[发明专利]电子/光子芯片集成和接合

说明书

一种光学波导装置包括：一个或多个光子芯片，所述一个或多个光子芯片包括：包括第一部件阵列的光子芯片的第一部分，所述第一部件中的每一者具有光学输入和电输出；以及包括第二部件阵列的光子芯片的第二部分，所述第二部件中的每一者被配置成接收电输入；所述光学波导装置进一步包括：集成电路；所述集成电路形成在所述第一部件的所述电输出与所述第二部件的相应电输入之间的电桥；其中所述集成电路被直接安装到所述一个或多个光子芯片上；且/或其中所述集成电路定位在光子芯片的所述第一部分与光子芯片的所述第二部分之间。

发明领域

本发明涉及光学波导装置，具体来说涉及包括电连接到第二类型的部件的阵列的第一类型的部件的阵列的光学波导装置。

发明背景

对于例如光学调制器芯片等电驱动的光学装置，需要使电力消耗最少化。从驱动器到光学调制器的电连接和轨道的长度的减小将会减少信号损耗并且导致较低的电力消耗。为了使电力消耗最少化，必须使整个装置中的电连接和轨道的长度最小化。

处于例如微波频率等高频率下的光学调制器通常具有阻抗为50欧姆的行波传输线。所述传输线需要50欧姆的端接电阻器以针对阻抗匹配进行有效地操作，且此导致过多的电力消耗。在此情况下，为了使电力消耗最少化，光学调制器应为没有传输线的集总元件。此外，必须使电连接和轨道的长度最小化。

以芯片形式制成的光学波导装置较小，并且可以快速操作。还可以低成本大量地制造它们。它们正在变得越来越复杂和多功能，并且已知在单个光子芯片上(例如，在SOI芯片上)组合若干特征。相对于可能需要并入的电子芯片，此类光子芯片的尺寸(例如，在所谓的3微米硅平台上)较大，并且所得的电轨道长度可能会引起不可接受的损耗。

在一些复杂平面光子装置中，需要产生通常处于90度的波导交叉点，光学路径在所述波导交叉点处相交。替代性解决方案是将光引导到另一(平行)平面中。如果(例如)使用镜将光从芯片引导到邻近芯片上的光电二极管，那么存在不可避免的插入损耗，且例如波导交叉点等芯片特征上的特定损耗引起较高的损耗和低良率。而且，引入波导弯头以允许有效低损耗的交叉点可能会消耗芯片的不动产。在光子芯片包括包含多个检测器和多个调制器的多个检测器重调制器的情况下，至每个检测器和每个调制器的输入波导会导致不合意的波导交叉点。在图1-图3中示出实例。

本发明旨在克服这些问题，并且实现具有较低电力消耗的更快和更紧凑的装置。

可以通过将电子芯片(例如，用于调制器的驱动器芯片)放置在光学芯片正上方来减少电连接。在US 7,522,783中公开了此类装置。

倒装芯片是用于安装电子芯片的技术，且已经用于光电装置制造中。US 7,978,030公开了一种高速光学变换器，其中高速电路的信号平面相对于共面光学封装中的信号平面而穿过非共面的互连件翻转；US 6,614,949公开了倒装芯片安装到光学通信接口中的ASIC的VCSEL的阵列；US 8,373,259公开了用于在将光学波导装置倒装到衬底上时使用的光学对准方法；US 8,798,409公开了倒装芯片结构，其涉及光学传输器中的激光器芯片；以及US2012/0207426示出光电子芯片与IC之间的倒装芯片布置。

发明概述

本发明旨在通过根据第一方面提供一种光学波导装置来解决上文论述的问题，所述光学波导装置包括：一个或多个光子芯片，所述一个或多个光子芯片包括：包括第一部件阵列的光子芯片的第一部分，所述第一部件中的每一者具有光学输入和电输出；包括第二部件阵列的光子芯片的第二部分，所述第二部件中的每一者被配置成接收电输入；所述光学波导装置进一步包括：集成电路；所述集成电路形成在所述第一部件的所述电输出与所述第二部件的相应电输入之间的电桥；其中所述集成电路被倒装芯片地安装到所述一个或多个光子芯片上，且/或其中所述集成电路定位在光子芯片的所述第一部分与光子芯片的所述第二部分之间。

以此方式，使得具有较小电力消耗的更快且更紧凑的光学波导装置成为可能。