[发明专利]实现高容差光学芯片接合的混合集成光学设备及其制造方法

权利要求书

1.一种混合集成光学设备，包括：

光学台，其具有第一侧面和与所述第一侧面相对的第二侧面以及被形成在所述光学台的所述第一侧面处的大面积光学板条波导结构，

其中，所述光学板条波导结构具有至少一个输入小平面、至少一个输出小平面和用作反射镜的至少一个弯曲小平面，使得通过所述输入小平面耦合的入射光作为输入光学模态在其传播时在板条波导平面中发散，在所述至少一个弯曲小平面中的一个或更多个弯曲小平面处反射，并聚焦成在所述输出小平面处的输出光学模态，所述输出光学模态具有比所述输入光学模态的模态大小更大的模态大小；

第一光学芯片，其具有第一侧面和与该第一侧面相对的第二侧面以及被形成在所述第一光学芯片的所述第一侧面处的光波导；以及

第二光学芯片，其具有第一侧面和与该第一侧面相对的第二侧面以及被形成在所述第二光学芯片的所述第一侧面处的光波导；

其中，所述第一光学芯片在所述光学台上的所述光学板条波导的所述输入小平面的附近被对准并且倒装接合到所述光学台，其中所述第一光学芯片的所述第一侧面面向所述光学台的所述第一侧面并且所述第一光学芯片的所述光波导面向所述输入小平面；

其中，所述第二光学芯片在所述输出小平面的附近被对准并且倒装接合到所述光学台，其中所述第二光学芯片的所述第一侧面面向所述光学台的所述第一侧面并且所述第二光学芯片的所述光波导面向所述输出小平面。

2.根据权利要求1所述的混合集成光学设备，其中，所述光学台包括：

至少两个蚀刻沟槽，其被形成在所述光学台的所述第一侧面处，以通过倒装芯片接合工艺接纳所述第一光学芯片和所述第二光学芯片。

3.根据权利要求2所述的混合集成光学设备，其中，所述光学台的蚀刻沟槽中的每一个包括：

多个间隔物，其被形成在所述蚀刻沟槽的表面上以在垂直于所述光学台的所述第一侧面的方向上限定相应的倒装接合的光学芯片的高度；以及

多个金属迹线和多个微焊料，其被设置在所述蚀刻沟槽的表面上以电连接到所述光学芯片的所述第一侧面处的多个金属电极。

4.根据权利要求1所述的混合集成光学设备，其中，所述光学台的所述板条波导的所述至少一个弯曲小平面涂覆有金属薄膜以增加在所述板条波导中传播的光的反射率。

5.根据权利要求1所述的混合集成光学设备，其中，所述光学台的所述板条波导的所述输入小平面被涂覆有具有预定反射率的薄膜；以及

其中，所述光学台的所述板条波导的所述输出小平面被涂覆有具有预定反射率的薄膜。

6.根据权利要求1所述的混合集成光学设备，其中，所述至少一个弯曲小平面的轮廓是以下项之一：抛物线曲线的一部分、圆曲线的一部分和数值计算的曲线的一部分，其被优化用于整形光波以形成在所述输出小平面处的聚焦光学模态。

7.根据权利要求1所述的混合集成光学设备，其中，所述光学台还包括：

反射器，其被形成在所述光学台的主体材料中，所述反射器在所述光学板条波导结构的所述输出小平面附近具有倾斜表面，使得从所述输出小平面出来的光的至少一部分能够被所述倾斜表面反射。

8.根据权利要求7所述的混合集成光学设备，其中：

所述光学台的所述反射器被涂覆有金属薄膜以增加光的反射率。

9.根据权利要求1所述的混合集成光学设备，其中，所述第一光学芯片和所述第二光学芯片中的每一个包括：

多个金属电极，其被设置在所述光学芯片的所述第一侧面处以接收外部电力和信号以操作所述光学芯片。

10.根据权利要求1所述的混合集成光学设备，其中，所述第二光学芯片的所述光波导的宽度比所述第一光学芯片的所述光波导的宽度宽。