[發明專利]一種InP基激光器與薄膜鈮酸鋰光波導異質集成結構

在審

• 申請號: 202111279069.9
• 申請日: 2021-10-31
• 公開（公告）號: CN114039273A
• 公開（公告）日: 2022-02-11
• 發明（設計）人: 錢廣;唐杰;周奉節;孔月嬋;姜文海;陳堂勝
• 申請（專利權）人: 南京中電芯谷高頻器件產業技術研究院有限公司
• 主分類號: H01S5/026
• 分類號: H01S5/026;H01S5/22
• 代理公司: 南京理工大學專利中心 32203
• 代理人: 陳鵬

本發明公開了一種InP基激光器與薄膜鈮酸鋰光波導異質集成結構，屬于光電集成芯片領域；該結構主要包括InP基激光器外延層薄膜、耦合層、薄膜鈮酸鋰光波導和襯底。InP基激光器外延層通過耦合層集成于薄膜鈮酸鋰光波導正上方，激光器輸出光通過倏逝波耦合機制耦合進入其正下方的鈮酸鋰光波導中傳輸，滿足InP基激光器芯片與薄膜鈮酸鋰光芯片的低損耗異質集成需求。

技術領域

本發明屬于光電集成芯片領域，特別涉及一種InP基激光器與薄膜鈮酸鋰光波導異質集成結構。

背景技術

薄膜鈮酸鋰(LNOI，Lithium Niobate on Insulator)材料是一種新興集成光電子芯片材料。與傳統LiNbO₃體材料相比，具有更強的光約束能力、更高的集成度及更高的電光調控效率，在電光調制器等光電集成芯片領域具有廣泛的應用前景。但是，薄膜鈮酸鋰材料不能做光源，這是薄膜鈮酸鋰材料的巨大短板。InP基光電材料是目前實現高性能激光光源的最佳材料體系。將InP基激光器與薄膜鈮酸鋰光波導異質集成是發展大規模薄膜鈮酸鋰基光電集成芯片的必然趨勢和迫切需求。因此，需要一種高效的InP基激光器與薄膜鈮酸鋰光波導異質集成結構，推進薄膜鈮酸鋰基異質集成光子芯片發展。

發明內容

本發明的目的在于提供一種InP基激光器與薄膜鈮酸鋰光波導異質集成結構，實現InP基激光器與薄膜鈮酸鋰光波導的異質集成，解決了薄膜鈮酸鋰集成光路的片上光源問題。

實現本發明目的的技術解決方案為：一種InP基激光器與薄膜鈮酸鋰光波導異質集成結構，包括自上而下依次設置的激光器外延層薄膜、耦合層、薄膜鈮酸鋰光波導和襯底；

所述InP基激光器外延層薄膜主要包括上摻雜層、量子阱層和下摻雜層，下摻雜層出光端面為錐形結構；

所述薄膜鈮酸鋰光波導包括自上而下設置的薄膜鈮酸鋰光波導芯層和薄膜鈮酸鋰光波導下包層；

所述InP基激光器外延層薄膜通過耦合層集成于薄膜鈮酸鋰光波導芯層正上方，激光器輸出光通過倏逝波耦合機制耦合進入其正下方的薄膜鈮酸鋰光波導中傳輸。

進一步的，所述上摻雜層為P型摻雜層、下摻雜層為N型摻雜層。

進一步的，所述上摻雜層為N型摻雜層、下摻雜層為P型摻雜層。

進一步的，所述薄膜鈮酸鋰光波導芯層為脊型光波導結構，薄膜鈮酸鋰光波導芯層兩側含有薄膜鈮酸鋰平板層。

進一步的，所述薄膜鈮酸鋰光波導芯層為矩形光波導結構。

與現有技術相比，本發明的有益效果為：本發明提供了一種InP基激光器與薄膜鈮酸鋰光波導異質集成結構，將InP基激光器芯片外延層薄膜與薄膜鈮酸鋰光波導通過倏逝波機制實現片上光子異質集成，解決了薄膜鈮酸鋰集成光路的片上光源問題。

附圖說明

圖1為本發明一種InP基激光器與薄膜鈮酸鋰光波導異質集成結構的側視示意圖。

圖2為本發明一種InP基激光器與薄膜鈮酸鋰光波導異質集成結構的耦合截面示意圖。

圖3為本發明一種InP基激光器與薄膜鈮酸鋰光波導異質集成結構的俯視圖。

圖4為薄膜鈮酸鋰脊型光波導結構示意圖。

圖5為薄膜鈮酸鋰矩形光波導結構示意圖。

圖中各標號的含義為：1、激光器外延層薄膜；2、耦合層；3、薄膜鈮酸鋰光波導；4、襯底；1-1、上摻雜層；1-2、量子阱層；1-3、下摻雜層；3-1、薄膜鈮酸鋰光波導芯層；3-2、薄膜鈮酸鋰光波導下包層。

具體實施方式

為進一步了解本發明的內容，結合附圖對本發明作詳細描述。