[發明專利]電子/光子芯片集成和接合

有效

• 申請號: 201580061258.5
• 申請日: 2015-11-11
• 公開（公告）號: CN107209335B
• 公開（公告）日: 2020-06-26
• 發明（設計）人: A.里克曼;余國民;A.齊爾基;H.瓊斯
• 申請（專利權）人: 洛克利光子有限公司
• 主分類號: G02B6/43
• 分類號: G02B6/43;G02B6/12
• 代理公司: 中國專利代理(香港)有限公司 72001
• 代理人: 申屠偉進;鄭冀之

一種光學波導裝置包括：一個或多個光子芯片，所述一個或多個光子芯片包括：包括第一部件陣列的光子芯片的第一部分，所述第一部件中的每一者具有光學輸入和電輸出；以及包括第二部件陣列的光子芯片的第二部分，所述第二部件中的每一者被配置成接收電輸入；所述光學波導裝置進一步包括：集成電路；所述集成電路形成在所述第一部件的所述電輸出與所述第二部件的相應電輸入之間的電橋；其中所述集成電路被直接安裝到所述一個或多個光子芯片上；且/或其中所述集成電路定位在光子芯片的所述第一部分與光子芯片的所述第二部分之間。

發明領域

本發明涉及光學波導裝置，具體來說涉及包括電連接到第二類型的部件的陣列的第一類型的部件的陣列的光學波導裝置。

發明背景

對于例如光學調制器芯片等電驅動的光學裝置，需要使電力消耗最少化。從驅動器到光學調制器的電連接和軌道的長度的減小將會減少信號損耗并且導致較低的電力消耗。為了使電力消耗最少化，必須使整個裝置中的電連接和軌道的長度最小化。

處于例如微波頻率等高頻率下的光學調制器通常具有阻抗為50歐姆的行波傳輸線。所述傳輸線需要50歐姆的端接電阻器以針對阻抗匹配進行有效地操作，且此導致過多的電力消耗。在此情況下，為了使電力消耗最少化，光學調制器應為沒有傳輸線的集總元件。此外，必須使電連接和軌道的長度最小化。

以芯片形式制成的光學波導裝置較小，并且可以快速操作。還可以低成本大量地制造它們。它們正在變得越來越復雜和多功能，并且已知在單個光子芯片上(例如，在SOI芯片上)組合若干特征。相對于可能需要并入的電子芯片，此類光子芯片的尺寸(例如，在所謂的3微米硅平臺上)較大，并且所得的電軌道長度可能會引起不可接受的損耗。

在一些復雜平面光子裝置中，需要產生通常處于90度的波導交叉點，光學路徑在所述波導交叉點處相交。替代性解決方案是將光引導到另一(平行)平面中。如果(例如)使用鏡將光從芯片引導到鄰近芯片上的光電二極管，那么存在不可避免的插入損耗，且例如波導交叉點等芯片特征上的特定損耗引起較高的損耗和低良率。而且，引入波導彎頭以允許有效低損耗的交叉點可能會消耗芯片的不動產。在光子芯片包括包含多個檢測器和多個調制器的多個檢測器重調制器的情況下，至每個檢測器和每個調制器的輸入波導會導致不合意的波導交叉點。在圖1-圖3中示出實例。

本發明旨在克服這些問題，并且實現具有較低電力消耗的更快和更緊湊的裝置。

可以通過將電子芯片(例如，用于調制器的驅動器芯片)放置在光學芯片正上方來減少電連接。在US7,522,783中公開了此類裝置。

倒裝芯片是用于安裝電子芯片的技術，且已經用于光電裝置制造中。US7,978,030公開了一種高速光學變換器，其中高速電路的信號平面相對于共面光學封裝中的信號平面而穿過非共面的互連件翻轉；US6,614,949公開了倒裝芯片安裝到光學通信接口中的ASIC的VCSEL的陣列；US8,373,259公開了用于在將光學波導裝置倒裝到襯底上時使用的光學對準方法；US8,798,409公開了倒裝芯片結構，其涉及光學傳輸器中的激光器芯片；以及US2012/0207426示出光電子芯片與IC之間的倒裝芯片布置。

發明概述

本發明旨在通過根據第一方面提供一種光學波導裝置來解決上文論述的問題，所述光學波導裝置包括：一個或多個光子芯片，所述一個或多個光子芯片包括：包括第一部件陣列的光子芯片的第一部分，所述第一部件中的每一者具有光學輸入和電輸出；包括第二部件陣列的光子芯片的第二部分，所述第二部件中的每一者被配置成接收電輸入；所述光學波導裝置進一步包括：集成電路；所述集成電路形成在所述第一部件的所述電輸出與所述第二部件的相應電輸入之間的電橋；其中所述集成電路被倒裝芯片地安裝到所述一個或多個光子芯片上，且/或其中所述集成電路定位在光子芯片的所述第一部分與光子芯片的所述第二部分之間。

以此方式，使得具有較小電力消耗的更快且更緊湊的光學波導裝置成為可能。