[發(fā)明專利]包括光隔離器的集成式光結構

有效

• 申請?zhí)枺?/td>: 201280051661.6
• 申請日: 2012-10-17
• 公開（公告）號: CN103891068A
• 公開（公告）日: 2014-06-25
• 發(fā)明（設計）人: 段廣華;弗朗索瓦·布里盧埃;讓-路易·根特納
• 申請（專利權）人: 阿爾卡特朗訊
• 主分類號: H01S5/50
• 分類號: H01S5/50;G02F1/095;H01S5/026
• 代理公司: 北京律盟知識產(chǎn)權代理有限責任公司 11287
• 代理人: 林斯凱

交叉參考

本申請案是基于2011年10月20日申請的第11,59,501號法國專利申請案，所述法國專利申請案的揭示內(nèi)容以全文引用的方式并入本文中，且在此根據(jù)35U.S.C.§119主張其優(yōu)先權。

技術領域

本發(fā)明涉及意欲集成到光學裝置中的光隔離器，例如光電子組件，且明確地說涉及光子集成電路或PIC。這些光學裝置主要用于高速數(shù)位電信的領域中。本發(fā)明還擴展到用于制造此光隔離器的方法。

背景技術

光隔離器為在一個方向上具有高衰減且在相反方向上具有低衰減的非互易無源裝置；光隔離器使得有可能在僅一個方向上透射光，但防止光在相反方向上傳播。為此，光隔離器為用于消除光纖傳輸(尤其在高速下)中的反射及雜散光束的負效應的必要元件。

現(xiàn)今，商業(yè)產(chǎn)品不含有集成到其芯片中的任何光隔離器。光電子組件(尤其光子集成電路或PIC)的制造商等待解決方案。在本文的其余部分中，術語“集成式組件”指代單體地并入到裝置中的組件，意味著由與裝置的組件共享的襯底支撐的組件。

已研究了兩種類型的光隔離器。第一類型的光隔離器實施非互易光學效應使得其可充當光隔離器，光學效應中最熟知的效應為法拉第效應(Faraday?effect)。當經(jīng)受外部磁場時，稱為磁光材料的某些材料改變光的偏振方向。此第一類型的光隔離器通常由下列各者組成：(i)具有法拉第效應的磁性石榴石晶體；(ii)用于施加界定的磁場的永久磁體；及(iii)僅允許具有給定偏振方向的光(入射光)通過同時阻斷具有正交于入射光的偏振方向的偏振方向的光通過的偏光元件。此第一類型的光隔離器難以集成到光學裝置中，因為其需要集成式版本尚不可得的多個組件。

存在第二類型的光隔離器-吸收型光隔離器，其復合光學指數(shù)為非互易的。在存在磁場的情況下，例如鐵-鈷金屬合金等某些鐵磁性材料的光學指數(shù)取決于光傳播的方向。取決于光的傳播方向，光將因此更多或更少地衰減。此第二類型的光隔離器十分適合于集成到尤其包括半導體激光源的光學裝置中。

在此第二種光隔離器中，鐵磁性金屬引入常常大于20dB的高的光功率損失(包含在入射方向上)。因此，必須還集成半導體光放大器或SOA以便補償這些光功率損失。因此，由SOA提供的光學信號的放大使得有可能抵銷鐵磁性材料在入射光傳播的第一方向上的光功率損失。在與傳播相反的方向上，鐵磁性材料的衰減保持顯著，以便防止光向后行進。

此第二類型的光隔離器通常包括由下列各者的堆疊的光放大器SOA：(i)n型摻雜的半導體材料層；(ii)放大有源部分，其具有大于圍繞所述部分的層的光學指數(shù)；及(iii)p型摻雜的半導體材料層。為了集成光隔離器，可將鐵磁性金屬沉積到SOA的波導的頂部或側(cè)面上。

在將鐵磁性金屬沉積到SOA的波導的頂部上的情況下，因為光學信號的傳播模式需要與所述鐵磁性金屬相互作用，所以條帶的高度非常關鍵。這是因為波導的厚度確定分離鐵磁性金屬與放大有源層的距離。在此情況下，將存在由電接觸層(常常由InGaAs、三元半導電材料制成)及電接觸傳遞金屬層(其放置于波導上方)兩者引起的相當大的光功率損失。

如果將鐵磁性金屬沉積于SOA的波導的側(cè)面上，則一般在繼之以蝕刻步驟的沉積步驟中進行的鐵磁性金屬層沉積操作為極關鍵操作。通過蝕刻移除材料的步驟結果變得非常難以在此類型的光隔離器中進行。

發(fā)明內(nèi)容

本發(fā)明的目的為揭示一種集成式光結構，其包括第二類型的光隔離器，所述光隔離器不展現(xiàn)此類型的光隔離器從現(xiàn)有技術已知的缺點。

本發(fā)明的另一目的為揭示一種集成式光結構，其包括尤其通過光功率損失的減小而使性能得到改進的光隔離器，光功率損失的減小有助于SOA光放大器的功率消耗的減小。

本發(fā)明的另一目的為揭示一種集成式光結構，其包括制造較容易且較便宜的光隔離器。

本發(fā)明的目標為一種集成式光結構，其包括

-至少一個SOA光放大器，其包括波導，所述波導包括n型摻雜的半導體層、p型摻雜的半導體層及安置于所述n型摻雜的半導體層與所述p型摻雜的半導體層之間的有源分區(qū)，所述至少一個SOA光放大器與以下者相關聯(lián)

-至少一個光隔離器，其安置于SOI基底與所述SOA光放大器波導之間，所述至少一個光隔離器包括安置于下部絕緣層與上部絕緣層之間的磁光層。