[发明专利]混合集成可调谐激光器及光子芯片

权利要求书

1.一种混合集成可调谐激光器(100)，包括：

半导体光放大器(110)，用于发出光并使所传输的光获得增益，所述半导体光放大器(110)为纺锤形或长条形结构；

硅基锥形耦合波导(120)，与半导体光放大器键合相连，通过两端的锥形波导结构产生模场分布变化使所传输光进行光场耦合；

硅基相移器(130)，与硅基锥形耦合波导(120)相连，用于调节光的相位，该相移器包括一硅波导和设置在其表面的加热电极(131)；

硅基环形谐振器(140)，其与硅基相移器(130)相连，包括：

第一环形硅波导(141)和设置于其表面的第一环形微加热电极(143)；以及

第二环形硅波导(142)和设置于其表面的第二环形微加热电极(144)；

所述第一环形硅波导(141)和第二环形硅波导(142)串联连接，且环形半径尺寸不同；

其中，所述硅基环形谐振器(140)通过环形硅波导结构和设置于表面的微加热电极所产生的温度变化实现波长的选定及调谐；

第一硅基多模干涉反射镜(150)和第二硅基多模干涉反射镜(160)，分别设置于所述激光器的两端，用于使光在激光器内来回反射传导，进而经半导体光放大器(110)的作用获得增益；

所述第一硅基多模干涉反射镜(150)，包括：

第一多模干涉自成像波导(151)，其一侧的两个截面互相垂直；以及

第一锥形波导(152)，呈锥形，其较宽一侧与所述第一多模干涉自成像波导(151)耦接；

所述第二硅基多模干涉反射镜(160)，用于光束的传导和反射，包括：

第二多模干涉自成像波导(161)；以及

第二锥形波导(162)，呈锥形，其较宽一侧与所述第二多模干涉自成像波导(161)耦接。

2.根据权利要求1所述的混合集成可调谐激光器(100)，其中，所述第一多模干涉自成像波导(151)和第二多模干涉自成像波导(161)，其一侧的两个截面互相垂直，两个截面向外侧突出且分别与所述多模干涉自成像波导的中轴线呈45°角。

3.根据权利要求1所述的混合集成可调谐激光器(100)，其中，所述第一硅基多模干涉反射镜(150)和第二硅基多模干涉反射镜(160)，其中之一至少包含两个锥形硅波导，另一个至少包含一个锥形硅波导。

4.根据权利要求1所述的混合集成可调谐激光器(100)，其中，所述第一环形微加热电极(143)和第二环形微加热电极(144)的电极制成材料为Ni、Ti、Au、Pt和TiN中一种或组合。

5.根据权利要求1所述的混合集成可调谐激光器(100)，其中，所述半导体光放大器(110)由半导体增益材料制成，所述增益材料包括：GaAs基、InP基或GaSb基的量子阱、量子点或纳米线材料制成。

6.根据权利要求1所述的混合集成可调谐激光器(100)，其中，所述硅基锥形耦合波导(120)是两端为锥形的硅波导，与半导体光放大器(110)通过键合技术相连，所述键合技术包括：直接键合、金属键合、BCB胶键合和/或介质键合。

7.一种光子芯片，包括：

权利要求1至6中任一项所述的混合集成可调谐激光器(100)；以及

另一半导体功能器件(200)，所述另一半导体功能器件(200)至少为硅基光栅耦合器、硅基调制器、硅基探测器、硅基光交换阵列、硅基路由器、硅基光开关中的一种；

其中，所述混合集成可调谐激光器(100)和所述另一半导体功能器件(200)集成得到所述光子芯片，用于实现光互连、光交换和/或光传感功能。