[发明专利]多激光器系统封装

说明书

以不同方式将光子芯片与一个或多个互补金属氧化物半导体芯片一起封装，所述光子芯片包括可调谐激光器、发射体和其他光学部件，诸如波导、波长带组合器以及波长锁定器。将所述互补金属氧化物半导体芯片布置在所述光子芯片的侧面或底部上。穿Si通孔或接合线提供所述光子芯片与所述互补金属氧化物半导体芯片之间的电接触。

相关申请的交叉引用

本申请要求2017年8月18日提交的美国临时专利申请No.62547403的优先权，所述申请的公开内容通过引用整体并入本文中。

技术领域

本公开涉及用于光子系统的封装。更明确地说，本公开涉及多激光器系统封装。

附图说明

并入本说明书中并构成本说明书的一部分的附图示出本公开的一个或多个实施方案，并且与对示例性实施方案的描述一起用于阐释本公开的原理和实现方式。

图1和图2示出光子芯片和CMOS电子芯片的不同配置。

图3示出图1至图2的光子芯片的俯视图。

具体实施方式

本公开描述了用于封装激光器系统的方法，所述激光器系统包括具有控制电路的多个激光器和光子部件。举例来说，可以在光子芯片上制作光子电路，并且所述光子电路包括多个激光器、波导和其他部件，诸如，例如，开关和波长锁定器以及发射体。举例来说，光子芯片可以由Si制成。可以在一个或多个互补金属氧化物半导体(CMOS)芯片上制作控制电路。可以用不同的方式将CMOS芯片与光子芯片一起封装。本公开描述一些封装方法以及其优点。

在图1的实施方案中，描述第一封装布置。光子芯片(120)可以包括多个激光器，例如可调谐激光器(125)。在一些实施方案中，所述激光器可以对称地设置于光子芯片区域中。举例来说，图1示出在矩形芯片顶面区域的每一侧(横向，所有四个方向)各包括两个激光器的示例性布置(总共八个激光器)。激光器之间的间距或距离可以根据应用要求而改变。举例来说，间距可以增加或减小。通过减小间距，可以将更多激光器插入于所述芯片上，但代价是(例如)相邻激光器之间的热耦合增加，这可能会不利地影响性能。一些应用可能相对地不受温度变化影响。因此，在一些应用中，光子芯片可以包括热控制，而在其他应用中热控制不是必需的。间距和激光器密度决定了激光器之间的热隔离和电气隔离。在一些实施方案中，激光器之间的间距可以是大约数微米。在一些实施方案中，在所述芯片中可以包括少于八个激光器。举例来说，在图1中，由于对所述芯片的空间或功率要求，可能会缺少所述八个激光器中的一者或多者。在一些实施方案中，每个激光器都是可调谐的。在一些实施方案中，每个“激光器”实际上是激光器阵列(即，激光器条)。在一些实施方案中，在光子芯片上可以包括八个以上激光器条，其中每个条具有五个以上的离散激光器(126)。

可调谐激光器的使用允许减少需要用于提供应用所要求的特定波长带的激光器的数目。举例来说，本公开中描述的封装布置可以用于LiDAR系统、激光光谱系统(例如，生物传感器)或包括多个激光器的其他类型的系统，所述多个激光器使用光子集成电路并且具有共同发射体区域或发射体阵列系统。

光子集成电路是包括建置到所述电路中的光子功能的装置。这可以(例如)由铌酸锂、硅基二氧化硅、绝缘体上硅、聚合物和/或半导体(诸如GaAs(砷化镓)和InP(磷化铟))建置。

LiDAR(基于激光器的雷达)是通过使用测量激光离开表面的反射的手段来对区域进行勘测或成像的方法。

光谱学是通过测量反射离开物体或透射穿过物体的光的光谱来确定物体的特性的方法。激光光谱学使用一个或多个激光器来照射目标物体以进行光谱分析。