[發明專利]硅光子集成多波長單端口發射和接收光器件

有效

• 申請號: 201210334227.0
• 申請日: 2012-09-12
• 公開（公告）號: CN102882602A
• 公開（公告）日: 2013-01-16
• 發明（設計）人: 胡朝陽;余燾;石章如
• 申請（專利權）人: 胡朝陽;余燾;石章如
• 主分類號: H04B10/25
• 分類號: H04B10/25;H04B10/50;H04B10/60;H04J14/02;G02B6/43
• 代理公司: 武漢開元知識產權代理有限公司 42104
• 代理人: 唐正玉

技術領域

本發明涉及光通信器件、光子集成和光網絡，基于高集成度的硅光子集成技術，實現高速、集成化、低功耗的硅光子集成多波長單端口發射和接收光器件。

背景技術

由于來自云計算、移動互聯網視頻、數據中心、高清電視、視頻點播和移動寬帶業務等的快速發展，如何滿足持續增長的業務流量成為了近年來網絡發展的主流方向，直接導致了全球光網絡行業向著大容量、高度集成化和低功耗的方向發展。為了應對大容量網絡的帶寬要求，高速率的傳輸技術成為解決問題的重點，其中包括目前熱門的通過波分復用實現的40G（4X10G）和100G（10X10G或4X25G）等技術：采用多個粗波分（CWDM）波長通道或多個密集波分（DWDM）波長通道，每個通道承載不同信息，然后復用這些具有不同波長的光信號在同一根光纖上傳輸，實現大容量的信息傳輸，例如NX10G（其中10G?作為基本傳輸速率）。因此，如何實現多波長單端口發射（例如NX10G）和接收（例如NX10G）的光器件是目前業界遇到的主要技術問題。

光子集成技術，類似于當前成熟的大規模集成電路技術，其優點是低成本、小尺寸、低功耗、靈活擴展和高可靠性等。目前硅光子集成技術被業界認為是最有前景的光子集成技術，采用硅光子集成技術可以將微電子和光電子結合起來，構成硅基光電混合集成芯片和器件，可充分發揮硅基微電子先進成熟的工藝技術、高度集成化、低成本等的優勢，具有廣泛的市場前景。采用硅光子實現的多波長單端口發射和接收光器件，具有集成度高、靈活擴展和低功耗等的特性。

發明內容

本發明的目的在于：針對上述迫切的市場需求，基于先進的硅光子集成技術，提供一種大容量、易靈活配置和擴展、高密度集成、低功耗、低成本的硅光子集成多波長單端口發射和接收光器件，本發明的收發光器件采用了標準工藝設備和硅工藝流程，突破了當前市場上采用昂貴工藝設備實現多波長單端口光器件的方法。采用本發明的技術，可直接將多種功能光芯片集成在集成在同一硅襯底上，也可以根據實際應用集成在不同硅襯底上，然后通過拼裝定位（“Jigsaw”技術）實現光耦合并最終固定，極大降低了當前制造高端光器件的生產成本，易于批量生產。

硅光子集成多波長單端口發射和接收光器件，包括發射部分、接收部分、光多次彈射Zig-Zag部分，其特征在于：發射部分的硅襯底凸起、接收部分的硅襯底凸起分別與Zig-Zag部分的硅襯底凹進相匹配并通過拼裝定位并用膠固定，發射部分通過固定在硅襯底V型槽的光纖與外部光網絡系統連通，外部光網絡系統通過固定在硅襯底V型槽的光纖與接收部分連通。

所述的發射部分，包括硅襯底、N個不同波長的激光芯片、N+1個硅光波導、N個波分復用WDM濾波器、N個反射鏡、光纖，N為不等于1的自然數，所有激光芯片、所有硅光波導、所有波分復用WDM濾波器分別集成在同一硅襯底上，每個波分復用WDM濾波器對應一個反射鏡，每個激光芯片輸出端通過一個硅光波導與一個波分復用WDM濾波器相連，每個波分復用WDM濾波器輸出的光和反射的光入射到與其對應的反射鏡上，N個反射鏡采用鍍膜方式對應地制作在Zig-Zag部分的硅襯底側面或者直接將N個反射鏡對應地粘結在Zig-Zag部分的硅襯底側面，且每個波分復用WDM濾波器只允許對應波長的光通過，并全部反射其余波長的光，通過最后一個反射鏡的多波長復用光被反射進入另一個硅光波導，通過另一個硅光波導導入固定在硅襯底V型槽的光纖內與外部光網絡系統連通。

所述的N個反射鏡制作成整體，通過鍍膜方式對應地制作在Zig-Zag部分的硅襯底側面。

所述的發射部分，包括硅襯底、N個不同波長的激光芯片、N個硅光波導、二個硅反射鏡、另一硅光波導或多模干涉波導、光纖，N為不等于1的自然數，所有激光芯片、所有硅光波導分別集成在同一硅襯底上，如果采用多模干涉波導也集成在同一硅襯底上，二個硅反射鏡直接制作在Zig-Zag部分的硅襯底上，每個激光芯片輸出端通過一個硅光波導與其它承載不同波長的光波導漸漸匯聚但不融合，共同入射到一個硅反射鏡上，并通過另一個硅反射鏡打入到具有光模式轉換功能的硅光波導或多模干涉波導中，通過另一硅光波導或多模干涉波導進入固定在硅襯底V型槽的光纖內與外部光網絡系統連通。