[发明专利]实现晶圆探测和测试的硅光子器件架构

说明书

本文的实施例描述了用于使用光栅耦合器(220)测试或对准光子芯片(200)中的光学部件(205，225)的技术。在一个实施例中，光子芯片(200)可以包括边缘耦合器(205)和光栅耦合器(220)，以用于将光子芯片光学地耦合到外部光纤电缆(920)。边缘耦合器(205)可以被布置在光子芯片的一侧或边缘上，而光栅耦合器(220)位于光子芯片的上部或一侧上。在制造期间，边缘耦合器(205)可能不可访问。代替使用边缘耦合器(205)来测试该光子芯片，测试装置(805)可以使用光栅耦合器(220)以及分光器(215)来在光子芯片中的光学部件(例如，调制器或检测器)与光学地耦合到光栅耦合器(220)的测试探针(505)之间传递光学测试信号。

技术领域

本公开的示例总体上涉及测试光子芯片中的光学部件，并且特别地，涉及使用光栅耦合器来验证集成到光子芯片中的光学部件的功能。

背景技术

许多网络设备以无法使用导电电缆的速率来处理数据。例如，网络设备的I/O速率可能意味着使用导电电缆(例如，以太网电缆)需要太多的功率或引入太多的噪声。因此，如果需要在网络设备之间传递高速信号，则设备可以使用光纤电缆，该光纤电缆可以以比导电电缆以更大的距离容纳高得多的数据速率。

网络设备可以包括耦合到光缆的一个或多个光子芯片。例如，光子芯片可以耦合到数百种不同的光纤电缆。但是，在将光子芯片安装到光缆并与光缆对准之前，即使不是不可能，也很难测试光子芯片中的光学部件。例如，在光子芯片仍然在晶圆中时(即在将晶圆被锯切成单独的光子芯片之前)，可能无法测试光子芯片中的光学部件(例如，光学调制器、光学检测器等)。

发明内容

描述了用于使用光栅耦合器来测试光子半导体芯片中的光学部件的技术。一个示例是光子半导体芯片，其包括耦合到第一波导的第一端的边缘耦合器，其中边缘耦合器被布置成沿着光子半导体芯片的侧平面传递第一光学信号，并且其中边缘耦合器被配置成随着第一光学信号传播穿过边缘耦合器而改变模大小。光子半导体芯片还包括分光器，分光器耦合到(i)第一波导的第二端，(ii)第二波导的第一端，和(iii)第三波导的第一端，并且被配置成接收来自第一、第二和第三波导中的一个波导的第一光学信号，并且将第一光学信号的第一和第二衰减部分传送到第一、第二和第三波导中的其余两个波导上。光子半导体芯片包括耦合到第二波导的第二端的光栅耦合器，以及耦合到第三波导的第二端的光学部件，其中光栅耦合器被布置成沿着光子半导体芯片的上平面传递第二光学信号，该上平面与侧平面垂直。

在一些实施例中，边缘耦合器可以暴露在光子半导体芯片的外部侧表面上，并且光栅耦合器可以暴露在光子半导体芯片的外部上表面上。侧表面可以垂直于上表面。

在一些实施例中，光学部件可以经由导电迹线连接到被布置在上表面上的导电垫。

在一些实施例中，第一、第二和第三波导可以具有小于一微米的至少一个尺寸，并且第一、第二和第三波导可以被布置在光子半导体芯片中的公共平面上。

在一些实施例中，公共平面可以是光子半导体芯片的上部半导体表面层与光子半导体芯片的绝缘层之间的界面。第一波导、第二波导、第三波导、边缘耦合器和光栅耦合器可以被布置在该绝缘层上。

在一些实施例中，光学部件可以是光学检测器和光学调制器中的一个。

在一些实施例中，光子半导体芯片可以进一步包括绝缘体上硅(SOI)结构。第一、第二和第三波导可以是被布置在SOI结构中的绝缘层上的硅波导。