[发明专利]单模垂直腔面发射激光器收发模块及光信号传播方法

权利要求书

1.一种单模垂直腔面发射激光器VCSEL收发模块，其特征在于，包括：光波导层，设置于所述光波导层上的单模光子晶体VCSEL以及与所述单模光子晶体VCSEL对应设置的探测器；其中，在所述光波导层中，位于所述单模光子晶体VCSEL以及与其对应的探测器下方的位置分别设置有垂直光栅耦合器，所述单模光子晶体VCSEL发射出的光信号经过所述两个垂直光栅耦合器改变传播路径后射入到与所述探测器内。

2.如权利要求1所述的单模VCSEL收发模块，其特征在于，还包括光互连层，所述单模光子晶体VCSEL和所述探测器设置于所述光互连层同一侧，所述光波导层设置于所述光互连层上背离所述探测器的一侧。

3.如权利要求2所述的单模VCSEL收发模块，其特征在于，所述单模光子晶体VCSEL和所述探测器分别键合在所述光互连层。

4.如权利要求2所述的单模VCSEL收发模块，其特征在于，所述光互连层为透明介质材料层或二维垂直光子晶体波导。

5.如权利要求4所述的单模VCSEL收发模块，其特征在于，在所述二维垂直光子晶体波导中，位于所述单模光子晶体VCSEL和所述探测器下方的部位分别设置有多个空气孔。

6.如权利要求1～5任一项所述的单模VCSEL收发模块，其特征在于，所述单模光子晶体VCSEL为单一偏振的单模光子晶体VCSEL，所述两个垂直光栅耦合器均为一维单偏振垂直光栅耦合器，且两个所述一维单偏振垂直光栅耦合器的耦合角度均为90°，两个所述一维单偏振垂直光栅耦合器的光偏振模式与所述单一偏振的单模光子晶体VCSEL的光偏振模式相匹配。

7.如权利要求6所述的单模VCSEL收发模块，其特征在于，所述一维单偏振垂直光栅耦合器为斜刻光栅、闪耀光栅、啁啾光栅或非对称光栅。

8.如权利要求6所述的单模VCSEL收发模块，其特征在于，所述单一偏振的单模光子晶体VCSEL包括：n型欧姆接触层，沿远离n型欧姆接触层的方向，依次设置的衬底、底层的分布布拉格反射镜DBR、有源层、氧化物层、顶层的DBR；其中，所述顶层的DBR刻蚀有二维光子晶体VCSEL以及p型欧姆接触层，所述刻蚀的二维光子晶体VCSEL包括多个椭圆形孔。

9.如权利要求1～5任一项所述的单模VCSEL收发模块，其特征在于，所述单模光子晶体VCSEL为非偏振模式的单模光子晶体VCSEL，所述两个垂直光栅耦合器均为二维垂直光栅耦合器，且两个所述二维垂直光栅耦合器的耦合角度均为90°。

10.如权利要求9所述的单模VCSEL收发模块，其特征在于，所述非偏振模式的单模光子晶体VCSEL包括：n型欧姆接触层，沿远离n型欧姆接触层的方向，依次设置的衬底、底层的分布布拉格反射镜DBR、有源层、氧化物层、顶层的DBR；其中，所述顶层的DBR刻蚀有二维光子晶体VCSEL以及p型欧姆接触层，所述刻蚀的二维光子晶体VCSEL包括多个圆形孔。

11.如权利要求9所述的单模VCSEL收发模块，其特征在于，所述二维垂直光栅耦合器为二维垂直啁啾光栅耦合器。

12.一种利用权利要求1所述的单模VCSEL收发模块的光信号传播方法，其特征在于，包括：

单模光子晶体VCSEL发射出光信号；

位于单模光子晶体VCSEL下方的垂直光栅耦合器将单模光子晶体VCSEL发射出的信号耦合到光波导层中传播；

位于探测器下方的垂直光栅耦合器接收到光波导层中传播的光信号，并将接收到的光信号耦合到探测器中。

13.如权利要求12所述的光信号传播方法，其特征在于，所述单模光子晶体VCSEL发射出的光信号在进入到垂直光栅耦合器之前，通过光互连层传播；所述经位于探测器下方的垂直光栅耦合器改变传播路径后的光信号通过光互连层传播至所述探测器。

14.如权利要求12或13所述的光信号传播方法，其特征在于，所述单模光子晶体VCSEL发射出的光信号为一维偏振光信号，所述两个垂直光栅耦合器均为一维单偏振垂直光栅耦合器；或，所述单模光子晶体VCSEL发射出的光信号为与偏振无关的单模光信号，所述两个垂直光栅耦合器均为二维垂直光栅耦合器。