專利名稱：用于集成dwdm接收機的方法和系統(tǒng)的制作方法
用^m^ DWDM ^TO的;^^和系統(tǒng)
駄領(lǐng)域
本發(fā)明涉及光纖傳輸系統(tǒng)。尤其地，本發(fā)明提供一種用于集成光接收機的方
法和系統(tǒng)，以斷氐光傳輸系統(tǒng)的尺寸和財。
背景獄
僅僅作為例子，本發(fā)明應(yīng)用于細InP光電檢測器的密織分飾(DWDM) 光傳輸系統(tǒng)。但是，可以認i詔體發(fā)明具有更寬的應(yīng)用范圍。從20 1^己90年代 中期的第一次發(fā)展開始，密，分復(fù)用(DWDM)已經(jīng)成為M巨離和區(qū)域性骨干 傳輸網(wǎng)的主要技術(shù)，并且逐步地應(yīng)用于城域網(wǎng)。光傳輸系統(tǒng)通常包括一個或多個 線路卡。線路卡通常安裝在一個或幾個光學(xué)部件周圍。例如，從傳輸光纖接收的 DWDM光信號首先iSl包括DMUX媳波器的解OT線路卡。通?！絆T的DMUX 熗波器基于由硅基:ift化硅構(gòu)成的陣列波導(dǎo)光柵(AWG)。然后，將來自解翻線
路卡并且各自位于rru-T標(biāo)準波長處的光輸出饋入到接收t膽路卡。線路卡之間
的^^m常ii31光纖實現(xiàn)。接收機^m常包括例如^i-n (P1N)光電二極管或雪 崩光電二極管(APD)的光電檢測器，期每輸入光轉(zhuǎn)換為電信號以用雅一步處 理。位于光電檢測Hi寸裝體內(nèi)的光電檢測器芯片通常由InP半導(dǎo)體化^/構(gòu)成。
盡管這對專統(tǒng)的DWDM系統(tǒng):^^t^^有用的，但是他們具有許多缺點， 從而在更寬的應(yīng)用中限制了其效力。下面討論這些缺點中的一些，并且然后介紹 基于本發(fā)明實施例的,技術(shù)。

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明涉及光纖傳輸系統(tǒng)。尤其地，本發(fā)明提供一種用于集成光接收機的方 法和系統(tǒng)，以降低光傳輸系統(tǒng)的尺寸和成本。僅僅作為例子，本發(fā)明已經(jīng)應(yīng)用到 細InP光電檢測器的DWDM光傳輸系統(tǒng)中。但題當(dāng)認識到，本發(fā)明具有更加 寬泛的應(yīng)用范圍。
本發(fā)明的特定實施例111共一種集成密 分復(fù)用(DWDM)接收,置，其
6將多信道dwdm信號轉(zhuǎn)換為多個電信號。該^a包括^t部件和位于i^:撐部件
上面的硅基二氧化硅襯底(substrate)等。硅基二氧化硅襯底包括位于鶴上面的 二氧化^M。硅基二氧化硅襯底還包括第一表面區(qū)域和第二表面區(qū)域。接收, 置包括位于二氧化硅層內(nèi)的光解復(fù)用器。光解復(fù)用器位于第一表面區(qū)域下方并且 位于:i^化硅層上面。光解復(fù)用器包括用于接收多信道dwdm信號的至少一^t！ 入波導(dǎo)以及用于傳送一個或多個解復(fù)用光信號的輸出波導(dǎo)。接收機，還包括位 于第1面區(qū)域下面的二氧化硅層中的一個或多個反射結(jié)構(gòu)。反射結(jié)構(gòu)中的每一 個都光學(xué)耦合到多個輸出波導(dǎo)中的相應(yīng)一個。接收機裝置還包括位于硅基二氧化 硅襯底的第1面區(qū)域上面的一個或多個半導(dǎo)體光電撿測器陣列芯片。戶腐一個 或多個光電檢測器陣列芯片的每一個都包括一個或多個光電檢測器，用于將光信 號轉(zhuǎn)換為相應(yīng)的電信號。每一個光電檢測器都光學(xué)耦合到戶脫反射結(jié)構(gòu)的相應(yīng)一 個，每一個光電檢測器都位于戶腐反射結(jié)構(gòu)的相應(yīng)一個上方。在一個實施例中， 接收m^S還包括一個或多個輸出端子，用于輸出由光電檢測器轉(zhuǎn)換的電信號。
在另一實施例中，本發(fā)明劍共一種集成密集波分復(fù)用(dwdm)接收#1^置， 除了別的以外，其包括支撐部件和位于該支撐部件上面的硅基二氧化硅襯底等。 硅基二氧化硅襯底包括二氧化硅層和硅層。硅基二氧化硅襯底還包括第一表面區(qū) 域和第1面區(qū)域。在特定實施例中，接收機驢包括位于二氧化硅層內(nèi)的陣列 波導(dǎo)光柵。陣列波導(dǎo)光柵位于第一表面區(qū)域下方并且位于硅層上面。陣列波導(dǎo)光 鵬括多鋪出波導(dǎo)和至少一賴入波導(dǎo)。接收m^S還包括位于第1面區(qū)域 下面的二氧化鶴中的一個或多個誠結(jié)構(gòu)。每一個鄉(xiāng)結(jié)構(gòu)都光學(xué)耦合至湘應(yīng)
的一，出波導(dǎo)。接收m^S還包括位于硅基二氧化硅襯底的第:^面區(qū)域上面
的一個或多個InP光電檢測器陣列芯片。每一賴電檢測器陣列芯片都包括一個 或多個InP光電檢測器，并5/誠一個或多個InP光電檢測器的每一個都光學(xué)孝給 到相應(yīng)的一個反射結(jié)構(gòu)。
在另一實施例中，本發(fā)明jii共一種制作誠dwdm接收m^s的方法。該
方^^括li^層并且在該硅層上的二氧化硅層內(nèi)形成光解OT器。光解復(fù)用器 包括多賴出波導(dǎo)和至少一個輸入波導(dǎo)。該方、跑括在二氧化硅層中形成一個或 多個RM結(jié)構(gòu)。每一個反射結(jié)構(gòu)都光學(xué)耦合到相應(yīng)的一個輸出波導(dǎo)。該方^^括 將一個或多個半導(dǎo)體光電檢測器陣列芯片安驗二氧化硅層上。所述一個或多個 半導(dǎo)體光電檢測器陣列芯片的每一個都包括一個或多個光電檢領(lǐng)螺，并且每一個光電檢測M啦于所述反射結(jié)構(gòu)中相應(yīng)的一個上方。該方法還包括 層粘合到 支撐部件，該支撐部件可以包括鵬調(diào)整部件。在特定實施例中，j頓下述過程
在硅層上形麟一非摻雜二氧化軒層；
在第一非摻雜二氧化硅子層上形成摻雜二氧化硅子層；
t駭驗雜二氧化硅子層的至少第二部分；
將第二非摻雜二氧化硅子層沉積至鵬刻的摻雜二氧化硅子層以及第一非摻雜 二氧化硅子層上。
在本方法的特定實施例中，每一個半導(dǎo)體光電檢測器陣歹IJ芯片都包括由InP 制作的一個或多個光電檢測器二極管。在一個實施例中，光解飾器包括陣列波 導(dǎo)光柵。在一個特定實施例中，形成反射結(jié)構(gòu)的過程包括在二氧化硅層的第一區(qū) 域中形成凹槽區(qū)域。該凹槽區(qū)域包括第一表面和第1面。第一表面端接戶，輸 出波導(dǎo)的相應(yīng)一個，并且第二表面與輸出波導(dǎo)分隔開且相對于該輸出波導(dǎo)大約45°安裝。然后j頓金屬層涂募條r^面。在另一實施例中，通過向輸出波導(dǎo)制 作大約45°的切口以形成倉獬進行全內(nèi)礎(chǔ)的該波導(dǎo)的端接表面，從而制作蹄
結(jié)構(gòu)。在一個實施例中，使用表面安裝方fe^安裝半導(dǎo)體光電檢測器陣列芯片。 在一啊寺定實施例中，在表面安驗程中<頓金屬焊接。
M31本發(fā)明可以獲得相對傳統(tǒng)技術(shù)的多^:點，例如在M>襯底上單片集成
DWDM接收機。例如，在特定實施例中，本發(fā)明的實施例樹共了用于集成半導(dǎo)體 InP光電檢測器芯片與二氧化，AWG襯底的方法和系統(tǒng)，以斷氐劃輸系統(tǒng)終 端的尺寸和成本。由于硅基:r^化硅的旨單位面積的處S^可以比InP低兩個 數(shù)量級，所以可以以更低的成本制作根據(jù)本發(fā)明實施例的AWG。硅基二氧化硅 AWG是S加成熟的技術(shù)。例如，由硅基二氧化硅制成的AWG比由InP制成的AWG 的傳車射員賴氐很多。由于與傳統(tǒng)的MP單片集成方法相比，根據(jù)本發(fā)明實施例的 InP芯片上具有非常少的元件，所以InP芯片的制作產(chǎn)量更高。根據(jù)本發(fā)明的實施 例，沒有AWG， InP芯片也非常小。根據(jù)本發(fā)明的實施例，高產(chǎn)量和小尺寸極大 降低了在混i成中使用的InP芯片的g。
根據(jù)本發(fā)明的特定實施例，樹共了一種寸頓表面照射式APD的方法，躬傳 統(tǒng)技*§比在接收靈,方面可以產(chǎn)生>=10( 的增加。該^iS可以在不使用光放 大器的情況下進行極巨離傳輸。此外，關(guān)于完成的設(shè)備，根據(jù)本發(fā)明特定實施例的混^ DWDM接收機的尺寸與單片集成DWDM接收機的尺寸具有可比性。 因此，根據(jù)本發(fā)明的特定實施例，保持了誠DWDM接收機的小尺寸的優(yōu)點。
通過參考詳細說明以及其后的相應(yīng)附圖，可以更力備楚本發(fā)明的各種其它目 標(biāo)、特征以及優(yōu)點。


圖1A是根據(jù)本發(fā)明一個實施例的混^^DWDM接收機的簡化俯視圖； 圖1B是根據(jù)本發(fā)明i^實施例的圖1A的混賴成DWDM接收機的簡化截 面圖2A是根據(jù)本發(fā)明另一實施例的混M成DWDM接收機的簡化放大俯視
圖2B是根據(jù)本發(fā)明戰(zhàn)實施例的圖2A的混錄成DWDM接收機的簡化放 大截面圖3A是根據(jù)本發(fā)明一個可選實施例的封裝混賴成DWDM接收機的簡化俯 視圖3B是圖3A的封裝混^j^ DWDM接收機的簡化截面圖；以及 圖4是根據(jù)本發(fā)明一個實施例的用于制作集成DWDM接收機的方法的簡化流 程圖。
本發(fā)明涉及光纖傳輸系統(tǒng)。尤其地，本發(fā)明提供一種用于^成光接收機的方 法和系統(tǒng)，以降低光傳輸系統(tǒng)的尺寸和成本。僅僅作為例子，本發(fā)明已經(jīng)應(yīng)用于
采用InP光電檢則器的DWDM光傳輸系統(tǒng)。但是可以認識到，本發(fā)明具有更寬的 應(yīng)用范圍。
傳統(tǒng)DWDM系統(tǒng)中的光部件通常是^l^寸裝的。封mW很大禾號上決定 部件的價格。例如，高速0 10Gbps)裸PIN芯片的棘僅需要幾美元，而主要 由Ti寸^^，封裝的PIN貝贖幾百美元。因此，{頓傳統(tǒng)的DWDM系統(tǒng)設(shè)計 《歡腿一步陶W^。此外，齡都具有^^部件的多銷路卡使得斷氏DWDM 終端的尺寸非常困難。
在最近幾年，已經(jīng)努力將多個光電檢測器和AWG單片集成到單個InP芯片上。
9這樣，可以極大地斷氐DWDM終端的尺寸。單片集成方法嚴重繊于InP芯片處 理技術(shù)，然而該技術(shù)目前并不成熟。與硅處理相比，即使對于單個元件芯片，InP 處理的產(chǎn)量也很低。對于集成到單個芯片上的多個元件，,量以指數(shù)形式斷氐。 此外，在集成芯片上，作為無源元件的AWG通常比例如光電檢測器的有源元件占 用更大的面積。這導(dǎo)致了昂貴的InP材料的低效率^頓。
作為一般的規(guī)則，InP晶片的尺寸比硅晶片小一個數(shù)量級。例如，InP晶片的 直^1常為2'，或者3'' ， M晶片為8'，或者甚至為12" 。 InP晶片的*單
位面積的處M^會比硅晶片高2個數(shù)，。低的晶片產(chǎn)量以及高的處^;本使
得單片,DWDM接收機很不經(jīng)濟。it&卜，InP AWG趨向于具有大的片上插入 損耗。該損耗還趨向于依賴輸入光信號的偏振，這在實際系統(tǒng)中會使信號幅度波 動。輸入光纖和InP接收機波導(dǎo)之間的空間模式不匹配也產(chǎn)生額屏的損耗。因此， 該單片集成DWDM接收機的性育腿常比在傳統(tǒng)DWDM系統(tǒng)中使用的DMUX/單 個接收機的組合的性能體。/AJ^內(nèi)容可以看出，期望一種用于DWDM接收機 設(shè)計的艦技術(shù)。
根據(jù)本實施例，本發(fā)明包括可以4頓的各種特征，這對寺征包括
1. 一種混^ DWDM接收機，其具有由InP審喊的一個或多個光電檢測 器陣列芯片，該一個或多個光電檢測器陣列芯片被表面安裝在由硅基二氧化硅平 面光波電路(PLC)制成的陣歹啵導(dǎo)光柵(AWG)上；
2. —種方法，用于將來自旨AWG輸出波導(dǎo)的光輸出M: PLC上的45°反 射器頗90°從而將就耦合到相應(yīng)的表面安裝光電檢測器；以及
3. —種iOT表面照謝式APD的方法，其可以在接收靈| 上產(chǎn)生>=10( 的
增加并且肯,在不^ffi光放大器的情況下進行，巨離傳輸。
可以看出，上述特征可能位于一個或多個實施例中。這^ir征僅僅是例子，
并不應(yīng)當(dāng)限定本申請的范圍。本領(lǐng)域普通技術(shù)人員可以認識到多種變化、修改以 雄擇c
圖1A為根據(jù)本發(fā)明一個實施例的混^^DWDM接收機的簡化俯視圖。該 圖僅僅是例子，并不應(yīng)當(dāng)限定這里要求的范圍，本領(lǐng)域普通技術(shù)人員應(yīng)當(dāng)認識到 其他變化、修改以皿擇。如圖所示，混i成DWDM接收機100包括硅平臺 101。在特定實施例中，硅平臺101包括硅基Z^化硅襯底?；旌辖邮諜C100還包 括在硅平臺中的光解復(fù)用器。在特定實施例中，光解復(fù)用器包括陣列波導(dǎo)光柵
10(AWG) 110，該陣列波導(dǎo)光柵在硅平臺中的硅基二氧化硅平面光波電路(PLC) 中制成。混合接收機100還包括一個或多個光電檢測器陣列芯片，例如114。在優(yōu) 選實施例中，光電檢測器陣列芯片包括采用InP制作的光電檢測器。在特定實施例 中，^hlnP光電檢測器陣列芯片包括一個或多^6電檢測器，例如115。當(dāng)然， 可以存在其他變化、修改和選擇。
在特定實施例中，AWG IIO包括一個光輸入端口 112、多個輸出端口 113以 及光柵波導(dǎo)116。在一個實施例中，輸入端口 112光學(xué)耦合到光纖119以接收 DWDM信號，光纖119可以耦合到光傳輸系統(tǒng)。輸出端口和輸入端口例如者阿以 實現(xiàn)為波導(dǎo)形式。在特定實施例中，光柵波導(dǎo)116包括用于耦合到輸入端口和輸 出端口的多個波導(dǎo)。這些波導(dǎo)具有可變長度以執(zhí)行波分翻和解復(fù)用功能，在特 定實施例中， ^出端口輸出解鄉(xiāng)的光信號。錢些實施例中，AWG的針 輸出端口具有與光傳輸相關(guān)的中心波長和通帶。在特定實施例中，中心波^t應(yīng) 于與rrU-T標(biāo)準定義的頻率，例如193.1THz，相關(guān)的申寺定波長。
圖1B是根據(jù)本發(fā)明一個實施例的混^j^DWDM接收機100的簡化截面圖。 該圖僅僅是例子，并不應(yīng)當(dāng)限定這里要求的范圍。本領(lǐng)域普通技術(shù)人員應(yīng)當(dāng)認識 到其他變化、修改和選擇。如圖戶標(biāo)，波導(dǎo)包括被包圍在硅襯底124上的非摻雜 二氧化硅層122中的摻雜二氧化硅區(qū)域121。在特定實施例中，摻雜二氧化硅區(qū)域 121具有比非摻雜硅區(qū)鞭高的介電常數(shù)。在特定實施例中，摻雜二氧化硅區(qū)域 121具有比非摻雜二氧化硅區(qū)鞭高的折射率。在特定例子中，摻雜二氧化硅區(qū)域 121具有大約為1.47的折射率，而非摻雜二氧化硅區(qū),有大約為1.45的折射率。 在圖1B中，波導(dǎo)121用于表示輸入端口 112、光柵波導(dǎo)116和輸出端口 113中的 部分波導(dǎo)的截面圖。
根據(jù)本發(fā)明的實施例，集成接收機100包括一個或多個光電檢測器陣列芯片， 并且^tt電檢測器陣列芯片可以包括一個或多^電檢測器。在圖1A戶標(biāo)的特 定實施例中，^t接收機100包括光電檢測器陣列芯片114。在該特定例子中，陣 列芯片包括采用M>制作的8個光電檢測器。在特定實施例中，光電檢測器包括 ，i-n(PIN)光電二極管。在其它實施例中，光電檢測器包括雪崩光電二極管(APD)。 表面照J寸式APD的使用可以在接收靈 方面產(chǎn)生>=10( 的增加，這可以使得 在不iOT光放大器的情況下進行^巨離傲俞。在傳統(tǒng)技術(shù)中，APD通常用于^^蟲 封裝的接收機中。本發(fā)明的一個實施例提供了一種用于具有APD的集成DWDM接收機的方法。根據(jù)本發(fā)明的某些實施例，光電檢測器陣列也可以是單個光電檢
測器芯片。光電檢測器的功能是將^光信號轉(zhuǎn)換為M;電導(dǎo)線(在圖中未示出) 輸出的相應(yīng)電信號。可選擇地，電信號可以在輸出之前M:在后放大器進行放大。 該在后放大器赫安驗PLC上，或者安驗^^蟲的襯底上。當(dāng)然，本領(lǐng)域普通 技術(shù)人員可以認識到其4也變化、修改和選擇。
如圖1A所示，根據(jù)本發(fā)明的某些實施例，光電檢測器陣列芯片在AWG 110
的輸出端口 113附近被安驗硅平臺ioi的一部分上。在一個實施例中，4頓采 用金屬焊接的表面安裝過程執(zhí)行該安裝，其為光電檢測器既衝共了機械S雖又提 供了電連接。根據(jù)該實施例，也可以4頓采用^i粘合齊啲其他粘合方法。
根據(jù)本發(fā)明的特定實施例，如圖1B所示，將硅平臺安M支撐部件130上。 在特定實施例中，支撐部件130包JS^調(diào)整部件134和可選的子支架132。溫 度調(diào)整部件使光學(xué)部件，例如波導(dǎo)、AWG和光電檢測器，保持在魏的操作鵬， 例如20-50。C。在特定實施例中，^^調(diào)整部件包括熱電制冷器(TEC)。在一個 實施例中，在操作鵬處，AWG輸出端口的中心波縫本上驗ITU-T柵格內(nèi)， 例如193.1THz、 193.2THz、 193.3THz等。通常，AWG的中心波長會隨著，偏 移 0.01nmAC。
些實施例中，；^拿部件130還包括位于、 調(diào)整部件134上 的子支架132。在一個實施例中，子支架132由含金屬或陶瓷的材料構(gòu)成，其可
以ilf共豐jiM^it和熱傳導(dǎo)。
圖2A是根據(jù)本發(fā)明另一實施例的混i成DWDM接收機的簡化放大俯視 圖。該圖僅僅是一個例子，不應(yīng)當(dāng)限定這里要求的范圍。本領(lǐng)域普通技術(shù)人員可 以認識到其他變化、修改和選擇。如圖2A所示，混^"^ DWDM接收機200包 括耦合到光解飾器，例如陣列波導(dǎo)光柵(AWG)(未示出)，的波導(dǎo)211、 212 和213。作為例子，如圖1A所示，波導(dǎo)和AWG由硅基二氧化硅平面光波(^各(PLC) 形成。^i接收機200還包括光電檢測器214、 215和216。光電檢測器的例子已 經(jīng)結(jié)合圖1A和1B :&i:面進行了討論。
圖2B是根據(jù)本發(fā)明一個實施例的混^i^DWDM接收機200的簡化放娥 面圖。該圖僅僅是例子，并不限定這里要求的范圍。本領(lǐng)域普通技術(shù)人員可以認 識到其他變化、修改和替代。如圖所示，接收機200的截面圖包括被包圍在硅襯 底224上的非摻雜二氧化硅層222中的二氧化硅波導(dǎo)213。在一個實施例中，在輸 出波導(dǎo)213的端部處，在PLC的二氧化硅層中形成45。 Hl寸鏡225。在一個實施例中，來自^^出波導(dǎo)的光被&M到PLC的表面并且被相應(yīng)的光電檢測器，例 如214，收集。在一個實施例中，^(頓嫩拠理以在二氧化硅層中形成凹槽和傾斜 的反射表面，從而形成反射鏡。在其它實施例中，可以使用其它傳統(tǒng)的集成電路 或MEMS處理技術(shù)來形成45。反射鏡。在特定實施例中，鄉(xiāng)鏡表面涂敷有具有 高g率的金屬，例如鋁。在本發(fā)明的特定實施例中，這種結(jié)構(gòu)的光收集效率可 以高達90%。
在本發(fā)明的可選實施例中，還可以由通31^ 波導(dǎo)到PLC的45。切口的全內(nèi) 反射來形成90°光戯寸。例如，在輸出波導(dǎo)的端點處的Hft化硅層中形成間隙， 該間隙具有端接戶;m波導(dǎo)的45°表面以允i午全內(nèi)反射。在特定實施例中，可以使 用金剛石鋸片或者聚焦離子束(FIB) t頓」來制作該切口?？梢杂嬎愠?，在化 硅和空氣界面中的全內(nèi)反射臨界角為 42。(假設(shè)二氧化硅的折射率為1.5)。因此， 根據(jù)具有45。切口的本發(fā)明實施例，實際上從波導(dǎo)輸出的所有光都被朝向PLC的 表面反射。當(dāng)然，可以存在其它變化、修改和選擇。
圖3A是根據(jù)本發(fā)明可選實施例的封裝的混賴成DWDM接收機的簡化俯視 圖。圖3B是圖3A的封裝混^J^DWDM接收機的簡化截面圖。這些圖側(cè)腿 例子，決不限定這里要求的范圍。本領(lǐng)域技術(shù)人員可以認識到其他變化、修改和 選擇。如圖3A所示，封裝的DWDM接收機300包括位Ti寸裝體301內(nèi)的功能土央 101。在一個實施例中，功能塊101包括光電檢測器芯片、AWG、子支架以及TEC
等，以執(zhí)行與結(jié)合圖iA戶;fi寸論的模塊ioi相似的接收功能。在一個實施例中，封
裝的DWDM接收機300包括電子在后放大器303，用于升高光電檢測器的電信號 電平。如圖所示，封裝的DWDM接收機300還包括輸出端子310，以 俞出轉(zhuǎn)換后 的電信號。在一個實施例中，輸出端子310艦^3I接體305耦合到功能塊101 中的光電檢測器。在可選實施例中，輸出端子310可以耦合至贓后放大器，例如 303。在一個實施例中，接收機具有單個光輸入，通常M3i尾光纖319接收多信道
DWDM信號。在特定實施例中，接收豐腿具有多個電輸;an輸出連接，其控制并
監(jiān)視AWG的溫度、光電檢測器上的DC偏置并輸出對于WM言道的接收的電信號。 圖4是根據(jù)本發(fā)明一實施例的用^怖皿DWDM接收機的方法的簡化流程
圖。該圖僅僅是一個例子，決不限定這里要求的范圍，本領(lǐng)域技術(shù)人員可以認識 到其他變化、修改和選擇。i^^法可以簡單描述如下 1.(過程410)掛^jf;
132. (過程420)在戶脫硅層上方的二氧化硅層中形成光解飾器；
3. (過程430) S^脫二氧化硅層中形成反射結(jié)構(gòu)；
4. (過程440)安裝光電檢測器陣列芯片；以及
5. (過程450)將戶脫硅層粘合到支撐部件。
如圖所示，圖4提供了用于制作集成DWDM接收m^置的方法。該方纟跑括 (過程410)提fM層并且(過程420)在戶/f^硅層上的二氧化硅層內(nèi)形皿解復(fù) 用器。在一個實施例中，光解OT器包括多個輸出波導(dǎo)以及至少一個輸入波導(dǎo)。 在特定實施例中，光解復(fù)用器包括陣列波導(dǎo)光柵。在特定實施例中，使用下皿 驟鵬飾器
在臓硅層上形麟一非摻雜二氧化硅子層；
在臓第一非摻雜二氧化硅子層上形成摻雜二氧化硅子層；
蝕刻戶/f^參雜:^化硅子層的至少第二部分；以及
在戶;M蝕刻的摻雜二氧化硅子層和所述第一非摻雜二氧化硅子層上沉積第二
非摻雜二氧化硅子層。
在過程430，該方纟跑括在二氧化鶴中形成一個或多個礎(chǔ)結(jié)構(gòu)。每一個反 射結(jié)構(gòu)都光學(xué)耦合到所述多個輸出波導(dǎo)的相應(yīng)一個。在特定實施例中，M首先 在二氧化硅層的第一區(qū)域中形成凹槽區(qū)域來形成反射結(jié)構(gòu)。該凹槽包括端接相應(yīng) 的一個輸出波導(dǎo)的第一表面。該凹槽區(qū)域還包括與輸出波導(dǎo)分離并且相對于 出波導(dǎo)以45°角安裝的第Z1^面。在一個例子中，AMC平輸出波導(dǎo)，的光信號 被450反射并且被向上傳輸至恍電檢測器，該光電檢測器如下戶腿安驗礎(chǔ)表 面上方。為了提高反射鏡的^率，可以在反射表面上形成例如鋁的金屬涂層。 在另一實施例中，可以M31切割波導(dǎo)以形成端接戶;M波導(dǎo)的45°表面來形成該反 射結(jié)構(gòu)。該45°表面能使至腿該表面處的光信號進行全內(nèi)反射。
在過程440，該方法還包括在二氧化硅層中安裝一個或多個半導(dǎo)體光電檢測器 陣列芯片。在特定實施例中，針光電檢測器陣列芯片包括一個或多個InP光電檢 測器二極管，例如，P"i-n 二極管或雪崩光電二極管(APD)。例如，可以^[頓表面 安裝方法執(zhí)行該安裝。在特定實施例中，使用金屬焊接。每個光電檢測器位于反 射結(jié)構(gòu)上方并且光學(xué)耦合到該蹈寸結(jié)構(gòu)。通過統(tǒng)的調(diào)整，每個光電檢測器接收 來自解復(fù)用器的相應(yīng)輸出波導(dǎo)并且由反射結(jié)構(gòu)反射的光信號。最后，該方、 跑括 (過程450) ))t^基二氧化硅襯底粘合至l伎撐部件上。在一個實施例中，窮掌部件還包括 調(diào)整部件。
i:^3i程序列提供了根據(jù)本發(fā)明一個實施例的制作集成DWDM接收m^S 的方法，如圖所示，該方法使用多個處理的組合，包括如下方式在硅基二氧化 硅襯底中制作光解復(fù)用器，將光電檢測器陣列芯片安裝在戶腐襯底的一部分上， 以及在戶腿襯底中形成反射結(jié)構(gòu)以光學(xué)耦合解OT器和光電檢測器。還可以在不 脫離這里要求的范圍的情況下提供其它選擇，包括增加步驟、刪除一個或多個步 驟、或者以不同的順序提供一個或多個步驟。還可以在本說明書中發(fā)現(xiàn)當(dāng)前方法 的其他細節(jié)。
通過本發(fā)明可以相對于傳統(tǒng)技術(shù)獲得許多優(yōu)點。例如，在特定實施例中，本 發(fā)明的一個實施例,一種將半導(dǎo)體InP光電檢測器芯片與二氧化^ AWG襯 底集成的方法和系統(tǒng)，以降低光傳輸系統(tǒng)終端的尺寸和成本。由于硅基二氧化硅 單位面積的處3^:可以比InP低兩個M^，戶腿根據(jù)本發(fā)明實施例的AWG可 以以非常低的駄制作。硅基二氧化硅AWG是更成熟的制作技術(shù)。例如，由硅基 二氧化硅制作的AWG比由InP制作的AWG的傳輸損耗小很多。由于與傳統(tǒng)InP 單片集成方法相比，根據(jù)本發(fā)明實施例的在InP芯片上具有非常少的元件，所以 InP芯片制作產(chǎn)量更高。根據(jù)本發(fā)明的實施例，在不j頓AWG的情況下，InP芯 片也非常小。高產(chǎn)量和小尺寸極大降低了根據(jù)本發(fā)明實施例的用于混i成InP 芯片的#。
根據(jù)本發(fā)明的，實施例，劍共一種4頓表面照射式APD的方法，其可以在 接收靈,方面比傳統(tǒng)技術(shù)產(chǎn)生>=10( 的增加。這種，可以在不{頓光放大器
的情況下進行長距離傳輸。此外，關(guān)于完成的設(shè)備，根據(jù)本發(fā)明特定實施例的混 DWDM接收機的尺寸與單片集成DWDM接收機具有可比性。因此，根據(jù) 本發(fā)明的特定實施例，可以保留誠DWDM接收機的小尺寸的優(yōu)點。
盡管已經(jīng)示例和描述了本發(fā)明的 實施例，應(yīng)當(dāng)清楚本發(fā)明決不僅僅限定 為這些實施例。在不脫離權(quán)利要求所描述的本發(fā)明的精神和范圍的情況下，本領(lǐng) 域技術(shù)人員可以清楚多種修改、改變、變化、替代和等效。
1權(quán)利要求
1、一種集成密集波分復(fù)用(DWDM)接收機裝置，其將多信道DWDM信號轉(zhuǎn)換為多個電信號，所述裝置包括支撐部件；位于所述支撐部件上面的硅基二氧化硅襯底，所述硅基二氧化硅襯底包括位于硅層上面的二氧化硅層，所述硅基二氧化硅襯底包括第一表面區(qū)域和第二表面區(qū)域；位于所述二氧化硅層內(nèi)的光解復(fù)用器，所述光解復(fù)用器位于所述第一表面區(qū)域之下并且位于所述硅層上面，所述光解復(fù)用器包括用于接收所述多信道DWDM信號的至少一個輸入波導(dǎo)以及用于輸出一個或多個光信號的多個輸出波導(dǎo)；位于所述第二表面區(qū)域下面的所述二氧化硅層中的一個或多個反射結(jié)構(gòu)，所述一個或多個反射結(jié)構(gòu)中的每一個都光學(xué)耦合到所述多個輸出波導(dǎo)中的相應(yīng)一個；位于所述硅基二氧化硅襯底的第二表面區(qū)域上面的一個或多個半導(dǎo)體光電檢測器陣列芯片，所述一個或多個光電檢測器陣列芯片中的每一個都包括用于將光信號轉(zhuǎn)換為相應(yīng)的電信號的一個或多個光電檢測器，所述一個或多個光電檢測器的每一個都光學(xué)耦合到所述反射結(jié)構(gòu)中的相應(yīng)一個反射結(jié)構(gòu)，所述一個或多個光電檢測器的每一個都位于所述反射結(jié)構(gòu)中的相應(yīng)一個反射結(jié)構(gòu)上方；以及一個或多個輸出端子，用于輸出由所述光電檢測器轉(zhuǎn)換的電信號。
2、 如權(quán)禾腰求1戶腐的，，其中戶脫，OT器包括陣列波導(dǎo)光柵。
3、 如權(quán)利要求i戶，的裝置，其中使用表面安M法將戶;M—個或多個半導(dǎo)體光電檢測器陣列芯片中的每一個都安^^/M硅基二氧化硅襯底上。1
4、 如權(quán)利要求1戶脫的裝置，其中戶腿一個或多個半導(dǎo)體光電檢測器陣列芯 片的每一個都包括一個或多個InP光電檢測器二極管。
5、 如權(quán)利要求1阮逸的CT，其中所述，OT器包括在本征二氧化硅層中的摻雜二氧化硅波導(dǎo)。
6、 如權(quán)利要求1戶誠的體，其中戶脫一個或多個半導(dǎo)體光電檢測器陣列芯 片的每一個都包括一個或多個p-i-n (PIN)光電二極管。
7、 如權(quán)利要求1戶脫的體，其中戶腿一個或多個半導(dǎo)體光電檢測器陣列芯 片的每一個都包括一個或多個雪崩光電二極管(APD)。
8、 如權(quán)利要求1所述的裝置，其中所述一個或者多個反射結(jié)構(gòu)的每一個都包 括HM鏡結(jié)構(gòu)。
9、 如權(quán)利要求i戶皿的^g，其中戶;M—個或多個g結(jié)構(gòu)的每一個都包括在戶，二氧化硅層中的反射表面，所述反射層相對于所述多個輸出波導(dǎo)的相應(yīng)一 個以^Sf服多賴電檢測器中的相應(yīng)一個的表面誠成45。角。
10、 如權(quán)利要求1所述的，，其中所述一個或多個反射結(jié)構(gòu)中的每一個的 反射表面還包括金屬層。
11、 如權(quán)利要求1所述的裝置，其中所述一個或多個目結(jié)構(gòu)中的每一個都 包括^E^脫二氧化硅層中的凹槽區(qū)域，戶腿凹槽區(qū)域的表面端接所述多^Ml出波導(dǎo)中的相應(yīng)一，出、波導(dǎo)，所述表面相對于戶;f^波導(dǎo);^c成45。角。
12、 如權(quán)利要求1所述的裝置，其中所述支撐部件包括含金屬或者含陶瓷的 材料。
13、 如權(quán)利要求i戶;M的，，其中戶;M支撐部件包括，調(diào)整部件，戶/M，調(diào)整部件包括熱電制冷器(TEC)或電熱器。
14、 一種集成密激分飾(DWDM)接收am戶;f^a包括支撐部件；位于^M支撐部件上面的硅基二氧化硅襯底，戶;M硅基二氧化硅襯底包括二氧化硅層和硅層，BJ5腿硅基二氧化硅襯底包括第一表面區(qū)鄉(xiāng)卩第Z^面區(qū)域；位于所述二氧化硅層內(nèi)的陣列波導(dǎo)光柵，所述陣列波導(dǎo)光柵位于戶，第一表面區(qū)^下并且位于所述硅層上面，所述陣列波導(dǎo)光am括多個輸出波導(dǎo)和至少一M俞入波導(dǎo)；位于卩脫第i面區(qū)域下面的戶艦二氧化硅層中的一個或多個反射結(jié)構(gòu)，所述一個或多個反射結(jié)構(gòu)的每一個都光學(xué)耦合到所述多個輸出波導(dǎo)中的相應(yīng)一個；以及位于所述硅基二氧化硅襯底的所述第二表面區(qū)域上面的一個或多個InP光電 檢測器陣列芯片，所述一個或多個光電檢測器陣列芯片的每一個都包括一個或多 個lnP光電檢測器，并^g/艦一個或多個InP光電檢測器的每一個都光學(xué)耦合到戶欣 一個或多個g結(jié)構(gòu)中的相應(yīng)一個。
15、 一種制作集成DWDM接收IH^S的方法，戶腿方》跑括在位于戶脫硅層上的二氧化硅層內(nèi)形戯解OT器，戶腿雄飾器包括多 W俞出波導(dǎo)和至少一^Mf入波導(dǎo)；在臓二氧化硅層中形成一個或多個反射結(jié)構(gòu)，臓一個或多個反射結(jié)構(gòu)中 的每一個都光學(xué)耦合到所述多，出波導(dǎo)中的相應(yīng)一個；將一個或多個半導(dǎo)體光電檢測器陣列芯片安裝^^腿二氧化硅層上，戶腿一 個或多個半導(dǎo)體光電檢測器陣列芯片中的每一個都包括一個或多個光電檢測器， 戶脫一個或多個光電檢測器中的每一個都位于戶腿一個或多個礎(chǔ)結(jié)構(gòu)的相應(yīng)一 個上方；將臓鶴粘合到支撐部件；其中戶;M^^WMffl器的步驟包括在臓鶴上形麟一非摻雜二氧化硅子層；在戶脫第一非摻雜二氧化硅子層上形成摻雜二氧化硅子層；t^iJ戶/Mf雜^m化硅子層的至少第二部分；將第二非摻雜二氧化硅子層沉積在被嫩啲摻雜二氧化硅子層和戶脫第 一非摻雜二氧化舒層上。
16、 如權(quán)利要求15戶腿的方法，其中，戶腿一個或多個半導(dǎo)體光電檢觀螺陣 列芯片的每一個都包括在InP中制成的一個或多個光電檢測器二極管。
17、 如權(quán)利要求15戶脫的方法，其中戶脫光解飾器包括陣列波導(dǎo)光柵。
18、 如權(quán)利要求15所述的方法，其中所述形成一個或多個反射結(jié)構(gòu)的步驟包括在所述二氧化硅層的第一區(qū)域中形成凹槽區(qū)域，所述凹槽區(qū)域包括第一表面 和第1面，所述第一表面端接所述多，出波導(dǎo)的相應(yīng)一個，所述第1面與 該輸出波導(dǎo)分隔開并且相對于m出波導(dǎo)以大致45。角安乾以及艦金屬層涂夷鵬第1面。
19、 如權(quán)利要求15戶，的方法，其中所述形成一個或多個g結(jié)構(gòu)包括對所 述多錫出波導(dǎo)中的一個或多1^'j作大致45。的切口以形成會,進行全內(nèi)反射的戶;f^波導(dǎo)的端接表面。
20、 如權(quán)利要求15 j M的方法，其中{頓表面安^法執(zhí)行戶腿將一個或多 個半導(dǎo)體光電檢測器陣列芯片安^^腿化鶴上的步驟。
21、 如權(quán)利要求15戶腿的方法，其中1頓表面安^1程中的金屬焊^^行所 述將一個或多個半導(dǎo)體光電檢測器陣列芯片安^^腐1化硅層上的步驟。
22、 如權(quán)利要求15戶腿的方法，其中戶腿支撐部件包括離調(diào)整部件，戶脫 ^^調(diào)整部件包括熱電制冷器(TEC) M電熱器。
全文摘要
本發(fā)明公開一種集成DWDM接收機裝置，包括支撐部件和位于支撐部件上面的硅基二氧化硅襯底。襯底包括位于硅層上面的二氧化硅層并且包括第一表面區(qū)域和第二表面區(qū)域。將光解復(fù)用器安裝在所述第一表面區(qū)域下方的所述二氧化硅層內(nèi)并且位于所述硅層上面。所述光解復(fù)用器包括多個輸出波導(dǎo)和至少一個輸入波導(dǎo)。所述接收機裝置包括位于所述第二表面區(qū)域下方的二氧化硅層中的一個或多個反射結(jié)構(gòu)。所述反射結(jié)構(gòu)的每一個都光學(xué)耦合到相應(yīng)的輸出波導(dǎo)。該接收機裝置還包括位于所述硅基二氧化硅襯底的所述第二表面區(qū)域上面的一個或多個半導(dǎo)體光電檢測器陣列芯片。所述一個或多個光電檢測器陣列芯片的每一個都包括光學(xué)耦合到相應(yīng)的反射結(jié)構(gòu)的一個或多個光電檢測器。
文檔編號H04B10/06GK101517937SQ200780034879
公開日2009年8月26日 申請日期2007年10月11日 優(yōu)先權(quán)日2006年10月11日
發(fā)明者白聿生 申請人:華為技術(shù)有限公司