[發明專利]光子集成電路的有效熱電冷卻

有效

• 申請號: 201080015320.4
• 申請日: 2010-11-08
• 公開（公告）號: CN102598439A
• 公開（公告）日: 2012-07-18
• 發明（設計）人: 沈曉安;雷紅兵;白聿生
• 申請（專利權）人: 華為技術有限公司
• 主分類號: H01S5/024
• 分類號: H01S5/024;H01S5/026;H01S5/022;H01L23/38;H01L35/28
• 代理公司: 暫無信息
• 代理人: 暫無信息

本專利申請要求2009年11月30日申請的標題為“光子集成電路的有效熱電冷卻”(Efficient?Thermoelectric?Cooling?of?Photonic?Integrated?Circuits)，申請號為12/627255的美國專利申請的優先權，特此將其全部內容引入作為參考。

技術領域

本發明與光通信技術領域相關，特別地，與光子集成電路的有效電熱冷卻領域相關。

發明背景

光子集成電路(PIC)可能包含半導體激光器陣列作為光發射器源。PIC的性能要求來自激光器源的信號的完整性。來自激光器陣列的輸出信號可能會由于制造過程的不同、設備年齡、設備溫度或其他內部或外部因素而有所不同。操作激光器陣列可以生成影響激光器工作的熱量，也會影響PIC的其他組件。此外，激光器陣列可能為激光器包含單獨的加熱器，以調整或微調激光器波長輸出。這種微調可能會將額外的熱量添加到PIC。對此附加熱量進行熱管理可以改善來自PIC的輸出信號的信號完整性。一種熱管理方法采用熱電冷卻器(TEC)去除來自PIC的熱量。但是，TEC可能消耗大量功率，導致進一步管理PIC的能量損耗變得更加困難。

發明內容

在一個實施例中，本發明包含一種設備，其包含一個載體載體，載體至少包含一個熱生成組件和一個耦合至載體表面的TEC，其中，TEC載體的橫斷面面積小于載體的橫斷面面積，并且其中，TEC與熱生成組件對齊。

在另一個實施例中，載體本發明包括一種包含載體的設備，載體發射器載體包含多個光發射器和一個有源組件(至少一個TEC載體耦合至載體的表面)載體以及一個耦合至載體表面的支撐柱，其中，支撐柱具有高于TEC的熱阻系數，其中，TEC載體的橫斷面區域小于載體的橫斷面面積，并且其中，TEC與光發射器、有源組件(或兩者)對齊。

下面的詳細介紹以及附圖和權利要求將有助于更清楚地理解本發明的上述及其他特點。

附圖簡述

為了更完整地理解本發明，請結合附圖和說明并參考下列簡述，其中相似的參考數字表示相似的元件。

圖1為波分復用(WDM)發射器的實施例的俯視圖。

圖2A為WDM發射器實施例的側剖面圖。

圖2B為WDM發射器的后剖面視圖。

圖3A為包含兩個TEC的WDM發射器的另一個實施例的側剖面圖。

圖3B為包含兩個TEC的WDM發射器實施例的側剖面圖。

圖4為耦合至WDM發射器的不同的TEC的冷卻系數曲線圖。

具體實施方式

首先，應當理解，雖然下文說明了一個或多個實施例的實現過程，但本發明涉及的系統和/或方法可以采用任何技術(不管當前是否已知或存在)來實現。本發明不應僅限于下文所述的闡釋性實施例、附圖和技術，包括本文中說明和介紹的示范設計和實施例；可在所附權利要求及其等效要求的全部范圍內對本發明進行修改。

集成WDM發射器可以是用于數據傳送系統的適合設備。已經開發了用于制作這些發射器(例如：單片和混合集成)的技術，并且與分散WDM發射器相比，可能會降低成本和每千兆赫(GHz)帶寬的能耗。在單片集成中，多個WDM組件可以與陣列波導(AWG)復用器集成在一起，以形成具有單個光輸出的WDM發射器陣列。此級別的集成可以在一個單片銦磷化物(InP)芯片上完成，其上可能具有一個約四到五毫米(mm)的區域，會遠遠小于包含分散組件的類似設備。通常，隨著激光器密度增加，功耗也會增加。多個激光器可以共享一個TEC以實現在最佳溫度操作，例如：大約20攝氏度。此外，激光器集成還會增加端口密度?；旌霞蛇€可以共享光子集成的一些優勢，例如高端口密度、低功耗和降低批量生產的成本。但是，混合集成具有比單片集成更獨特的優勢，例如具有更高的生產產量。由于單片集成依賴于InP技術，而該技術還沒有完全成熟，所以使用單片集成進行單個WDM激光器芯片生產的設備產量可能會低。例如，使用單片方法對單個芯片進行多個元素(例如：多于40個元素)的集成只會生產約一位數的產量。另一方面，混合集成可以對每個組件使用更成熟的技術，結果是，產量會顯著提高。