[發明專利]硅光子芯片光學耦合結構

無效

• 申請號: 201310017480.8
• 申請日: 2013-01-17
• 公開（公告）號: CN103217740A
• 公開（公告）日: 2013-07-24
• 發明（設計）人: P·S·安德里;R·A·巴德;F·R·利布士;R·L·威斯涅夫
• 申請（專利權）人: 國際商業機器公司
• 主分類號: G02B6/122
• 分類號: G02B6/122;G02B6/42
• 代理公司: 北京市中咨律師事務所 11247
• 代理人: 于靜;張亞非

1.一種硅光子芯片，所述硅光子芯片包括：

有源硅層，包括光子器件，其中所述有源硅層在所述硅光子芯片的前側上；

硅襯底，包括蝕刻的背側腔，其中所述硅襯底在所述硅光子芯片的背側上；

微透鏡，集成到所述蝕刻的背側腔中；以及

掩埋氧化物層，位于所述有源硅層和所述硅襯底之間，其中所述掩埋氧化物層是用于所述蝕刻的背側腔的蝕刻停止層。

2.根據權利要求1的所述硅光子芯片，還包括：

反射結構，位于所述硅光子芯片的所述前側上，其中所述光子器件位于所述蝕刻的背側腔和所述反射結構之間。

3.根據權利要求1的硅光子芯片，其中所述光子器件是衍射到或來自所述有源硅層的光學信號的衍射光柵耦合器。

4.根據權利要求1的硅光子芯片，其中所述微透鏡是可通過紫外光固化的光學聚合物材料，以及其中在所述硅光子芯片的制造工藝期間使用透明、透鏡形模將所述光學聚合物材料模制成所述微透鏡。

5.根據權利要求1的硅光子芯片，其中所述微透鏡準直來自所述硅光子芯片的光學信號到位于所述硅光子芯片的所述背側上的具有集成微透鏡的光纖連接器。

6.根據權利要求5的硅光子芯片，其中所述微透鏡和所述具有集成微透鏡的光纖連接器在所述微透鏡和所述具有集成微透鏡的光纖連接器之間提供10-15微米的光學信號失準容差。

7.根據權利要求1的硅光子芯片，其中所述蝕刻的背側腔是在所述硅襯底中的具有集成微透鏡的多個蝕刻的背側腔中的一個，以及其中所述多個蝕刻的背側腔中的每一個都是圓柱形狀。

8.根據權利要求4的硅光子芯片，其中在所述硅光子芯片的制造工藝期間，所述微透鏡使用看穿所述透明、透鏡形模的光學對準器件與所述光子器件光學對準。

9.根據權利要求8的硅光子芯片，其中在所述微透鏡和所述光子器件之間的光學失準容差小于一微米。

10.根據權利要求2的硅光子芯片，其中所述反射結構將朝向所述硅光子芯片的所述前側衍射的光學信號反射到位于所述硅光子芯片的所述背側上的所述微透鏡。

11.一種硅光子芯片，所述硅光子芯片包括：

有源硅層，包括光子器件，其中所述有源硅層在所述硅光子芯片的前側上；

硅襯底，包括蝕刻的背側腔，其中所述硅襯底在所述硅光子芯片的背側上；

反射結構，位于所述蝕刻的背側腔中；以及

掩埋氧化物層，位于所述有源硅層和所述硅襯底之間，其中在所述蝕刻的背側腔中所述反射結構鄰近所述掩埋氧化物層的背側表面。

12.根據權利要求11的硅光子芯片，其中所述蝕刻的背側腔與所述光子器件對準。

13.根據權利要求11的硅光子芯片，其中所述光子器件位于在所述蝕刻的背側腔中的所述反射結構與位于所述硅光子芯片的所述前側上的光纖連接器之間。

14.根據權利要求13的硅光子芯片，其中所述反射結構將朝向所述硅光子芯片的背側衍射的光學信號反射到位于所述硅光子芯片的所述前側上的所述光纖連接器。

15.根據權利要求11的硅光子芯片，其中所述反射結構是鏡或者薄金屬膜中的一種。

16.根據權利要求11的硅光子芯片，其中二氧化硅材料位于所述蝕刻的背側腔中并在所述反射結構的背側上。

17.一種硅光子芯片，所述硅光子芯片包括：

有源硅層，包括光子器件，其中所述有源硅層在所述硅光子芯片的前側上；

硅襯底，包括蝕刻的背側腔，其中所述硅襯底在所述硅光子芯片的背側上；

微透鏡，集成到所述蝕刻的背側腔中；

掩埋氧化物層，位于所述有源硅層和所述硅襯底之間，其中所述掩埋氧化物層是用于所述蝕刻的背側腔的蝕刻停止層；以及

反射結構，位于所述硅光子芯片的所述前側上，其中所述光子器件位于所述蝕刻的背側腔與所述反射結構之間。

18.根據權利要求17的硅光子芯片，所述微透鏡準直來自所述硅光子芯片的光學信號到位于所述硅光子芯片的所述背側上的具有集成微透鏡的光纖連接器。