[发明专利]一种混合集成硅光芯片、光器件及芯片制作方法

权利要求书

1.一种混合集成硅光芯片，其特征在于，包括：

硅衬底；

位于所述硅衬底上的二氧化硅包层；

分别集成在所述二氧化硅包层内且位于所述硅衬底上的半导体激光器芯片、第一混合集成波导、光信号处理单元和第二混合集成波导；

所述光信号处理单元通过第一硅波导连接所述第一混合集成波导，通过第二硅波导连接所述第二混合集成波导，用于对光信号进行调制/解调和分波/合波处理；

所述第一混合集成波导包括一个或多个用于半导体激光器芯片耦合的Si₃N₄波导，所述第二混合集成波导包括一个或多个用于单模光纤耦合的Si₃N₄波导；

所述半导体激光器芯片输出光信号，耦合进入所述第一混合集成波导的Si₃N₄波导，通过所述第一混合集成波导的Si₃N₄波导耦合进入所述第一硅波导，并传输至所述光信号处理单元，经过所述光信号处理单元处理后的光信号通过第二硅波导进行传输，耦合进入所述第二混合集成波导的Si₃N₄波导，通过所述第二混合集成波导的Si₃N₄波导耦合进入输出光纤并输出。

2.根据权利要求1所述的混合集成硅光芯片，其特征在于，所述第一混合集成波导和第二混合集成波导的Si₃N₄波导的数目相同，具有相同的物理结构；

若所述第一混合集成波导和第二混合集成波导包括多个Si₃N₄波导，则所述多个Si₃N₄波导在垂直方向排列，以扩大光信号在竖直方向的模场；

所述第一混合集成波导的Si₃N₄波导与所述第一硅波导部分重叠，且重叠部分的Si₃N₄波导沿光路方向的宽度逐渐减小，重叠部分的第一硅波导部分沿光路方向的宽度逐渐增大；

所述第二混合集成波导的Si₃N₄波导与所述第二硅波导部分重叠，且重叠部分的Si₃N₄波导沿光路方向的宽度逐渐增大，重叠部分的第二硅波导部分沿光路方向的宽度逐渐变小。

3.根据权利要求1或2所述的混合集成硅光芯片，其特征在于，所述第一混合集成波导和第二混合集成波导具有相同或不同的物理尺寸；

所述第一混合集成波导的模场与所述半导体激光器芯片的模场匹配；所述第二混合集成波导的模场与输出光纤的模场匹配。

4.根据权利要求1或2所述的混合集成硅光芯片，其特征在于，所述第一混合集成波导的多个的Si₃N₄波导的结构尺寸相同或不相同；

所述第二混合集成波导的多个的Si₃N₄波导的结构尺寸相同或不相同。

5.根据权利要求1或2所述的混合集成硅光芯片，其特征在于，所述第一混合集成波导包括三个Si₃N₄波导，分别为第一Si₃N₄波导、第二Si₃N₄波导和第三Si₃N₄波导；第二混合集成波导包括三个Si₃N₄波导，分别为第四Si₃N₄波导、第五Si₃N₄波导和第六Si₃N₄波导；

所述半导体激光器芯片的有源层与所述第二Si₃N₄波导的中心对准。

6.一种光器件，其特征在于，包括权利要求1-5任一项所述的混合集成硅光芯片。