[发明专利]一种亚波长分束光栅混合集成光电探测器阵列

权利要求书

1.一种亚波长分束光栅混合集成光电探测器阵列，其特征在于，包括具有光束分束功能的亚波长光栅，以及位于亚波长光栅上方的光电探测器组；所述亚波长光栅与光电探测器组间设有键合介质层；

所述光电探测器阵列应用于模拟光纤链路中；

所述光电探测器组包括多个光电探测器；所述光电探测器N型接触层上蒸镀有N型接触电极，P型接触层上蒸镀有P型接触电极；所述光电探测器组中各个光电探测器的N型、P型接触电极分别相连通；

所述亚波长光栅包括依次层叠的硅衬底层、氧化硅层和光栅层；

所述光栅层为SOI结构的顶层硅晶体材料，所述SOI结构表层上刻蚀有光栅图案，所述光栅图案包括多个一维条形非周期光栅或二维块状非周期光栅；

每个所述一维条形非周期光栅或二维块状非周期光栅用于接收入射光并将入射光分成多束出射光；所述入射光为大功率、高速、高动态范围的光信号；所述出射光为小功率、低动态范围的光信号；

所述出射光的总分束数量与光电探测器组中的光电探测器数量相同且一一对应，并由对应光电探测器进行光电转换，所述出射光与光栅平面法线之间角度的余切值等于光栅平面与光电探测器P型接触电极平面间的垂直距离除以光电探测器中心和光电探测器组中心的水平距离。

2.根据权利要求1所述的亚波长分束光栅混合集成光电探测器阵列，其特征在于，所述光电探测器组与键合介质层间设有半绝缘衬底层，所述多个光电探测器设置在所述半绝缘衬底层上。

3.根据权利要求2所述的亚波长分束光栅混合集成光电探测器阵列，其特征在于，所述光电探测器通过半导体外延工艺制得，所述光电探测器表层覆盖有绝缘钝化层，所述绝缘钝化层上开孔并蒸镀有与N型接触层上接触的接地大电极，所述绝缘钝化层上开孔并蒸镀有与P型接触层上接触的信号大电极。

4.根据权利要求1所述的亚波长分束光栅混合集成光电探测器阵列，其特征在于，所述光电探测器包括PIN光电探测器、单行载流子光电探测器或雪崩光电探测器中的一种或多种。

5.根据权利要求1所述的亚波长分束光栅混合集成光电探测器阵列，其特征在于，所述光电探测器采用垂直耦合的光耦合方式，其入光方向为衬底入光。

6.根据权利要求3所述的亚波长分束光栅混合集成光电探测器阵列，其特征在于，所述光电探测器组中各光电探测器之间通过化学刻蚀至半绝缘衬底相互隔离。