[发明专利]多波长混合集成光发射阵列

说明书

技术领域

本发明涉及半导体集成技术领域，尤其涉及一种多波长混合集成光发射阵列。

背景技术

光子集成相较于分立的功能光器件，大大缩小了光模块的尺寸和功耗，是未来实现大容量、低功耗光网络所必须依赖的关键技术。而高速多波长混合集成光发射阵列更是高速光传输网络的核心部件。常见的多波长激光发射阵列的构成为，InP(磷化铟)基DFB(分布式反馈激光器)产生多波长的激光，激光经硅基上的Y型光波导分束后进入铌酸锂的平行光波导进行调制，而后再经硅基Y波导合束后实现强度调制。硅基光波导由于损耗较小，且其折射率可以通过掺杂进行调解，是一种理想的光波导的材料。但是由于有源光电子器件多为III-V族半导体材料，不同材料的光器件之间的集成存在一定的光损耗，且制备工艺复杂。此外，硅基Y型光波导的尺寸较大，是光子集成技术面临的一个挑战。

发明内容

(一)要解决的技术问题

本发明的目的在于提供一种多波长混合集成光发射阵列，以解决上述的至少一项技术问题。

(二)技术方案

本发明的目的在于提供一种多波长混合集成光发射阵列，包括多个光处理单元，每个光处理单元包括：

一有源光器件，用于发射激光，包含第一衬底，所述第一衬底为III-V族半导体材料；

一分束光波导，用于将所述激光分束形成分束激光，包含第二衬底，第二衬底的材料与第一衬底相同。

可选地，所述III-V族半导体材料包括磷化铟。

可选地，每个光处理单元还包括：

一对平行光波导，与所述分束光波导相连，用于改变所述分束激光的相位；

三个行波电极，用于为所述平行光波导提供调制电压；

一合束光波导，与所述平行光波导相连，用于将相位调制后的分束激光进行合束，形成合束激光。

可选地，还包括：

阵列波导光栅，用于将多个光处理单元发射的多束合束激光，复合成一束多波长激光。

可选地，所述合束光波导的衬底材料与第一衬底的材料相同。

可选地，所述有源光器件还包括：

一缓冲层，位于所述第一衬底上；

一有源层，位于所述缓冲层上；

一光栅层，位于所述有源层上；

一第一上波导层，位于所述光栅层上。

可选地，分束光波导一侧的光栅层镀有增透膜，光栅层的另一侧镀有高反膜。

可选地，所述分束光波导还包括：

一缓冲层，位于所述第二衬底上；

一芯层，位于所述缓冲层上；

一第二上波导层，位于所述芯层上。

可选地，由所述第一缓冲层、有源层、第一上波导层构成的光波导的宽度，随着所述芯层的禁带宽度的变大而变小。

可选地，所述平行光波导材料为铌酸锂。

(三)有益效果

本发明相较于现有技术具有以下优点：

(1)有源光器件多是III-V族半导体材料，因此采用III-V族半导体材料为基底的分束光波导可以大大简化光发射阵列的制备工艺，提高成品率；

(2)由于有源光器件和无源分束光波导之间采用相同的III-V族半导体材料，所以由于不同材料耦合造成的光损耗可以大大减少，有利于光发射阵列功耗的降低；

(3)硅基分束光波导虽然材料造成的损耗较小，但是硅基分束波导的尺寸很大，采用InP基分束光波导之后，可以大大缩小多波长激光发射阵列的尺寸；

(4)合束光波导同样采用III-V族半导体材料，这样可以与后面的InP基的AWG(阵列波导光栅)很好的集成，对于光集成发射阵列的损耗，制备工艺和尺寸等都有改善；

(5)调制器中，相位调制的平行光波导的材料采用铌酸锂，光发射阵列单路的调制带宽可以达到数十吉赫兹。

附图说明

图1为本发明实施例的多波长混合集成光发射阵列的结构示意图；

图2为本发明实施例的有源光器件和分束光波导示意图。

具体实施方式