型槽的光纤与外部光网络系统连通，外部光网络系统通过固定在硅衬底V型槽的光纤与接收部分连通。

【技术特征摘要】
1.娃光子集成多波长单端口发射和接收光器件，包括发射部分、接收部分、光多次弹射Zig-Zag部分，其特征在于发射部分的硅衬底凸起、接收部分的硅衬底凸起分别与 Zig-Zag部分的娃衬底凹进相匹配并通过拼装定位并用胶固定,发射部分通过固定在娃衬底V型槽的光纤与外部光网络系统连通，外部光网络系统通过固定在硅衬底V型槽的光纤与接收部分连通。2.根据权利要求1所述的硅光子集成多波长单端口发射和接收光器件，其特征在于 所述的发射部分，包括硅衬底、N个不同波长的激光芯片、N+1个硅光波导、N个波分复用WDM 滤波器、N个反射镜、光纤，N为不等于I的自然数，所有激光芯片、所有硅光波导、所有波分复用WDM滤波器分别集成在同一硅衬底上，每个波分复用WDM滤波器对应一个反射镜，每个激光芯片输出端通过一个硅光波导与一个波分复用WDM滤波器相连，每个波分复用WDM滤波器输出的光和反射的光入射到与其对应的反射镜上，N个反射镜采用镀膜方式对应地制作在Zig-Zag部分的硅衬底侧面或者直接将N个反射镜对应地粘结在Zig-Zag部分的硅衬底侧面，且每个波分复用WDM滤波器只允许对应波长的光通过，并全部反射其余波长的光， 通过最后一个反射镜的多波长复用光被反射进入另一个硅光波导，通过另一个硅光波导导入固定在硅衬底V型槽的光纤内与外部光网络系统连通。3.根据权利要求2所述的硅光子集成多波长单端口发射和接收光器件，其特征在于 所述的N个反射镜制作成整体，通过镀膜方式对应地制作在Zig-Zag部分的硅衬底侧面。4.根据权利要求1所述的硅光子集成多波长单端口发射和接收光器件，其特征在于 所述的发射部分，包括娃衬底、N个不同波长的激光芯片、N个娃光波...

【专利技术属性】
技术研发人员：胡朝阳，余焘，石章如，
申请(专利权)人：胡朝阳，余焘，石章如，
类型：实用新型
国别省市：