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包括光波导的混合式光学装置

阅读:0发布:2020-05-16

专利汇可以提供包括光波导的混合式光学装置专利检索,专利查询,专利分析的服务。并且所描述的是包括抗谐振光 波导 的混合式光学装置以及用于制造此类装置和系统的方法的 实施例 。在一个实施例中,混合式光学装置可以包括第一 半导体 区和第二半导体区,第一半导体区包括一层或多层半导体材料的有源区,第二半导体区与第一半导体区耦合。第二半导体区可以包括光波导,该光波导配置成用于传输由光输入组件输入的光。光波导可以由第一沟槽和第二沟槽限定,第一沟槽设置在波导的第一侧上,第二沟槽设置在波导的与第一侧相对的第二侧上。每一个沟槽的宽度可以沿装置的长度变化以控制沿光波导被传输的光的光功率 密度 。可以描述并要求保护其他实施例。,下面是包括光波导的混合式光学装置专利的具体信息内容。

1.一种混合式光学装置,包括:
第一半导体区,包括一层或多层半导体材料的有源区;以及
第二半导体区,与所述第一半导体区耦合,其中,所述第二半导体区包括光波导,所述光波导配置成用于传输由与所述装置耦合的光输入组件输入的光,其中,所述光波导由第一沟槽和第二沟槽限定,所述第一沟槽设置在所述光波导的第一侧上,所述第二沟槽设置在与所述光波导的、与所述光波导的第一侧相对的第二侧上,其中,每一个沟槽的宽度沿所述装置的长度变化以控制沿所述光波导被传输的所述光的光功率密度
其中,所述有源区包括电流通道,所述电流通道包括多量子阱(MQW)层,所述电流通道配置成具有基本上符合所述波导沟槽的变化的宽度的宽度。
2.如权利要求1所述的装置,其特征在于,所述装置与光输出组件耦合,所述光输出组件配置成用于输出由所述光波导传输的光。
3.如权利要求1所述的装置,其特征在于,所述装置包括第一端部和第二端部,其中,所述第一端部包括光输入组件,并且所述第二端部包括光输出组件。
4.如权利要求3所述的装置,其特征在于,所述装置的所述第一端部处的沟槽宽度比所述装置的所述第二端部处的沟槽宽度更窄,其中,所述装置包括混合式放大器或混合式激光器的增益部分。
5.如权利要求3所述的装置,其特征在于,所述装置的所述第一端部处的沟槽宽度比所述装置的所述第二端部处的沟槽宽度更宽,其中,第一有源区和第二有源区形成混合式光电探测器的部分。
6.如权利要求1所述的装置,其特征在于,所述第二半导体区包括:
第三沟槽,设置在所述光波导的所述第一侧上,使得所述第一沟槽在所述第三沟槽与所述光波导之间,以及
第四沟槽,设置在所述光波导的所述第二侧上,使得所述第二沟槽在所述第四沟槽与所述光波导之间。
7.如权利要求1所述的装置,其特征在于,所述半导体材料选自III族、IV族或V族半导体。
8.如权利要求1到7中的任一项所述的装置,其特征在于,所述第一半导体区的层直接与所述第二半导体区的层结合,其中,所述第一半导体区的所述层由磷化铟组成,并且其中,所述第二半导体区的所述层由组成。
9.如权利要求6所述的装置,进一步包括第一模式转换器组件,所述第一模式转换器组件包括所述第二半导体区的第一延伸,并且配置成用于将所述第二半导体区与所述光输入组件耦合,其中,沟槽配置成以相对于所述光波导的确定的相应的第一度延伸到所述第一模式转换器组件中。
10.如权利要求9所述的装置,进一步包括第二模式转换器组件,所述第二模式转换器组件包括所述第二半导体区的第二延伸,并且配置成用于将所述第二半导体区与同所述装置耦合的光输出组件耦合,并且配置成用于输出由所述光波导传输的光,其中,沟槽配置成以相对于所述光波导的确定的相应的第二角度延伸到所述第二模式转换器组件中。
11.如权利要求10所述的装置,其特征在于,所述第一和第二模式转换器还包括所述第一半导体区的第一延伸和第二延伸,并且配置为使得所述第一延伸和第二延伸的相应的形状朝相应的延伸的端部是渐缩的。
12.一种包括至少一个混合式光学装置的系统,其中,所述混合式光学装置包括:
第一半导体区,包括一层或多层半导体材料的有源区;
第二半导体区,与所述第一半导体区耦合,其中,所述第二半导体区包括光波导,所述光波导配置成用于传输由与所述装置耦合的光输入组件输入的光,其中,所述光波导由第一沟槽和第二沟槽限定,所述第一沟槽设置在所述光波导的第一侧上,所述第二沟槽设置在与所述光波导的、与所述光波导的第一侧相对的第二侧上,
其中,所述第二半导体区包括至少一个模式转换器组件,所述至少一个模式转换器组件配置成用于将所述第二半导体区与所述光输入组件耦合,其中,沟槽配置成以相对于所述光波导的确定的角度延伸到所述模式转换器组件中,
其中,所述有源区包括电流通道,所述电流通道包括多量子阱(MQW)层,所述电流通道配置成具有基本上符合所述波导沟槽的变化的宽度的宽度。
13.如权利要求12所述的系统,其特征在于,所述混合式光学装置与光输出组件耦合,所述光输出组件配置成用于输出由所述光波导传输的光,其中,所述第二半导体区包括另一模式转换器组件,所述另一模式转换器组件配置成用于将所述第二半导体区与所述光输出组件耦合,其中,沟槽配置成以相对于所述光波导的确定的角度延伸到所述另一模式转换器组件中。
14.如权利要求13所述的系统,其特征在于,所述装置包括混合式放大器、混合式光电探测器或混合式激光器的增益部分。
15.如权利要求12所述的系统,其特征在于,所述第二半导体区包括:
第三沟槽,设置在所述光波导的所述第一侧上,使得所述第一沟槽在所述第三沟槽与所述光波导之间,以及
第四沟槽,设置在所述光波导的所述第二侧上,使得所述第二沟槽在所述第四沟槽与所述光波导之间。
16.如权利要求12所述的系统,其特征在于,所述半导体材料选自III族、IV族或V族半导体。
17.如权利要求12所述的系统,其特征在于,每一个沟槽的宽度沿所述装置的长度变化以控制沿所述光波导被传输的所述光的光功率密度。
18.如权利要求12-17中的任何一项所述的系统,其特征在于,所述系统是膝上型计算机、上网本、笔记本、超极本、智能电话、平板、个人数字助理、超移动PC、移动电话、台式计算机、服务器打印机扫描仪、监视器、机顶盒、娱乐控制单元、数码相机、便携式音乐播放器或数码录像机中选出的一种。
19.一种用于制造混合式光学装置的方法,包括以下步骤:
形成第一半导体区,所述第一半导体区包括由III族、IV族或V族半导体制成的一层或多层半导体材料的有源区;以及
在与所述第一半导体区耦合的第二半导体区中形成第一沟槽和第二沟槽,所述第一沟槽相对光波导的所述第二沟槽而设置,所述第一沟槽和第二沟槽限定设置在沟槽之间的光波导;
其中,所述形成步骤包括以下步骤:沿所述混合式光学装置的长度改变沟槽的宽度以控制沿所述光波导被传输的光的光功率密度,
其中,所述有源区包括电流通道,所述电流通道包括多量子阱(MQW)层,所述电流通道配置成具有基本上符合所述波导沟槽的变化的宽度的宽度。
20.如权利要求19所述的方法,进一步包括以下步骤:
在所述光波导的第一侧上形成第三沟槽,使得所述第一沟槽在所述第三沟槽与所述光波导之间;以及
在所述光波导的第二侧上形成第四沟槽,使得所述第二沟槽在所述第四沟槽与所述光波导之间。
21.如权利要求19所述的方法,进一步包括以下步骤:
沿所述混合式光学装置的长度,围绕所述第二半导体区的相应的端部延伸沟槽的部分,其中,延伸步骤包括以下步骤:以相对于所述光波导的确定的角度来设置沟槽的被延伸的部分。
22.如权利要求19所述的方法,进一步包括以下步骤:
使所述第一半导体区成形以使所述第一半导体区的相应的端部渐缩。

说明书全文

包括光波导的混合式光学装置

技术领域

[0001] 本公开的实施例总体涉及光学设备领域。更具体而言,本公开的实施例涉及具有可以包括抗谐振光波导的异质集成的混合式激光器放大器和/或混合式光电探测器的装置。

背景技术

[0002] 半导体混合式光学装置(诸如,激光器、放大器或光电检测器)可以由具有发光和吸收电光特性的III-V族半导体材料制成。光学装置可以由两个组件组成,即生成或吸收光的III-V有源区以及承载光的波导。
[0003] 可以通过波导尺寸来控制一些光学装置的光学模式。一般而言,光学模式与光学装置的III-V区高度重叠是期望的。然而,将光学模式推到III-V区中有时可能导致光学模式泄漏和/或光学模式放宽。附图说明
[0004] 在附图中将以示例实施例的方式而非限制的方式来描述本公开的实施例,在附图中,同样的标号表示类似的元件,并且在附图中:
[0005] 图1阐释根据一些实施例的包括抗谐振波导的混合式光学装置的横截面图;
[0006] 图2阐释根据一些实施例的示例混合式光学装置的俯视图;
[0007] 图3是根据一些实施例的另一示例混合式光学装置的俯视图;
[0008] 图4和图5阐释根据一些实施例的示例混合式光学装置的俯视图;
[0009] 图6是根据本文中描述的各种实施例的、与用于制造混合式光学装置的方法相关联的操作中的一些操作的工艺流程图;以及
[0010] 图7是根据本公开的一些实施例的、合并了本文中描述的混合式光学装置中的一个或多个的系统的框图

具体实施方式

[0011] 本文中描述的内容包括:具有抗谐振光波导的混合式光学装置的实施例、包括具有光波导的混合式光学装置的系统的实施例以及用于形成包括光波导的混合式光学装置的方法的实施例。
[0012] 在下列具体实施方式中,参考了附图,附图形成具体实施方式的一部分,其中,遍及此部分,相同的标号表示相同的部分,并且其中,通过说明性实施例来示出,在说明性实施例中,可实践本公开的主题。应当理解,可以利用其他实施例,并且可以作出结构或逻辑更改而不背离本公开的范围。因此,不应当以限制性意义来理解下列具体实施方式,并且实施例的范围由所附权利要求书和它们的等效方案来限定。
[0013] 出于本公开的目的,短语“A和/或B”意味着(A)、(B)或(A和B)。出于本公开的目的,短语“A、B和/或C”意味着(A)、(B)、(C)、(A和B)、(A和C)、(B和C)或(A、B和C)。
[0014] 本描述可以使用基于视的描述,诸如,顶/底、入/出、上/下,等等。此类描述仅用于便于讨论,并且不旨在将本文中描述的实施例的应用限制于任何特定的取向。
[0015] 本描述可以使用短语“在实施例中”或“在诸实施例中”,它们各自可以是指相同或不同的实施例中的一个或多个。此外,如结合本公开的各实施例所使用的术语“包括”、“包含”、“具有”等是同义的。
[0016] 本文中可以使用术语“与……耦合”及其派生词。“耦合的”可以意指以下含义中的一种或多种。“耦合的”可以意指两个或更多个元件直接物理、电或光接触。然而,“耦合的”也可以意指两个或更多个元件间接地相互接触,但仍彼此协作或交互,并且可以意指一个或多个其他元件被耦合或连接在被称为彼此耦合的元件之间。术语“直接耦合”可以意指两个或更多个元件直接接触。
[0017] 在各种实施例中,短语“形成在、沉积在或以其他方式设置在第二特征上的第一特征”可以意指第一特征被形成、沉积或设置在第二特征上方,并且第一特征的至少部分可以与第二特征的至少部分直接接触(例如,直接的物理和/或电接触)或间接接触(例如,在第一特征和第二特征之间具有一个或多个其他特征)。
[0018] 图1阐释示例混合式光学装置100的横截面图,示例混合式光学装置100包括第一半导体区102以及与第一半导体区102耦合的第二半导体区104。第一半导体区102可以包括有源区106和一个或多个电触点107、108,所述一个或多个电触点107、108与有源区106耦合以将电流提供至有源区106。第一半导体区102可以包括覆盖有源区106和/或第一半导体区102的多个部分的绝缘材料110。
[0019] 第二半导体区104可以包括由虚线框界定的区域笼统地指示的光波导112。光波导112可以由一对抗谐振波导沟槽114a、114b(在下文中将可互换地使用“沟槽”、“抗谐振波导沟槽”和“波导沟槽”)限定。在各种实施例中,抗谐振波导可以包括抗谐振波导沟槽116a、
118a以及抗谐振波导沟槽116b、118b,抗谐振波导沟槽116a、118a可以设置在光波导112的第一侧上,抗谐振波导沟槽116b、118b可以设置在光波导112与第一侧相对的第二侧上,如图所示。波导沟槽114a、114b和抗谐振波导沟槽116a、116b、118a、118b可以填充有气体。在各种实施例中,该气体可以是空气、惰性气体或其他气体。在一些实施例中,该气体可以是在处理期间可被陷捕在沟槽114a、114b、116a、116b、118a或118b中的任何气体。在其他实施例中,波导沟槽114a、114b和/或抗谐振波导沟槽116a、116b、118a、118b可以填充有另一低折射率材料,诸如例如,化硅或氮化硅。
[0020] 沟槽116a、116b、118a、118b可以提供抗谐振反射,以便控制光学模式宽度而同时仍允许光波导112控制光学模式与有源区106的重叠。在各种实施例中,沟槽116a、116b、118a、118b可以在混合式光学装置100的操作期间提供光学模式的附加反射,这可以帮助控制光学模式的横向延伸。
[0021] 第二半导体区104可以包括用于形成混合式光学装置的任何合适的材料或多种材料。在各种实施例中,第二半导体区104可以包括半导体基板。例如,第二半导体区104可以包括绝缘体上硅(silicon-on-insulator)基板,该绝缘体上硅基板包括处理基板(handle substrate)109、处理基板109上的掩埋绝缘层111以及掩埋绝缘层111上的硅层113。掩埋绝缘层111可以包括氧化物。在各种实施例中,掩埋绝缘层111可以包括蓝宝石或另一种合适的绝缘材料。处理基板109可以包括硅,诸如例如,掺杂硅。在各种实施例中,硅层113可以包括器件制造晶片或外延硅。
[0022] 在其他实现中,可以使用替代材料来形成第二半导体区104,所述替代材料可以与硅组合或者可不与硅组合,并且包括但不限于锗、锑化铟、碲化铅、砷化铟、磷化铟、砷化镓和锑化镓。被分类成III-V族或IV族材料的进一步的材料也可以用来形成基板。尽管在这里描述了可以形成基板的材料的一些示例,但是可以充当半导体器件可在其上构建的基础的任何材料都落在本公开的精神和范围内。
[0023] 第一半导体区102的有源区106可以是III-V有源区,该III-V有源区包括由III族、IV族或V族半导体制成的多层半导体材料。在各种实施例中,有源区106可以包括电流通道140、注入层142、144和多量子阱(MQW)层146。在一些实施例中,电流通道140以及层142、144和146可以包括不同的子层,并且可以由诸如p型铟镓砷化物(InGaAs)、p型磷化铟(InP)、p型镓铟砷化物(AlGalnAs)等之类的各种材料组成。MQW层146可以耦合到层130,层130可以由n型磷化铟(InP)组成。根据本公开的一个实施例,以上讨论的多个层可以在它们的原子比方面具有细微的差异以调谐精确的带隙。
[0024] 第二半导体区104的硅层113可以将电流路径提供至触点107或108。层113可以在有源区106的任一侧上横向地延伸以与电触点107连接,并且光波导112可以直接在层130下方形成。在一个实施例中,在光波导112的各侧上形成的沟槽114a、114b将光约束在波导112内。光波导112可以承载将被放大或检测的光学信号
[0025] 在各种实施例中,抗谐振波导沟槽116a、116b、118a、118b和波导沟槽114a、114b的间距和/或宽度可以有助于减少混合式光学装置100的光学泄漏损耗和/或光学模式的位置。光波导112可以具有配置为提供与有源区106的合适的光学模式重叠的宽度。在各种实施例中,光波导112的宽度可以是大约0.4μm。在各种实施例中,沟槽114a、116a和118b可以彼此分开大约1.0μm(即,大约1.0μm的硅层113将波导沟槽114a与抗谐振波导沟槽116a分开,并且大约1.0μm的硅层113将抗谐振波导沟槽116a与抗谐振波导沟槽118a分开)。可以类似地配置光波导112的另一侧。
[0026] 在各种实施例中,波导沟槽114a、114b可以各自都具有大约0.5μm的宽度。在其他实施例中,波导沟槽114a、114b可以各自都具有大约3.0μm的宽度。在其他实施例中,波导沟槽114a、114b可以各自都具有在大约0.5μm到大约3.0μm的范围内的宽度。
[0027] 图2阐释根据一些实施例的、包括参考图1所描述的半导体区结构的示例混合式光学装置200的自顶向下的视图。与参考图1所描述的实施例类似,混合式光学装置200可以包括第一半导体区202(在此实施例中由六边形元件阐释)和第二半导体区204(示出并观察为部分地通过第一半导体区202)。第二半导体区204可以包括光波导206,所述光学波导206由在所述波导206的每一侧上的两个沟槽208和210限定。与参考图1所描述的实施例类似,第二半导体区204还可以包括分别由沟槽210、222和224部分地限定的一个或多个附加的波导212、214、216和218。装置200的增益/吸收部分可以包括装置200的第一和第二半导体区202和204,并且以标号260来指示。
[0028] 在一些实施例中,可以围绕第二半导体区的相应的端部来配置第二半导体区以形成第一和第二模式转换器226和228。模式转换器可以用来将输入光组件240中的光学模式转换到第一和第二半导体区202和204,并且将第一和第二半导体区202和204中的光学模式转换到输出光组件242。在一些实施例中,模式转换器226和228可以配置为提供与装置200耦合的光输入组件240以及与装置200耦合的光输出组件242的连接,如图2中所示。更具体地,模式转换器226、228可以配置为在设备200与输入和输出光组件240和242之间提供期望的耦合效率以减少光学损耗。例如,可以用某些锥形设计参数来配置第二半导体区204的波导和沟槽,从而确保硅输入波导模式到增益/吸收部分260的低损耗和低反射过渡以及增益/吸收部分260到硅输出波导模式的低损耗和低反射过渡。例如,在一些实施例中,可以沿装置200的长度来控制波导206、212、214、216和218以及沟槽208、210、222和/或224的宽度。例如,波导212、214、216和218可以配置为以相对于波导206的确定的角度而被设置在模式转换器226、228中(例如,通过控制限定波导的相应沟槽的宽度,如图2中所示)。
[0029] 在一些实施例中,附加于或替代于参考第二半导体区204而描述的实施例,模式转换器226和228可设置在第一半导体区202中。例如,第一半导体区202可以被延伸以包括模式转换器226和228。更具体地,第一半导体区202可以分别围绕其第一端部250和其第二端部252,以多种不同的方式成形。例如,在一些实施例中,如图2中所示,第一半导体区202可以成形为围绕其第一和第二端部250和252渐缩。
[0030] 模式转换器226和228能以不同的变体来配置,不必限于以上所描述的实施例。例如,设置在第二半导体区204中的模式转换器226和228可以设置在第一半导体区202的渐缩的(tapered)端部下方,以便提供从混合模式到硅波导模式的同时的转换。在另一示例中,第一半导体区202的渐缩的端部可以经设置以分别超出和不到相对于如上所述的波导206的确定的角度而配置的对应的波导部分(从顶部向下观察),从而提供后续的转换,等等。在一些实施例中,取决于偏置和其他实现细节,本文中描述的混合式光学装置200可以用作混合式放大器或混合式光电探测器。例如,具有正向偏置的装置200的实施例可以实现为放大器,而具有逆向偏置的装置200的实施例可以实现为光电探测器。在一些实施例中,本文中描述的混合式光学装置200可以用作混合式激光器的增益部分。例如,具有在装置外部形成的分布式布拉格光栅(DBR)的装置200的实施例可以实现为混合式DBR激光器。
[0031] 图3是根据一些实施例的另一示例混合式光学装置300的自顶向下的视图。与以上所描述的实施例类似,装置300可以包括第一和第二半导体区302和304。为简单起见,从图3中省略了一些类似的标号(例如,指示沟槽的标号)。
[0032] 如图3中所示,能以与以上所描述的装置200不同的方式来配置装置300。具体地,光输入组件340和光输出组件342可以直接耦合到装置300。换句话说,如图3中所示,第一半导体区302的III-V层可以配置为围绕与光输入和输出组件302和304的耦合部分突然终止。类似地,可以围绕与光输入和输出组件302和304的耦合部分终止波导306、312、314、316和
318。与装置200相比,此类结构可以在装置300的增益/吸收部分360中激励高阶模式,并且与装置300相关联的光损耗可能高于与装置300相关联的光损耗。然而,由于不存在模式转换器,装置300可以配置为尺寸小于装置200。
[0033] 图4和图5阐释根据一些实施例的示例混合式光学装置400和500的自顶向下的视图。在一些示例中,装置400和500可以用于高饱和功率应用。如图所示,至少在一些方面,可以与参考图2描述的实施例类似地来配置装置400和500。为简单起见,在图4和图5中省略了参考图2所描述的元件的一些类似的标号。在一些实施例中,装置400和500可以配置为使得沟槽的宽度可以沿装置400和500的长度变化。至少部分地取决于沟槽配置,装置400(500)可以配置为混合式放大器(400)或混合式光电探测器(500)。
[0034] 更具体地,在一些实施例中,装置400可以配置为放大在装置400中被输入且沿波导406通过的光。为了实现这一点,如图4中所示,沟槽408、412可以配置为使得它们的相应的宽度可以在第一端部450处是窄的,并且朝着装置400的增益/吸收部分460的第二端部452逐渐变宽。沟槽408、412的此类结构可以提供沿装置400而保持光功率密度恒定。通过控制沟槽宽度来放宽光学模式可以在沿装置400的长度放大光功率的同时平衡光功率密度。
相应地,相比图2中的增益/吸收部分260的恒定的沟槽宽度设计,可以实现更高的饱和功率,在图2中,光功率密度可能增加,这可能导致在装置200的输出附近的光学增益的饱和。
[0035] 在一些实施例中,第一半导体区402的增益/吸收部分460的电流通道470的形状(由虚线指示)可以配置为基本上符合沟槽408、412的变化的宽度。例如,如图4中所示,电流通道470的形状可以是渐缩的以基本上符合沟槽宽度沿装置400的长度的变化。
[0036] 现在参见图5,在一些实施例中,装置500可以配置为吸收沿波导506通过的光,并且相应地可以充当光电探测器。例如,装置500中的空气沟槽508、512的宽度可以配置为围绕增益/吸收部分560的第一端部550是宽的且朝着第二端部552逐渐地变窄,使得它们围绕装置500的第二端部552处的相应的宽度可以比围绕第一端部550处的宽度更窄。换句话说,对于装置500的高功率检测器设计,沟槽508、512的宽度可以配置为当光功率由于吸收而沿装置500减小时逐渐变得更窄,从而相应地减少光学模式宽度以维持恒定的光功率密度。
[0037] 在一些实施例中,第一半导体区502的电流通道570的形状(由虚线指示)可以配置为基本上符合沟槽508、512的变化的宽度。例如,如图5中所示,电流通道570的形状可以是渐缩的,以便如上所述遵循光学模式宽度的改变。在其他实施例中,光电探测器可以不包含像电流通道570那样的注入通道。
[0038] 图6是根据先前参考图1-5描述的各种实施例的、与用于制造混合式光学装置的方法600相关联的操作中的一些操作的流程图。
[0039] 用于制造实施例的方法600可以包括由框602、606、608和/或610阐释的一个或多个功能、操作或动作。
[0040] 方法600的处理可以开始于框602,在框602中,可以提供第一半导体区,该第一半导体区包括由III族、IV族或V族半导体制成的一层或多层半导体材料的有源区。
[0041] 离开框602,方法600可以继续进行到框606,在框606中,第二半导体区中的光学波导可以由第一沟槽和第二沟槽限定,第一沟槽在光学波导的第一侧上,第二沟槽在光波导的与第一侧相对的第二侧上,其中,沟槽的宽度可以沿混合式光学装置的长度发生变化。
[0042] 离开框606,方法600可以继续进行到框608,其中,任选地,第三沟槽可以形成在光波导的第一侧上,使得第一沟槽在第三沟槽与光学波导之间,并且第四沟槽可以形成在光波导的第二侧上,使得第二沟槽在第四沟槽与光学波导之间。
[0043] 离开框608,方法600可以继续进行到框610,其中,可以围绕装置的端部来提供模式转换器,例如,通过以相对于光学波导的确定的角度来设置沟槽的多个部分。
[0044] 本文中描述的混合式光学装置和/或光学系统的实施例可以被合并到各种其他装置和系统中,各种其他装置和系统包括但不限于各种计算和/或消费电子设备/装置。
[0045] 在图7中阐释示例系统700的系统级框图。本文中描述的混合式光学装置和/或光学系统可以被包括在系统700的元件中的一个或多个中。例如,在各种实现中,处理器708、芯片组718、通信芯片704和/或I/O控制器中枢706可以包括本文中描述的混合式光学装置,用于与系统700的一个或多个其他元件通信或连接到系统700。在各种实施例中,系统700可以包括更多或更少的组件和/或与图7中所示的不同的架构。
[0046] 在各种实现中,系统700可以是膝上型计算机、上网本、笔记本、超极本、智能电话、平板、个人数字助理(PDA)、超移动PC、移动电话、台式计算机、服务器打印机扫描仪、监视器、机顶盒、娱乐控制单元、数码相机、便携式音乐播放器或数码录像机。在进一步的实现中,系统700可以是处理数据的任何其他电子设备。
[0047] 系统700可以包括通信群集702,该通信群集702配置为促进系统700在一个或多个网络上和/或与任何其他合适的设备的通信。通信群集702可以包括至少一个通信芯片704和至少一个I/O控制器中枢706。在一些实现中,I/O控制器中枢706可以是通信芯片704的部分。在一些实现中,通信芯片704可以是处理器708的部分。
[0048] 在各种实施例中,系统700可以容纳主板710,处理器708和/或通信群集702可以物理地和电气地与主板710耦合。
[0049] 取决于其应用,系统700可以包括可以物理地和电气地耦合或不耦合到主板的其他组件。这些其他组件包括但不限于,易失性存储器712(例如,DRAM)、非易失性存储器714(例如,ROM)、闪存、图形处理器716、数字信号处理器、加密处理器、芯片组718、电池720、音频编解码器、视频编解码器、功率放大器722、全球定位系统(GPS)设备724、罗盘726、加速度计、陀螺仪、扬声器728、相机730、天线732和大容量存储设备(例如,硬盘驱动器、紧致盘(CD)、数字多功能盘(DVD),等等)。
[0050] 通信芯片704可以允许数据往返于系统700的传输的无线通信。术语“无线的”及其派生词可以用来描述可以通过使用穿过非固体介质的经调制的电磁辐射来传递数据的电路、设备、系统、方法、技术、通信信道,等等。此术语不暗示相关联的设备不包含任何线路,但是在一些实施例中,它们可以不包含任何线路。通信芯片904可以实现多种无线标准或协议中的任何一种,包括但不限于,Wi-Fi(IEEE802.11系列)、WiMAX(IEEE 802.16系列)、IEEE 802.20、长期演进(LTE)、Ev-DO、HSPA+、HSDPA+、HSUPA+、EDGE、GSM、GPRS、CDMA、TDMA、DECT、蓝牙、上述各项的衍生物以及被称为2G、3G、4G、5G和更高的任何其他无线协议。系统700可以包括多个通信芯片704。举例来说,第一通信芯片可以专用于诸如Wi-Fi和蓝牙之类的较短程的无线通信,而第二通信芯片可以专用于诸如GPS、EDGE、GPRS、CDMA、WiMAX、LTE、Ev-DO和其他之类的较长程的无线通信。
[0051] 系统700可以包括显示设备734,诸如例如,阴极射线管(CRT)、液晶显示器(LCD)、发光二极管(LED)或其他合适的显示设备。显示设备734可以是支持触摸屏特征的触摸屏显示器,并且在这些实施例中的各种实施例中,I/O控制器706可以包括触摸屏控制器。在各种实施例中,显示设备734可以是与系统700互连的外围设备
[0052] 本文中描述的实施例还可以由下列示例阐释。示例1是混合式光学装置,其包括:第一半导体区,包括一层或多层半导体材料的有源区;以及第二半导体区,与所述第一半导体区耦合,其中,所述第二半导体区包括光波导,所述光波导配置成用于传输由与所述装置耦合的光输入组件输入的光,其中,所述光波导由第一沟槽和第二沟槽限定,所述第一沟槽设置在所述光波导的第一侧上,所述第二沟槽设置在与所述光波导的、与所述光波导的第一侧相对的第二侧上,其中,每一个沟槽的宽度沿所述装置的长度变化以控制沿所述光波导被传输的所述光的光功率密度。
[0053] 示例2可以包括示例1的主题,且还指定,所述装置与光输出组件耦合,所述光输出组件配置成用于输出由所述光波导传输的光。
[0054] 示例3可以包括示例1的主题,且还指定,所述有源区包括电流通道,所述电流通道包括多量子阱(MQW)层。
[0055] 示例4可以包括示例3的主题,且还指定,所述电流通道配置成具有基本上符合所述波导沟槽的变化的宽度的宽度。
[0056] 示例5可以包括示例1的主题,且还指定,所述装置包括第一端部和第二端部,其中,所述第一端部包括光输入组件,并且所述第二端部包括光输出组件。
[0057] 示例6可以包括示例5的主题,且还指定,所述装置的所述第一端部处的沟槽宽度比所述装置的所述第二端部处的沟槽宽度更窄,其中,所述装置包括混合式放大器或混合式激光器的增益部分。
[0058] 示例7可以包括示例5的主题,且还指定,所述装置的所述第一端部处的沟槽宽度比所述装置的所述第二端部处的沟槽宽度更宽,其中,所述第一有源区和第二有源区形成混合式光电探测器的部分。
[0059] 示例8可以包括示例1的主题,且还指定,所述第二半导体区包括:第三沟槽,设置在所述光波导的所述第一侧上,使得所述第一沟槽在所述第三沟槽与所述光波导之间;以及第四沟槽,设置在所述光波导的所述第二侧上,使得所述第二沟槽在所述第四沟槽与所述光波导之间。
[0060] 示例9可以包括示例1的主题,且还指定,所述半导体材料选自III族、IV族或V族半导体。
[0061] 示例10可以包括示例1到9中的任一项的主题,且还指定,所述第一半导体区的层直接与所述第二半导体区的层结合,其中,所述第一半导体区的所述层由磷化铟组成,并且其中,所述第二半导体区的所述层由硅组成。
[0062] 示例11可以包括示例8的主题,且还指定,所述装置进一步包括第一模式转换器组件,所述第一模式转换器组件包括所述第二半导体区的第一延伸,并且配置成用于将所述第二半导体区与所述光输入组件耦合,其中,沟槽配置成以相对于所述光波导的确定的相应的第一角度延伸到所述第一模式转换器组件中。
[0063] 示例12可以包括示例11的主题,且还指定,所述装置进一步包括第二模式转换器组件,所述第二模式转换器组件包括所述第二半导体区的第二延伸,并且配置成用于将所述第二半导体区与光输出组件耦合,所述光输出组件与所述装置耦合,并且配置成用于输出由所述光波导传输的光,其中,沟槽配置成以相对于所述光波导的确定的相应的第二角度延伸到所述第二模式转换器组件中。
[0064] 示例13可以包括示例12的主题,且还指定,所述第一和第二模式转换器还包括所述第一半导体区的第一延伸和第二延伸,并且配置为使得所述第一延伸和第二延伸的相应形状朝相应的延伸的端部是渐缩的。
[0065] 示例14是包括至少一个混合式光学装置的系统,其中,所述混合式光学装置包括:第一半导体区,包括一层或多层半导体材料的有源区;第二半导体区,与所述第一半导体区耦合,其中,所述第二半导体区包括光波导,所述光波导配置成用于传输由与所述装置耦合的光输入组件输入的光,其中,所述光波导由第一沟槽和第二沟槽限定,所述第一沟槽设置在所述光波导的第一侧上,所述第二沟槽设置在与所述光波导的、与所述光波导的第一侧相对的第二侧上,其中,所述第二半导体区包括至少一个模式转换器组件,所述至少一个模式转换器组件配置成用于将所述第二半导体区与所述光输入组件耦合,其中,沟槽配置成以相对于所述光波导的确定的角度延伸到所述模式转换器组件中。
[0066] 示例15可以包括示例14的主题,且还指定,所述混合式光学装置与光输出组件耦合,所述光输出组件配置成用于输出由所述光波导传输的光,其中,所述第二半导体区包括另一模式转换器组件,所述另一模式转换器组件配置成用于将所述第二半导体区与所述光输出组件耦合,其中,沟槽配置成以相对于所述光波导的确定的角度延伸到所述另一模式转换器组件中。
[0067] 示例16可以包括示例15的主题,且还指定,所述装置包括混合式放大器、混合式光电探测器或混合式激光器的增益部分。
[0068] 示例17可以包括示例14的主题,且还指定,所述第二半导体区包括:第三沟槽,设置在所述光波导的所述第一侧上,使得所述第一沟槽在所述第三沟槽与所述光波导之间;以及第四沟槽,设置在所述光波导的所述第二侧上,使得所述第二沟槽在所述第四沟槽与所述光波导之间。
[0069] 示例18可以包括示例14的主题,且还指定,所述半导体材料选自III族、IV族或V族半导体。
[0070] 示例19可以包括示例14的主题,且还指定,每一个沟槽的宽度沿所述装置的长度变化以控制沿所述光波导被传输的所述光的光功率密度。
[0071] 示例20可以包括示例19的主题,且还指定,所述有源区包括电流通道,所述电流通道配置为具有基本上符合所述波导沟槽的变化的宽度的宽度。
[0072] 示例21可以包括示例14-20中的任一项的主题,且还指定,所述系统是膝上型计算机、上网本、笔记本、超极本、智能电话、平板、个人数字助理、超移动PC、移动电话、台式计算机、服务器、打印机、扫描仪、监视器、机顶盒、娱乐控制单元、数码相机、便携式音乐播放器或数码录像机中选出的一种。
[0073] 示例22是用于制造混合式光学装置的方法,包括以下步骤:形成第一半导体区,所述第一半导体区包括由III族、IV族或V族半导体制成的一层或多层半导体材料的有源区;以及在与所述第一半导体区耦合的第二半导体区中形成第一沟槽和第二沟槽,所述第一沟槽相对光波导的所述第二沟槽而设置,所述第一沟槽和第二沟槽限定设置在沟槽之间的光波导;其中,所述形成步骤包括以下步骤:沿所述混合式光学装置的长度改变沟槽的宽度以控制沿所述光波导被传输的光的光功率密度。
[0074] 示例23可以包括示例22的主题,且还指定,所述方法进一步包括以下步骤:在所述光波导的第一侧上形成第三沟槽,使得所述第一沟槽在所述第三沟槽与所述光波导之间;以及在所述光波导的第二侧上形成第四沟槽,使得所述第二沟槽在所述第四沟槽与所述光波导之间。
[0075] 示例24可以包括示例22的主题,且还指定,所述方法进一步包括以下步骤:沿所述混合式光学装置的长度,围绕所述第二半导体区的相应的端部延伸沟槽的部分,其中,延伸步骤包括以下步骤:以相对于所述光波导的确定的角度来设置沟槽的被延伸的部分。
[0076] 示例25可以包括示例22的主题,且还指定,所述方法进一步包括以下步骤:使所述第一半导体区成形以使所述第一半导体区的相应的端部渐缩。
[0077] 以最有助于理解所要求保护的主题的方式将各种操作描述为多个依次的分立的操作。然而,描述的顺序不应被解释成暗示这些操作必定依赖于顺序。本公开的实施例可实现到使用任何合适的硬件和/或软件以按需配置的系统中。
[0078] 尽管已出于描述目的在本文中阐释和描述了某些实施例,但是经计算为实现相同目的的各种各样的替代和/或等效的实施例或实现可以替代所示出和描述的实施例而不背离本公开的范围。本申请旨在覆盖本文中讨论的实施例的任何修改或变型。因此,明显地预期,本文中描述的实施例仅受权利要求书及其等效方案限制。
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