[发明专利]具有介质结构的光子集成器件

权利要求书

1.一种光子集成器件，其包括：

包括多个化合物半导体层的外延结构；

设置在光子集成器件的光学腔内的基于介质波导的波长相关元件；以及

设置在有源结构的预定区处的介质布拉格堆叠，

其中该有源结构设置在由外延结构形成的波导上，并且

其中该有源结构光学耦合至基于介质波导的波长相关元件。

2.根据权利要求1所述的光子集成器件，进一步包括：

分别具有第一和第二预定反射率的第一和第二反射结构，

其中共用波导光学耦合至第一反射结构，并且至少一个半导体波导光学耦合至第二反射结构，并且

其中该外延结构形成包括共用波导和至少一个半导体波导的波导；以及

设置在第一和第二反射结构之间的至少一个有源增益区，

其中该至少一个有源增益区包括有源结构。

3.根据权利要求2所述的光子集成器件，

其中该基于介质波导的波长相关元件形成在衬底、共用波导和至少一个半导体波导的第一区上，

其中该基于介质波导的波长相关元件在第一和第二反射结构之间提供波长相关损耗，并且

其中该基于介质波导的波长相关元件包括：

介质波导，其与共用波导和至少一个半导体波导光学接触；以及

光栅元件，其光学耦合至介质波导，

其中该光栅元件是中阶梯光栅和阵列波导光栅中的至少一个。

4.根据权利要求2所述的光子集成器件，

其中该外延结构包括：

形成在衬底上的无源波导结构，并且其包括III-V化合物半导体层和蚀刻停止层的多个交替层；

形成在无源波导结构上的间隔层；以及

形成在间隔层上的过渡波导，

其中该有源结构设置在过渡波导上，并且

其中该过渡波导倏逝耦合至该有源结构。

5.根据权利要求4所述的光子集成器件，

其中该基于介质波导的波长相关元件包括介质波导，并且

其中该介质波导对接耦合至过渡波导，并且

其中该过渡波导将光学信号光学耦合至介质波导。

6.根据权利要求1所述的光子集成器件，

其中该有源结构包括：

第一半导体层；

形成在第一半导体层上的第一蚀刻停止层；

形成在第一蚀刻停止层上的第二半导体层，

其中使用III-V化合物半导体材料来形成该第一和第二半导体层；

形成在第二半导体层上的多个量子阱层；

形成在多个量子阱层上的间隔层；

形成在间隔层上的第二蚀刻停止层，

其中第一和第二半导体层、第一和第二蚀刻停止层以及该多个量子阱层形成有源半导体波导；以及

形成在第二蚀刻停止层上的脊结构，

其中该脊结构包括：

形成在第二蚀刻停止层上的脊层；

形成在脊层上的接触层，

其中使用III-V化合物半导体材料来形成该脊层和接触层；以及

形成在接触层上的金属接触。

7.根据权利要求1所述的光子集成器件，

其中该介质布拉格堆叠形成在有源结构的第一刻面上，

其中该介质布拉格堆叠包括：

第一和第二介质层的多个交替层，

其中该第一介质层具有第一折射率和第一厚度，并且

其中该第二介质层具有第二折射率和第二厚度；以及

设置在介质布拉格堆叠的预定区处的布拉格相移层，

其中该布拉格相移层具有第三厚度和第二折射率。

8.根据权利要求7所述的光子集成器件，进一步包括：

形成在有源结构的第二刻面上的反射器，

其中该反射器提供峰值反射率，并且

其中该反射器包括：

形成在第二刻面上的第三介质层，

其中该第三介质层具有第二折射率和第二厚度；以及

形成在第三介质层上的金属层。