[实用新型]异质集成CWDM4光发射芯片

说明书

本实用新型公开一种异质集成CWDM4光发射芯片，该芯片集成有四个MZ电光调制器、四个激光器和一个波分复用器，四个激光器键合在衬底上，衬底上设有SiO₂层，SiO₂层上设有Si层；MZ电光调制器均包括PLC波导合路器、PLC波导分路器和一对硅波导相移臂；四个MZ电光调制器的PLC波导合路器、分路器均设置在SiO₂层内，四个MZ电光调制器的硅波导相移臂均设置在Si层上；波分复用器设置在SiO₂层内；四个激光器输出的光信号分别端面耦合进入四个MZ电光调制器的PLC波导分路器，四个MZ电光调制器的PLC波导合路器的输出端分别通过PLC波导连接波分复用器。本实用新型的异质集成CWDM4光发射芯片兼具高调制速率和低损耗的技术优势，并且在出光端可以直接与单模光纤实现低损耗的端面耦合。

技术领域

本实用新型涉及集成光收发芯片技术领域，涉及一种光发射芯片，具体涉及一种异质集成的CWDM4光发射芯片。

背景技术

硅基集成光收发芯片支持100G/400G乃至800G的高速率传输，同时支持COB封装工艺，在集成度、成本方面具有较大优势。100G/400G CWDM4硅基集成光发射(TX)芯片中集成了4个硅基电光调制器、1个硅基波分复用器和4个波长不同的激光器，通过波分复用器可实现4路波长不同的光信号的单纤发射。目前，基于纯硅波导的集成光发射芯片在单通道调制速率、可集成通道数、整个芯片集成度方面相比于其它技术方案具有较大优势，其单通道调制速率可以达到50Gbps以上，运用PAM4调制技术，4通道集成的CWDM4光发射芯片可以实现400Gbps以上的单纤光发射。不过，基于纯硅波导的集成光发射芯片也有一个不足之处就是光损耗太大，导致发射光信号太弱或者功耗过大，应用方面受到很大限制。相较于基于硅波导的光器件及其集成芯片，基于PLC波导(波导材料为SiO₂)的光器件及集成芯片具有很低的光损耗，并且与单模光纤模场匹配，但其不足之处是不能实现高速电光调制。

发明内容

本实用新型要解决的技术问题是提供一种异质集成CWDM4光发射芯片，兼具高调制速率、低片上光损耗的技术优势，并且在出光端可以直接与单模光纤实现低损耗的端面耦合。

为了解决上述技术问题，本实用新型提供了一种异质集成CWDM4光发射芯片，包括四个MZ电光调制器、四个波长不同的激光器和一个波分复用器，四个激光器依次键合在衬底上；所述衬底上设有SiO₂层，所述SiO₂层上设有Si层；

所述MZ电光调制器均包括PLC波导合路器、PLC波导分路器和一对硅波导相移臂；所述四个MZ电光调制器的PLC波导合路器和PLC波导分路器均设置在SiO₂层内，所述四个MZ电光调制器的硅波导相移臂均设置在Si层上；

构成MZ电光调制器的PLC波导分路器的两路分支基于倏逝波耦合分别与所述一对硅波导相移臂光路连通，构成MZ电光调制器的PLC波导合路器的两路分支基于倏逝波耦合分别与所述一对硅波导相移臂光路连通；

所述波分复用器设置在SiO₂层内；

所述四个激光器输出的光信号分别端面耦合进入所述四个MZ电光调制器的PLC波导分路器，所述四个MZ电光调制器的PLC波导合路器的输出端分别通过PLC波导连接所述波分复用器。

本实用新型一个较佳实施例中，进一步包括所述衬底上刻蚀有台阶槽，所述四个激光器依次键合在所述台阶槽上。

本实用新型一个较佳实施例中，进一步包括所述一对硅波导相移臂在SiO₂层上的正投影分别与所述PLC波导分路器两路分支的近输出端重叠，该重叠的长度或/宽度与倏逝波耦合的耦合效率相关关。

本实用新型一个较佳实施例中，进一步包括所述PLC波导分路器两路分支近输出端与一对硅波导相移臂之间的垂直距离与倏逝波耦合的耦合效率相关。