[发明专利]集成光电二极管波长监视器

说明书

相关申请数据

本申请要求于2009年7月13日提交的美国临时专利申请号61/224,933的优先权，通过整体引用将其结合于此。

技术领域

本发明主要地涉及光学设备波长监视，并且具体地涉及用于监视其上产生的光源的波长的一个或者多个光电二极管的设备上和晶片上集成。

背景技术

现在商业实践中建立各种光学部件在光学设备上的集成。这些集成部件向光学设备提供通常旨在与光学设备的既定使用结合利用的功能。例如波长可调激光器可以与相位或者幅度调制器（诸如Mach-Zehnder干涉仪调制器）集成于光学设备上。这样的激光器也频繁地与半导体光学放大器（SOA）集成于光学设备上。包括这些集成部件的光学设备与电信应用结合特别有用。

这些光学设备的制造大部分由于与之关联的测试的显著成本而颇为昂贵。例如在测试具有集成波长可调激光器的光学设备期间测量的一个参数是波长。在现有技术中。通常通过向适当波长测量系统中光学耦合从设备面（facet）之一发射的光来执行波长测量，并且因此不能晶片上执行波长测量。有可能在设备仍然是晶片的部分之时使用光栅出耦合器（out-coupler）从设备（竖直）提取光，但是这需要仔细光学对准以收集发射的光。有时也需要例如在使用光学设备期间执行波长测量以维持波长可调激光器的设置传输波长。

从激光器输出的波长常规地由诸如设备外波长计量仪、波分复用器（WDM）耦合器或者标准具型（etalon-type）波长锁定器这样的设备测量。通常不能在晶片级执行这些方法，其中尚未借助将晶片分成光学设备形成于其上的芯片并且涂覆光学波导的暴露端来形成设备面。光栅出耦合器确实使光能够在设备仍然是晶片的部分之时从设备竖直地发射，但是实际波长测量同样需要设备外波长计量仪。另外，诸如波长计量器这样的仪器慢并且昂贵。尽管使用WDM耦合器相对更快并且较不昂贵，但是测试结果不太准确并且仍然需要使用笨重的设备，而且用于在晶片形式时测试芯片的目前已知方法是困难的并且不实际。另外，标准具型波长锁定器仅能够在窄波长范围内检测波长改变，并且未以绝对波长的形式提供测试结果。标准具型波长锁定器安装于生产线上的很晚阶段（即在封装以内组装设备期间），该阶段太晚而无法成本有效地用来区分提供所需波长覆盖的良好设备与未提供所需波长覆盖的设备。

发明内容

本发明提供一种用于监视光源的波长的便利、廉价和可靠集成的波长监视器。该波长监视器占用很小用地并且允许在从晶片切分光学设备之前执行光源测试而无需设备面。本发明提供一种用于基于来自芯片的电输出的波长测量的简单和可靠方法，可以在芯片仍然是晶片或者条形式之时访问这些输出。波长监视器可以用来在制造期间和/或在光学设备的既定操作期间测试光学设备。因而波长监视器设备可以在测试之后保留于设备上或者可以在光学设备的既定使用之前从设备完全或者部分去除（切分）波长监视器。

本发明的特征允许在设备制作期间的早期阶段获取基本设备参数，从而最大化成品率。例如可以在设备分成如下芯片之前仍然是晶片的部分之时获取光学设备的参数，光学设备在这些芯片上形成、被涂覆、划线（scribe）、组装到载体上并且构建到模块中。

本公开内容描述如何借助测量由集成光电二极管波长监视器生成的电信号并且以这一方式克服对用于形成光学面、执行光学对准并且使用外部装置测量波长的需要来从单片集成设备获得波长信息。

根据本发明一个方面，一种晶片包括：通过切分可分离的多个光学设备，每个光学设备包括光源，光源包括波导，并且每个光源被配置成输出光；以及包括光电二极管的至少一个光学波长监视器，光学波长监视器被配置成输出信号，该信号代表在晶片上包括的至少一个光学设备的光源输出的光的波长。

根据一个实施例，光学波长监视器的至少部分在晶片上布置成在切分之后保留于至少一个光学设备上。根据另一实施例，光学波长监视器的至少部分在晶片上布置成在切分之后保留于相邻光学设备或者晶片的可丢弃部分中的至少一个上。

根据本发明的另一方面，一种具有集成波长监视器的光学设备包括：包括波导的光源，光源被配置成输出光；以及包括光电二极管的光学波长监视器，光学波长监视器被配置成输出代表光的波长的信号。

根据一个实施例，光电二极管包括具有比通过波导输出的光的波长短的带隙（band-gap）波长的半导体材料。根据另一实施例，光电二极管被配置成吸收从光源输出的光的一部分，吸收依赖于波长。