[发明专利]基于硅光子的可调谐激光装置和其封装结构

权利要求书

1.一种基于硅光子的可调谐激光装置，包括：

基板，配置有图案化区域，所述图案化区域包括：一个或多个垂直限位器、面向第一方向的边缘限位器、沿着所述第一方向形成在所述图案化区域中的第一对准特征结构、以及设置在所述一个或多个垂直限位器之间的接合垫；

集成耦合器，被置于位于所述边缘限位器处的所述基板中；

激光二极管芯片，包括由P型电极覆盖的增益区域和在所述P型电极以外形成的第二对准特征结构，通过将所述P型电极附接至所述接合垫且将所述增益区域耦合至所述集成耦合器，所述激光二极管芯片被翻转以抵靠所述一个或多个垂直限位器；以及

调谐滤波器，被装配在所述基板中并且经由线形波导耦合至所述集成耦合器。

2.根据权利要求1所述的可调谐激光装置，其中，所述基板是绝缘体上硅基板，且所述图案化区域形成为比其他表面区域低一台阶，并且所述边缘限位器是沿着抵靠所述激光二极管芯片的边缘的第二方向的所述台阶的一部分。

3.根据权利要求1所述的可调谐激光装置，其中，所述第二对准特征结构与所述第一对准特征结构被配置成相互啮合的基准点，以使用图像识别系统将所述激光二极管芯片固定在所述基板上的适当位置。

4.根据权利要求1所述的可调谐激光装置，其中，所述增益区域包括基于InP的波导，所述基于InP的波导被配置为用于在第一端面与第二端面之间产生激光，所述集成耦合器包括与所述第一端面对准的基于Si/SiN的波导，以传递使耦合损失被控制在3dB内的激光。

5.根据权利要求4所述的可调谐激光装置，其中，所述基于Si/SiN的波导包括被嵌入在矩形Si波导中的SiN叉形结构，所述SiN叉形结构包括SiN纳米锥，所述SiN纳米锥由直到与所述第一端面对准的所述基于Si/SiN的波导的一端的两个SiN线性条带在整个长度上横向地夹持。

6.根据权利要求4所述的可调谐激光装置，其中，所述基于Si/SiN的波导包括被嵌入在矩形Si波导中的SiN三叉戟状的结构，所述SiN三叉戟状的结构包括SiN纳米锥，所述SiN纳米锥由延伸到与所述第一端面对准的所述基于Si/SiN的波导的一端的两个SiN对称纳米锥在部分长度上横向地夹持。

7.根据权利要求1所述的可调谐激光装置，其中，所述调谐滤波器包括所述线形波导，所述线形波导具有：平直部，所述平直部耦合至少两个环形谐振器，在所述至少两个环形谐振器之后是反射器部；应力部，所述应力部直接耦合至所述集成耦合器，以从所述激光二极管芯片的所述增益区域接收光；所述至少两个环形谐振器，所述至少两个环形谐振器具有不同的半径以允许在合成光谱的延伸波长范围内调谐所述光；以及所述反射器部，所述反射器部被表征为具有所述光的至少90％的反射率。

8.根据权利要求7所述的可调谐激光装置，其中，所述平直部包括SiN材料，所述至少两个环形谐振器和所述反射器部包括Si材料。

9.根据权利要求7所述的可调谐激光装置，其中，所述可调谐滤波器还包括至少三个薄膜电阻加热器，所述至少三个薄膜电阻加热器分别放置在所述基板上并且至少部分地位于所述至少两个环形谐振器与所述反射器部之上。

10.根据权利要求9所述的可调谐激光装置，其中，放置在所述至少两个环形谐振器之上的所述薄膜电阻加热器被配置为在至少从1530nm至1570nm的所述延伸波长范围内调谐所述光，并且放置在所述反射器部之上的所述薄膜电阻加热器被配置为将所述光的相位调谐至与所述激光二极管芯片的所述增益区域的两个端面之间的往返腔激光条件相匹配。