[發明專利]基于模斑變換與光柵耦合的混合封裝裝置

在審

• 申請號: 202110754204.4
• 申請日: 2021-07-01
• 公開（公告）號: CN113484950A
• 公開（公告）日: 2021-10-08
• 發明（設計）人: 翟鯤鵬;陳寅芳;李明;祝寧華
• 申請（專利權）人: 中國科學院半導體研究所
• 主分類號: G02B6/12
• 分類號: G02B6/12;G02B6/122;G02B6/124
• 代理公司: 中科專利商標代理有限責任公司 11021
• 代理人: 鄢功軍

本公開提供了一種基于模斑變換與光柵耦合的混合封裝裝置，包括：硅基芯片；模斑變換器，集成于所述硅基芯片上，用于實現光信號的光學模式轉變與耦合；光調制器，集成于所述硅光芯片上，并與所述模斑變換器和光柵耦合器相連，用于實現光信號的調制；所述光柵耦合器，集成于所述硅基芯片上，用于實現光信號的耦合以及轉變光學方向，其中，所述光柵耦合器包括波導結構和光柵結構，所述錐形波導結構與所述模斑變換器相連。

技術領域

本發明涉及光電子集成技術領域，尤其涉及一種基于模斑變換與光柵耦合的混合封裝裝置。

背景技術

在骨干網和下一代數據中心中，電子芯片遇到速率瓶頸，而光電子芯片因其低功耗、高帶寬特性成為了發展的重點。針對大規模多通道光子集成芯片，硅基光電子芯片具有重大優勢，在單片集成以及降低體積方面，使用硅基芯片的成熟工藝是必然趨勢。光耦合的效率將直接決定硅基芯片的性能，目前成熟的光耦合方式對準容差較小，耦合效率較低，封裝裝置尺寸較大。因此尋找到高效的光耦合結構是硅基光電子集成方面的重要發展方向。

發明內容

有鑒于此，本公開提供了一種基于模斑變換與光柵耦合的混合封裝裝置，以至少部分解決上述耦合方式對準容差較小，耦合效率較低，封裝裝置尺寸較大的問題。

根據本公開的實施例，提供了一種基于模斑變換與光柵耦合的混合封裝裝置，包括：硅基芯片；模斑變換器，集成于上述硅基芯片上，用于實現光信號的光學模式轉變與耦合；光調制器，集成于上述硅基芯片上，并與上述模斑變換器和光柵耦合器相連，用于實現光信號的調制；上述光柵耦合器，集成于上述硅基芯片上，用于實現光信號的耦合以及轉變光學方向，其中，上述光柵耦合器包括波導結構和光柵結構，上述錐形波導結構與上述模斑變換器相連。

根據本公開的實施例，上述模斑變換器包括臺階型硅基波導。

根據本公開的實施例，上述臺階型硅基波導的臺階的層數為2層或2層以上。

根據本公開的實施例，上述臺階型硅基波導的生長材料包括硅、碳化硅、氮化硅和有機物其中至少之一。

根據本公開的實施例，上述模斑變換器的結構為正向錐形結構或反向錐形結構。

根據本公開的實施例，上述模斑變換器的襯底為絕緣體上硅襯底。

根據本公開的實施例，上述光調制器的結構包括微環調制器結構和馬赫曾德干涉器結構。

根據本公開的實施例，上述光柵耦合器的波導結構包括錐形波導結構。

根據本公開的實施例，上述裝置還包括：激光器，與上述模斑變換器相連，用于提供連續的光信號。

根據本公開的實施例，上述激光器通過匹配液或匹配膠與上述硅基芯片直接相連。

從上述技術方案可以看出，本公開的實施例至少具有以下有益效果：

通過使用模斑變換與光柵耦合混合封裝結構，在提高光耦合效率的同時提高了對準容差。且單片集成模斑變換器與光柵耦合器與光調制器，整體尺寸小。

附圖說明

附圖是用來提供對本公開的進一步理解，并且構成說明書的一部分，與下面的具體實施方式一起用于解釋本公開，但并不構成對本公開的限制。在附圖中：

圖1示意性示出了基于模斑變換與光柵耦合的混合封裝裝置的結構。

圖2示意性示出了模斑變換的器結構。

附圖標記：

1、激光器；2、模斑變換器；3、光調制器；

4、光柵耦合器；5、硅基芯片。

具體實施方式