[发明专利]一种集成SOA和AWG的光组件及其制备方法

说明书

本发明涉及一种光组件及其制备方法，用于实现SOA和AWG的高度集成，属于光通信技术领域，具体涉及一种集成SOA和AWG的光组件及其制备方法。本发明通过从SOA和AWG的生产工艺方面进行改进控制，将SOA的有源层和AWG的芯片层完全对准，并通过添加隔离层，不仅能够减小整体组件的体积，而且能够通过控制SOA的增益实现光功率的恒定输出。此外，在上述基本组件的基础上再次集成温度传感元件、透镜等元件，来实现精度更高的光谱匹配。

技术领域

本发明涉及一种光组件及其制备方法，用于实现SOA和AWG的高度集成，属于光通信技术领域，具体涉及一种集成SOA和AWG的光组件及其制备方法。

背景技术

伴随着光通信产业的不断进步，光器件的速率和成本严重制约着光通信的发展速度，如何有效提高光纤传输网络的传输速率、增大传输容量成为光纤通信的重要课题。受限于光芯片的发展，目前主要通过提高系统容量实现光通信的发展，而波分复用(WavelengthDivision Multiplex，简称WDM)技术是扩大通信容量的最佳选择。阵列波导光栅(ArrayedWave-guide Grating，简称AWG)是目前比较常用波分复用器件，由于其具有信号畸变小、误码率低、结构紧凑、利于集成、通道波长调节精度高、价格低、实用性强等优点而广泛利用。

半导体光放大器(Semiconductor Optical Amplifiers，简称SOA)是实现长距离光信号传输的一种方式，以其工作波长范围大、体积小、功耗低、反应速度快、非线性大、可与其他有源和无源光电子器件进行混合或单片集成、制作工艺成熟等优点，在WDM系统网络扮演越来越重要的角色，是未来全光网络中实现全光信号处理和补偿光损耗的重要器件。

在长距离传输(特别是80km)时，光纤损耗达到20dBm以上，采用SOA对信号的放大，以抵消光纤损耗所带来的影响。通常在使用SOA时，受限于SOA的尺寸大小，将SOA放置在模块内部的，而现在随着模块小型化，低功耗的趋势越来越明显，为了更充分的利用模块内部空间，将SOA从模块内部拿出来放置是必然的，而SOA和AWG的集成思想就是基于这种情况产生的。

目前SOA和AWG的放置方式有两种：分开放置和倒装集成。而SOA与AWG作为单独元件分开放置时，受限于SOA的尺寸，SOA只能放置在模块内部，器件内部只预留AWG的位置，这对于整个模块来说，不仅是结构拥挤，还增加了模块的功耗，而且受温度的影响，SOA的增益稳定性也比较差。此外，在使用SOA和AWG时，要考虑到光纤连接。这种方式的优点是现成SOA和AWG元件就可以使用，无需考虑SOA和AWG的对应关系；缺点是空间利用率不足，元件所占据的体积比较大，功耗比较大。对于低功耗，小型化的器件来说，该种方式的缺点是致命的。SOA和AWG倒装集成，相比于前者，集成度高，体积会有所减小，降低了器件成本，但是采用的是无源耦合方式，对位置要求高，而且工艺操作更复杂，光功率会有所下降。

本发明从SOA和AWG的生长层就开始进行集成化，将AWG芯片和SOA芯片都集成在同一块基板上，然后通过控制SOA和AWG各材料层的厚度将SOA的有源层和AWG的有源区对准，这种方式SOA和AWG的集成度更高，体积更小，功耗更低，而且能够降低成本，更重要的是光功率的损耗会更小。

发明内容

本发明提供一种集成SOA和AWG的光组件及其制备方法。利用SOA和AWG的高度集成，并从原料生长层严格控制SOA和AWG结构层的厚度，提高光功率的耦合效率，减小功率损耗。

本发明通过以下方案来解决上述问题：

一种集成SOA和AWG光组件的制备方法，包括：

将硅基板分为放大区和复用区，在所述放大区和复用区之间设置隔离区；

在隔离区域生长阻止SOA和AWG材料渗透的隔离层；

在所述放大区沉积得到SOA外延片；