[发明专利]一种硅基激光器及其制造方法、光模块

说明书

本发明提供一种硅基激光器及其制造方法、光模块，涉及硅光子集成技术领域，用于简化硅基激光器的制造工艺。该硅基激光器包括：硅衬底层、设置于硅衬底层上的硅波导、硅微型谐振腔、硅反射镜以及键合于硅波导上用于向硅波导提供光的光芯片；硅波导的一端连接硅微型谐振腔，另一端连接硅反射镜；硅微型谐振腔用于对硅导波输入的光芯片提供的光进行谐振；硅反射镜对不同波长的光具有不同的反射率，用于通过硅导波接收硅微型谐振腔输出的光，部分反射硅微型谐振腔输出的光，并通过硅导波将反射的传导至硅微型谐振腔进行谐振，部分透射硅微型谐振腔输出的光对外输出。

技术领域

本发明涉及硅光子集成技术领域，尤其涉及一种硅基激光器及其制造方法、光模块。

背景技术

随着信息传输对带宽的要求越来越高，光通信市场对100G/400G等高速光模块的需求越来越大，因此需要迫切实现低成本的高速光模块。

基于传统三五族(III-V)直接带隙半导体材料磷化铟(化学式：InP)基分布式反馈激光器(英文名称：Distributed Feedback Laser，简称：DFB)的高速光模块，由于其本身材料的限制，很难实现高于25G的调制带宽，随着带宽的提高，InP基DFB的成本也大幅度提高，从而提高了整体光模块产品的成本。并且利用传统InP基DFB的光模块封装工艺相对复杂。基于此，人们寄希望于硅光平台，利用硅光集成技术研制高带宽、低成本和高集成度的高速光模块。目前，本领域技术人员已经在硅光平台上实现了高速率的硅光调制器、高速率探测器、低损耗传输波导和波分复用等硅光器件，并且实现了各个功能器件的相互集成，成功实现了单路25G/50G的信息传输。然而硅是一种间接带隙材料，发光效率极低，不适合作为光发射器件，这严重制约了硅光技术在光通信领域的应用前景。为此，人们提出利用III-V直接带隙半导体材料与绝缘衬底上的硅(英文名称：Silicon On Insulator，简称：SOI)硅光芯片混合集成的方案来解决硅光芯片光源难题，主要原理是通过键合技术将III-V直接带隙半导体增益芯片键合在SOI硅光芯片上方，通过在SOI硅光芯片上制作无源波导结构，从而与III-V直接带隙半导体增益芯片形成混合激光器结构，其III-V直接带隙半导体增益芯片提供光增益，硅上无源波导结构起到波长选择的作用，从而为硅光芯片提供光输入。

目前，基于键合技术实现的混合激光器为：混合硅基分布式反馈激光器，该种激光器是通过在SOI硅光芯片上制备出分布反馈光栅结构实现激光器的选模特性，在通信光的波长1310nm左右时，该种激光器的分布反馈光栅结构线宽在100nm左右，并且激光器的输出性能随光栅的刻蚀深度、光栅线宽变化非常敏感，因此制备工艺复杂，难于控制。

发明内容

本发明的实施例提供一种硅基激光器及其制造方法、光模块，用于简化硅基激光器的制造工艺。

为达到上述目的，本发明的实施例采用如下技术方案：

第一方面，提供一种硅基激光器，包括：

硅衬底层、设置于所述硅衬底层上的硅波导、硅微型谐振腔、硅反射镜以及键合于所述硅波导上用于向所述硅波导提供光的光芯片；

所述硅波导的一端连接所述硅微型谐振腔，另一端连接所述硅反射镜；

所述硅微型谐振腔用于对所述硅导波输入的所述光芯片提供的光进行谐振；

所述硅反射镜对不同波长的光具有不同的反射率，用于通过所述硅导波接收所述硅微型谐振腔输出的光，部分反射所述硅微型谐振腔输出的光，并通过所述硅导波将反射的传导至所述硅微型谐振腔进行谐振，部分透射所述硅微型谐振腔输出的光对外输出。

第二方面，提供一种制造硅基激光器的方法，包括：

在绝缘衬底上的硅的顶部的硅层上形成二氧化硅层；

对所述二氧化硅层进行刻蚀将硅微型谐振腔、硅波导以及硅反射镜的图形转移到所述二氧化硅层上；