[发明专利]光子集成电路的有效热电冷却

说明书

本专利申请要求2009年11月30日申请的标题为“光子集成电路的有效热电冷却”(Efficient Thermoelectric Cooling of Photonic Integrated Circuits)，申请号为12/627255的美国专利申请的优先权，特此将其全部内容引入作为参考。

技术领域

本发明与光通信技术领域相关，特别地，与光子集成电路的有效电热冷却领域相关。

发明背景

光子集成电路(PIC)可能包含半导体激光器阵列作为光发射器源。PIC的性能要求来自激光器源的信号的完整性。来自激光器阵列的输出信号可能会由于制造过程的不同、设备年龄、设备温度或其他内部或外部因素而有所不同。操作激光器阵列可以生成影响激光器工作的热量，也会影响PIC的其他组件。此外，激光器阵列可能为激光器包含单独的加热器，以调整或微调激光器波长输出。这种微调可能会将额外的热量添加到PIC。对此附加热量进行热管理可以改善来自PIC的输出信号的信号完整性。一种热管理方法采用热电冷却器(TEC)去除来自PIC的热量。但是，TEC可能消耗大量功率，导致进一步管理PIC的能量损耗变得更加困难。

发明内容

在一个实施例中，本发明包含一种设备，其包含一个载体载体，载体至少包含一个热生成组件和一个耦合至载体表面的TEC，其中，TEC载体的横断面面积小于载体的横断面面积，并且其中，TEC与热生成组件对齐。

在另一个实施例中，载体本发明包括一种包含载体的设备，载体发射器载体包含多个光发射器和一个有源组件(至少一个TEC载体耦合至载体的表面)载体以及一个耦合至载体表面的支撑柱，其中，支撑柱具有高于TEC的热阻系数，其中，TEC载体的横断面区域小于载体的横断面面积，并且其中，TEC与光发射器、有源组件(或两者)对齐。

下面的详细介绍以及附图和权利要求将有助于更清楚地理解本发明的上述及其他特点。

附图简述

为了更完整地理解本发明，请结合附图和说明并参考下列简述，其中相似的参考数字表示相似的元件。

图1为波分复用(WDM)发射器的实施例的俯视图。

图2A为WDM发射器实施例的侧剖面图。

图2B为WDM发射器的后剖面视图。

图3A为包含两个TEC的WDM发射器的另一个实施例的侧剖面图。

图3B为包含两个TEC的WDM发射器实施例的侧剖面图。

图4为耦合至WDM发射器的不同的TEC的冷却系数曲线图。

具体实施方式

首先，应当理解，虽然下文说明了一个或多个实施例的实现过程，但本发明涉及的系统和/或方法可以采用任何技术(不管当前是否已知或存在)来实现。本发明不应仅限于下文所述的阐释性实施例、附图和技术，包括本文中说明和介绍的示范设计和实施例；可在所附权利要求及其等效要求的全部范围内对本发明进行修改。

集成WDM发射器可以是用于数据传送系统的适合设备。已经开发了用于制作这些发射器(例如：单片和混合集成)的技术，并且与分散WDM发射器相比，可能会降低成本和每千兆赫(GHz)带宽的能耗。在单片集成中，多个WDM组件可以与阵列波导(AWG)复用器集成在一起，以形成具有单个光输出的WDM发射器阵列。此级别的集成可以在一个单片铟磷化物(InP)芯片上完成，其上可能具有一个约四到五毫米(mm)的区域，会远远小于包含分散组件的类似设备。通常，随着激光器密度增加，功耗也会增加。多个激光器可以共享一个TEC以实现在最佳温度操作，例如：大约20摄氏度。此外，激光器集成还会增加端口密度。混合集成还可以共享光子集成的一些优势，例如高端口密度、低功耗和降低批量生产的成本。但是，混合集成具有比单片集成更独特的优势，例如具有更高的生产产量。由于单片集成依赖于InP技术，而该技术还没有完全成熟，所以使用单片集成进行单个WDM激光器芯片生产的设备产量可能会低。例如，使用单片方法对单个芯片进行多个元素(例如：多于40个元素)的集成只会生产约一位数的产量。另一方面，混合集成可以对每个组件使用更成熟的技术，结果是，产量会显著提高。