[发明专利]用于光子集成电路的混合垂直腔激光器无效

专利信息
申请号: 201310240274.3 申请日: 2013-06-17
公开(公告)号: CN103730832A 公开(公告)日: 2014-04-16
发明(设计)人: 金泽;I.施彻巴特科 申请(专利权)人: 三星电子株式会社
主分类号: H01S5/183 分类号: H01S5/183;H01S5/10
代理公司: 北京市柳沈律师事务所 11105 代理人: 王新华
地址: 韩国*** 国省代码: 韩国;KR
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摘要:
搜索关键词: 用于 光子 集成电路 混合 垂直 激光器
【说明书】:

技术领域

本公开涉及用于光子集成电路(PIC)的混合垂直腔激光器,更具体地,涉及包括光栅反射镜(grating mirror)作为垂直腔激光器的底部反射镜的混合垂直腔激光器,其中该光栅反射镜水平地传输由垂直腔激光器发射的光。

背景技术

使用金属线用于数据传输的电连接由于在较高的频率下不断增加的传播损耗以及电磁干扰(EMI)问题而遭受高功耗,从而导致在实现数据收发系统的布局中的困难。相反,利用光来发送/接收数据的光学互连技术提供低的传播损耗以及低的EMI,从而可以实现高速、高带宽数据收发系统。

混合垂直腔激光器具有其中由III-V半导体形成的垂直腔激光器集成在硅结构上的结构。

硅基PIC包括光源、光波导、光调制器、光滤波器、光探测器和其它光学部件,并通过光学互连来输送信号。

用于光学互连的垂直腔激光器将垂直共振的激光束传输到水平取向的光波导。在该情形下,增加光耦合效率是重要的。特别地,当由III-V半导体构建的垂直腔激光器被集成到硅基板上时,需要一种将激光束有效地传输到硅光波导的结构。

发明内容

提供一种用于光子集成电路(PIC)的混合垂直腔激光器,该混合垂直腔激光器使用光栅反射镜,该光栅反射镜在从共振器发出的激光束与光波导之间具有改善的耦合效率。

额外的方面将在以下的描述中被部分地阐述,并将部分地从该描述而变得明显,或者可以通过实践给出的实施方式而掌握。

根据本发明的一方面,一种用于PIC的混合垂直腔激光器包括:光栅反射镜,在具有比硅的折射率低的折射率的两个低折射率层之间;光波导,沿第一方向光耦合到光栅反射镜的一侧;III-V半导体层,包括有源层,设置在两个低折射率层的中的一个上;以及上反射镜,覆盖III-V半导体层。光栅反射镜包括形成在两个低折射率层之间的硅层中且沿垂直于第一方向的第二方向彼此平行地布置的多个柱状的低折射率材料部分,多个低折射率材料部分具有比硅的折射率低的折射率,且具有在第一方向上的至少两个宽度。

低折射率材料部分可以是空气层。

至少两个宽度可以包括第一宽度和第二宽度,第二宽度比第一宽度大10nm至50nm。

具有第一宽度的低折射率材料部分可以与具有第二宽度的低折射率材料部分交替地布置。

对于至少每两个具有第一宽度的低折射率材料部分,可以提供一个具有第二宽度的低折射率材料部分。

对于每N个具有第一宽度的低折射率材料部分,可以提供小于N个的具有第二宽度的低折射率材料部分,其中N是大于等于3的整数。

第一宽度可以为约100nm至约200nm。

光栅反射镜和光波导可以形成在氧化物上硅(SOI)基板的上硅层中。

多个低折射率材料部分之间的硅层可以具有相同的宽度。

混合垂直腔激光器还可以包括第三低折射率层,该第三低折射率层具有比硅的折射率低的折射率,设置在光栅反射镜与在III-V半导体层下面的低折射率层之间,并具有与光栅反射镜的硅层相同的形状。低折射率材料部分可以具有由硅层、第三低折射率层和两个低折射率层围绕的柱形。

根据本发明的另一方面,一种用于PIC的混合垂直腔激光器包括:光栅反射镜,在具有比硅的折射率低的折射率的两个低折射率层之间;光波导,沿第一方向光耦合到光栅反射镜的一侧;III-V半导体层,包括有源层,其设置在所述两个低折射率层中的一个上;以及上反射镜,覆盖III-V半导体层。光栅反射镜包括布置成阵列的多个硅柱。

根据本发明的另一方面,一种用于PIC的混合垂直腔激光器包括:光栅反射镜,在具有比硅的折射率低的折射率的两个低折射率层之间;光波导,沿第一方向光耦合到光栅反射镜的一侧;III-V半导体层,包括有源层,其设置在两个低折射率层中的一个上;以及上反射镜,覆盖III-V半导体层。光栅反射镜包括形成在两个低折射率层之间的硅层中且沿垂直于所述第一方向的第二方向彼此平行地布置的多个柱状的低折射率材料部分。多个低折射率材料部分在第一方向上具有相同的间距,并且具有比硅的折射率低的折射率,且在第一方向上具有至少两个宽度。

附图说明

通过结合附图对实施方式的以下描述,这些和/或其它方面将变得明显且更易于理解,在附图中:

图1是根据本发明实施方式的用于光子集成电路(PIC)的混合垂直腔激光器的示意性截面图;

图2是在图1的混合垂直腔激光器中的低折射率材料层和光波导的示意性平面图;

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