[发明专利]具有集成准直结构的光子芯片

权利要求书

1.一种光子芯片，所述光子芯片包括由衬底支撑的导光层，所述导光层包括与表面耦合阵列光学耦合的导光结构，所述光子芯片具有在所述表面耦合阵列一侧的正面、在所述衬底一侧的背面，并且包括准直结构，所述准直结构集成在所述背面的层级上，用于增加从所述表面耦合阵列入射到所述准直结构上的光束的模式尺寸，

其中，所述表面耦合阵列配置成接收来自所述导光结构的光/传输去往所述导光结构的光，以及形成朝向集成在所述背面的层级处的所述准直结构的光/接收来自所述准直结构的光，以及

其中，所述准直结构是能够将所入射的光束朝向所述正面反射的反射式结构。

2.根据权利要求1所述的光子芯片，其中，所述衬底由第一介电材料制成。

3.根据权利要求2所述的光子芯片，其中，所述背面涂覆有第二介电材料层，所述第二介电材料的有效折射率高于所述第一介电材料的有效折射率，并且其中所述准直结构形成在所述第二介电材料层中。

4.根据权利要求1所述的光子芯片，其中，所述衬底由硅制成。

5.根据权利要求4所述的光子芯片，其中，所述导光层位于介电材料层上，并且其中抗反射层被插入在所述衬底和所述介电材料层之间。

6.根据权利要求4所述的光子芯片，其中，所述衬底包括形成在所述表面耦合阵列和所述准直结构之间的光路上的空气腔体或氧化物腔体。

7.根据权利要求1所述的光子芯片，其中，所述表面耦合阵列具有方向朝向所述光子芯片的所述背面的蚀刻齿。

8.根据权利要求1所述的光子芯片，其中，所述表面耦合阵列配置成接收来自所述导光结构的光/传输去往所述导光结构的光，以及形成朝向所述反射式准直结构的模式尺寸小于6μm的光束/接收来自所述反射 式准直结构的模式尺寸小于6μm的光束。

9.根据权利要求1所述的光子芯片，其中，所述背面具有与外部器件对准的图案。

10.根据权利要求1所述的光子芯片，其中，所述导光结构包括有源光子组件，并且其中连接到所述有源光子组件的电互连形成在所述衬底中并在所述背面之上暴露。

11.根据权利要求1所述的光子芯片，进一步包括混合硅集成式激光器，所述混合硅集成式激光器包括增益结构，所述增益结构在所述导光层顶部并与所述导光结构光学耦合。

12.一种电光器件，包括根据权利要求10所述的光子芯片以及电子芯片，所述电子芯片安装在所述光子芯片的所述背面并连接到所述电互连。

13.一种电光器件，包括根据权利要求11所述的光子芯片，所述光子芯片与根据权利要求1所述的光子芯片光学耦合。

14.一种用于制造光子芯片的方法，所述光子芯片包括由衬底支撑的导光层，所述导光层包括导光结构，所述光子芯片具有正面和在所述衬底一侧的背面，所述方法包括以下步骤：在所述背面形成反射式准直结构；以及形成表面耦合阵列，所述表面耦合阵列配置成接收来自所述导光结构的光，以及形成方向朝向所述反射式准直结构的光束，从而使得所述光束由所述反射式准直结构朝向所述正面反射。