光子集成芯片你知道嗎?三種硅基激光器詳解

硅基激光器是用于硅基光子集成芯片的重要器件，為硅基光電子集成芯片提供光源。然而，由于硅材料本身的缺陷，很難用于實(shí)現(xiàn)硅基紅外光源。因此，如何實(shí)現(xiàn)硅基激光器是硅基光子學(xué)的研究熱點(diǎn)之一。

目前，硅基激光器主要有三個(gè)技術(shù)方向：1.將半導(dǎo)體激光器封裝在Laser-Box中，通過光柵耦合器耦合進(jìn)硅波導(dǎo)中；2.將III-V族的DFB芯片倒裝焊（flip-chip）在SOI晶圓上，將光通過端面耦合進(jìn)硅波導(dǎo)；3在SOI晶圓鍵合III-V族材料，然后再制作激光器，通過倏逝波耦合將光耦合進(jìn)硅波導(dǎo)。

方案1以Luxtera為代表，通常在實(shí)用中需要定制大功率的激光器芯片。參考圖1。

圖1、Luxtera開發(fā)的硅基激光器

方案2，歐洲和日本的研究單位研究的較深入，它將III-V族的DFB芯片通過端面耦合到SOI的光回路中。在工藝方面，這種方案對于DFB芯片波導(dǎo)和Si波導(dǎo)對準(zhǔn)及端面反射的要求非常嚴(yán)格，通常要求對準(zhǔn)精度<±0.5μm，這對倒裝焊設(shè)備的要求非常高。參考圖2。

圖2、德國Fraunhofer實(shí)驗(yàn)室制作的

方案3，主要以Intel為代表，將III-V材料通過wafer-bonding的方式鍵合在SOI晶圓上，利用硅波導(dǎo)制作光柵，實(shí)現(xiàn)單模輸出，可以較容易地在同一個(gè)芯片上制作不同波長的激光器。參考圖3。

圖3、Intel和UCSB合作開發(fā)的基于wafer-bonding技術(shù)的硅激光器