[发明专利]具有集成调制器阵列和混合键合的多波长激光器阵列的发射器-接收器

权利要求书

1.一种具有集成半导体调制器阵列和混合键合的多波长激光器 阵列的光学发射器-接收器，包括：

设置在单个半导体材料层中的多个光波导，其中所述多个光波导 中的每个光波导包括沿所述光波导界定的光腔；

单个增益介质材料条，其横跨所述多个光波导邻接所述单个半导 体材料层，从而沿所述多个光波导中的每个光波导界定增益介质-半导 体材料界面；以及

设置在所述单个半导体材料层中的多个光调制器，所述多个光调 制器中的每个光调制器光耦合到所述多个光波导中的相应一个光波 导以便调制从所述光腔发出的相应光束。

2.如权利要求1所述的光学发射器-接收器，还包括设置在所述 单个半导体材料层中的复用器，所述复用器光耦合到所述多个光调制 器以便组合从所述多个光调制器中的每个相应的光调制器接收的光 束。

3.如权利要求2所述的光学发射器-接收器，其中所述复用器包 括波长选择性阵列波导光栅AWG，使得从所述多个光调制器中的每 个相应的光调制器接收的光束是宽带激光器输出，并且所述波长选择 性阵列波导光栅AWG的输出包括从所调制的多个光束中选出的波 长。

4.如权利要求1所述的光学发射器-接收器，其中所述单个半导 体材料层包括绝缘体上硅晶片的硅层，并且所述单个增益介质材料条 包括键合到所述单个半导体材料层并且迅衰耦合到所述多个光波导 中的每个光波导的单个III-V族半导体材料条多量子阱增益芯片。

5.如权利要求1所述的光学发射器-接收器，还包括：

设置在所述单个半导体材料层中的解复用器；

设置在所述单个半导体材料层中并且光耦合到所述解复用器的 多个第二光波导；以及

光耦合到所述多个第二光波导以便接收由所述多个第二光波导 接收的光束的多个第一光学检测器。

6.如权利要求5所述的光学发射器-接收器，其中所述单个半导 体材料层包括硅，并且所述多个第一光学检测器包括横跨所述多个第 二光波导邻接所述单个半导体材料层从而沿所述多个第二光波导中 的每个光波导界定III-V族半导体-硅界面的第二单个III-V族半导体 材料条。

7.如权利要求1所述的光学发射器-接收器，其中在所述光波导 中在设置在所述单个半导体材料层中的反射器之间界定所述光腔。

8.如权利要求1所述的光学发射器-接收器，其中所述光腔包括 光耦合到所述单个半导体材料层中的所述光波导的环形谐振腔。

9.如权利要求1所述的光学发射器-接收器，还包括设置在所述 单个半导体材料层中且耦合到所述多个光调制器的控制电路。

10.一种利用集成半导体调制器阵列和混合键合的多波长激光器 阵列进行光发射和接收的方法，包括：

在沿设置在单个半导体材料层中的第一光波导界定的第一光腔 中发射第一光束；

在沿设置在所述单个半导体材料层中的第二光波导界定的第二 光腔中发射第二光束，其中所述第一和第二光波导包含在设置在所述 单个半导体材料层中的多个光波导中，其中单个增益介质材料条横跨 所述多个光波导邻接所述单个半导体材料层，从而沿所述多个光波导 中的每个光波导界定增益介质-半导体材料界面；以及

利用设置在所述单个半导体材料层中且光耦合到所述第一和第 二光波导的相应的第一和第二光调制器来调制所述第一和第二光束。

11.如权利要求10所述的方法，还包括利用设置在所述单个半导 体材料层中的复用器来组合从所述第一和第二光调制器接收的所调 制的第一和第二光束的选定波长。

12.如权利要求10所述的方法，其中发射所述第一和第二光束包 括在所述单个半导体材料层或所述单个增益介质材料条的至少之一 中注入电流。