[發明專利]波導、光學組件及其集成方法

在審

• 申請號: 202210493752.0
• 申請日: 2022-05-07
• 公開（公告）號: CN114966980A
• 公開（公告）日: 2022-08-30
• 發明（設計）人: 陳林
• 申請（專利權）人: 上海圖靈智算量子科技有限公司
• 主分類號: G02B6/26
• 分類號: G02B6/26;G02B6/12;G02B6/42
• 代理公司: 暫無信息
• 代理人: 暫無信息

本申請實施例涉及波導、光學組件及其集成方法。根據本申請的一些實施例，一種波導的第一表面沿著所述波導的長度方向包括：具有第一寬度的第一區域；以及具有第二寬度的第二區域，其中第二寬度大于第一寬度；其中波導經配置使得光能夠通過第二區域的至少一部分經由倏逝波耦合傳輸到第二波導。本申請的另一些實施例還提供了一種光學組件，其包括：第一器件，其包括第一波導，第一波導為前述波導；以及第二器件，其包括第二波導，其中，第一器件與第二器件通過第一波導的第一表面的第二區域的至少一部分與第二波導的第二表面的第三區域耦接。本申請實施例提供的波導、光學組件及其集成方法可有效解決傳統技術中遇到的問題。

技術領域

本申請實施例大體上涉及半導體技術領域，更具體地，涉及波導、光學組件及其集成方法。

背景技術

光芯片的小型化低成本等要求光源、光路和探測器等組件的集成，通過減小耦合損耗以減小芯片能耗、提高芯片性能等也要求有源器件和無源器件的低損耗集成。對于激光器與(基于硅或鈮酸鋰等)無源波導芯片的耦合，目前采用較多的是如下一些方式：獨立的激光器芯片為端面出射，使用某種模斑轉換結構將其出射端面與光纖端面進行耦合，激光沿著光纖傳輸到光纖另一端端面出射，再通過芯片上的垂直光纖耦合器進入芯片上的無源波導中；激光器直接端面出射，光束通過透鏡聚焦成較小的模斑后直接端面耦合入射進芯片的無源波導，波導端面可以設置端面耦合器以減小對準要求和耦合損耗，在激光器和芯片之間通常還要設置光隔離器以防止光反射進入激光器，或者在波導端面設置有一定的傾角以避免光線的原路返回。這兩種方式中，最終的耦合損耗還是很大(一般大于5dB)，而且集成度不高。目前還有一種處于研究階段的方案是激光器的異質生長，所謂的heterogeneous integration，通過在硅或二氧化硅等材料上異質生長III-V族等材料制備激光器，但是由于晶格失配以及熱應力不匹配等問題，目前技術不甚成熟，一般所得激光器功率較低(mW水平)，明顯低于同晶格匹配的III-V激光器(百mW水平)，對功率要求較高的情況還不適用。

因此，本申請提出一種波導、光學組件及其集成方法。

發明內容

本申請實施例的目的之一在于提供一種波導、光學組件及其集成方法，與傳統的方法與結構相比，其可顯著提升光耦合效率和提高產品良率。

本申請的一實施例提供一種波導，其第一表面沿著所述波導的長度方向包括：具有第一寬度的第一區域；以及具有第二寬度的第二區域，其中第二寬度大于第一寬度；其中波導經配置使得光能夠通過第二區域的至少一部分經由倏逝波耦合傳輸到第二波導。

根據本申請的一些實施例，其中第二區域包括漸變區，漸變區的寬度沿著波導的長度方向漸增。

根據本申請的一些實施例，其中第二區域包括寬度相等的方形區。

根據本申請的一些實施例，其中第一表面沿著波導的長度方向還包括：一或多個子區域，其位于第二區域的右側；其中子區域的寬度沿著波導的長度方向漸減，使得光能夠從一或多個子區域經由倏逝波耦合傳輸到第二波導。

根據本申請的一些實施例，子區域中的至少一者的寬度沿著波導的長度方向隨其長度的增加線性遞減。

本申請的另一實施例還提供一種光學組件，其包括：第一器件，其包括第一波導，第一波導為前述波導；以及第二器件，其包括第二波導，其中，第一器件與第二器件通過第一波導的第一表面的第二區域的至少一部分與第二波導的第二表面的第三區域耦接。

根據本申請的一些實施例，第三區域沿著波導的長度方向包括：具有第四寬度的第四區域，其中第四寬度與第二區域的至少一部分的寬度相當使得第一波導與第二波導能夠對準安置。

根據本申請的一些實施例，第三區域還包括位于第四區域左邊的一或多個第二子區域，其中第二子區域的寬度沿著波導的長度方向漸增。

根據本申請的一些實施例，上述光學組件還包括位于第一器件和第二器件之間的介質輔助層。