集成光子器件的制作方法

专利名称：集成光子器件的制作方法
相关申请的参照本申请要求2004年1月20日提交的美国临时专利申请No.60/537,248和2004年10月14日提交的美国临时专利申请No.60/618,134的权益，其公开内容结合在此作为参考。
背景技术：
本发明一般涉及光子器件，尤其涉及单片集成的发射和接收光子器件及其制造方法。
例如结合或使用无源光学网络(PON)的许多光学系统需要将单根光纤同时用于以多个波长发送和接收信息。过去，这种性能很难实现，特别是按成本有效的方式，将全部访问单根光纤的多个分散的光子器件的组合表现出使这种结构太过昂贵的制造问题。PON系统的市场对价格极其灵敏，这导致这种网络的被高度期望的较宽范围的功能未能在经济上可行。其它光学系统中的多个光子器件的使用也遇到类似的困难，诸如高清晰度DVD，即使在这种应用中，通过使用分散的光子器件不能容易地获得所需的高级功能。
发明概述根据本发明的一个方面，固态光接收和光发射光子器件被单片地集成于共用基片上，以提供单个芯片表面上的多个光学功能。用于提供双向光子操作的这些器件的集成通过多层外延得到优化，其中激光器和检测器可制造于一芯片上的分开台面上，以提供激光器和检测器同单个光纤的高效耦合。根据本发明的另一方面，多个光发射器和多个光检测器制造于单个芯片上以允许多个发射器和多个检测器同单个光纤的耦合。发射器可以是芯片表面上制造的表面发射器件，诸如2004年10月5日提交的美国申请No.10/958,069或2004年10月14日提交的申请No.10/963,739中所述的那些，其整体结合在此作为参考，或者可以是一芯片上制造的边缘发射激光器，诸如美国专利No.4,851,368或IEEE Journal of QuantumElectronics、卷8、1227-1231页，1992年5月中所述的那些，其中激光器输出耦合到光纤。检测器也可制造于同一芯片上，并可以是与同一光纤耦合的表面或边缘接收器件，用以接收来自光纤的光信号。在本发明的较佳形式中，每个激光器都以不同的波长发光且每个检测器都以与发射光的波长不同的波长接收光。
简要地，本发明结合了同一芯片上制造的激光器发射器和光电检测器，其中一个或多个半导体检测器结构外延地沉积于基片上的重叠层中，且半导体发射器结构被外延地沉积于顶部检测器结构上。这些结构被蚀刻以形成结合了表面或边缘发射激光器的一个或多个发射器台面，用以将发射光引导到光纤，并形成结合了表面或边缘接收检测器的一个或多个检测器台面，用以接收来自光纤的光。如需要，反射器、偏转器、棱镜、光栅或其它衍射元件和/或透镜也可整体地制造于基片上或位于与该芯片相邻之处，以引导发射光或接收光。
在本发明的一种形式中，单片集成的光子芯片包括承载半导体检测器外延结构的基片，其中半导体激光器结构使用已知沉积技术外延地沉积于检测器结构上。通过蚀刻在发射器结构中制造表面发射激光器，并用通过蚀刻穿过检测器结构到达基片形成的沟槽包围该表面发射激光器。通过蚀刻掉覆盖的激光器结构，暴露邻近激光器的检测器结构的表面，以形成包围或基本包围激光器的检测器接收器表面并通过沟槽与之隔开，从而激光器和检测器形成共用基片上的分开台面。激光器表面上的金属层提供了用于施加合适偏压的电接触，以使激光器结构产生已知波长的激光。表面发射激光器用作光源，将光束向上引导通过外部透镜到达外部光学器件，诸如单个光纤。光纤也可将第二波长的光引向芯片，其中该接收光穿过透镜。由于接收光的波长与激光器发射的光的波长不同，接收光将不被聚焦回激光器，而是将由透镜引向包围激光器源的区域，在这里它被检测器结构接收。
在本发明的另一实施例中，单片集成芯片包括两个重叠的外延沉积的检测器结构，其中单个发射器层重叠于顶部检测器结构上。表面发射激光器通过蚀刻制造于该芯片上的激光器结构中的台面上，并通过沟槽与包围的检测器台面分开。随后，将激光器结构从包围的双结构检测器台面的表面上去除。可激励该激光器以发出第一波长的光，该光可如上所述地通过透镜引向光纤。但在该实施例中，两个检测器结构能分别接收第二和第三波长的光。在表面发射激光器的端部和侧部周围设置检测器台面以基本包围激光器的发射器端优化了激光器和检测器同诸如光纤的单个输入/输出器件的双向耦合。
在本发明的又一实施例中，多个表面发射激光器可并排制造于芯片的激光器结构中的各个台面上，其中阵列中的每个激光器都发出不同波长的光。按类似的方式，多个个别的检测器可并排制造于检测器结构中的各个台面上，其中每个检测器都能接收一不同波长的光。如需要，发射器和检测器可通过诸如棱镜的外部衍射元件和合适的透镜光耦合到单个光纤。
边缘发射激光器以及表面接收或边缘接收检测器也可用于本发明的单片集成的双向光子器件的制造。在一个这种实施例中，边缘发射激光器制造于激光器结构中的一台面上且反射器制造于例如邻近激光器退出面的激光器结构中的芯片上，以垂直向上引导第一波长的发射光。反射器可结合平坦的或弯曲的反射器表面以通过外部透镜将光向上引导到诸如光纤的输入/输出器件。反射器由与激光台面分开的台面上的暴露的表面接收检测器结构包围，该表面接收检测器结构接收来自光纤的第二波长的光。在另一实施例中，反射器表面包括二向色涂层，它反射第一波长的激光并经由反射器主体通过第二波长的接收光到达下面的检测器结构。
多个边缘发射激光器可制造于芯片上的激光器结构阵列中，以借助诸如棱镜或光栅的衍射元件将相应波长的光引向外部光纤。该阵列也可包括检测器结构中的分开台面上制造的多个端部接收检测器，它们被排列成接收来自光纤的不同频率的光，从而提供了根据本发明的激光器和检测器通道的单片集成阵列。
附图概述本发明的前述和附加的目的、特点和优点将通过其较佳实施例的以下详细描述并结合附图而变得显而易见，附图中

图1示出了包括一个基片上的激光器结构和检测器结构的双层外延芯片结构。
图2示出了根据本发明第一实施例的包括图1的芯片的激光器结构中制造的表面发射激光器和检测器结构中制造的表面接收检测器的单片集成的光子器件的侧视图。
图3是图2器件的俯视图。
图4示出了包括一个基片上的一个激光器结构和两个检测器结构的三层外延芯片结构。
图5是根据本发明另一实施例的包括图4的芯片的激光器结构中制造的表面发射激光器和检测器结构中制造的两个表面接收检测器的单片集成的光子器件的侧视图。
图6是根据本发明另一实施例的在共用芯片上相应的激光器和检测器结构中结合了表面发射激光器阵列和表面接收检测器阵列的单片集成光子器件的俯视图。
图7是与用于将芯片上的激光器和检测器光耦合到光纤的外部棱镜和透镜组合的图6器件的侧视图。
图8是根据本发明另一实施例的结合了图1的芯片的激光器结构中制造的边缘发射激光器和检测器结构中制造的表面接收检测器并结合了发射光的偏转器的单片集成的光子器件的侧视图。
图9是结合了具有弯曲表面的偏转器的图8的器件的修改形式的侧视图。
图10是图9的器件的俯视图。
图11是图8的光子器件的修改形式的侧视图，其中偏转器包括二向色涂层，它反射激光器发出的光并通过经由偏转器主体的接收光到下面的检测器结构。
图12是图11的器件的俯视图。
图13是用于图11的器件的二向色滤光器示例的反射特性的曲线图。
图14是结合了通过棱镜与外部光纤耦合的边缘发射激光器和边缘接收检测器的阵列的单片集成的光子器件的俯视图。
图15是结合了借助光栅与外部光纤耦合的边缘发射激光器和边缘接收检测器的阵列的单片集成的光子器件的俯视图。
较佳实施例的描述现转到本发明的更具体的描述，图1中示出了双层外延芯片10，它在基片16上结合了相互叠加的第一和第二外延结构12和14。第一结构12是按常规方式在基片上外延沉积的半导体材料，用以形成对选定波段的光灵敏的光电检测器。第二结构14是同样按常规方式在第一基片12上外延沉积的另一种半导体材料，且通过它可以制造激光器。
基片16上的结构例如可由适当掺杂类型的III-V化合物或其合金构成。层12可以是通过诸如有机金属化学汽相沉积(MOCVD)或分子束外延(MBE)等外延沉积工艺沉积的一连串层。通常，这些层可在InP基片上包括以下层p型掺杂的InP缓冲层、p型掺杂的InGaAs p-接触层、p型掺杂的InP过渡层、未掺杂的InGaAs检测层、n型掺杂的InP层以及n型掺杂的InGaAs n-接触层。
第二结构14也可以是通过MOCVD或MBE工艺在结构12的顶部表面上沉积的一连串层，以形成结合活性区的光学腔。尽管根据本发明可以制造其它类型的激光学腔，但为简便起见，这里按照脊状(ridge)激光器描述本发明。通常对于固态脊状激光器，结构14包括由诸如InP等与中心活性区中所使用的半导体材料相比的低指数半导体材料构成的上下包层区，中心活性区中所使用的材料可用InAllnGaAs基的量子阱和势垒构成。除了p型掺杂的InGaAs接触层外，可在基片14的顶部上形成InGaAsP的过渡层以提供与基片14上沉积的顶部金属层的电阻接触，以便将器件连接到偏压源。
结构12和14可共享某些沉积层，使得这些结构之间的界面相互共用。所述层允许结构12中制造高度灵敏的检测器(诸如将在特定波长范围或波段中工作的p-i-n检测器和雪崩光电检测器)以及在结构14中制造能以选定波长发光的表面或边缘发射的激光器。
在本发明的第一实施例中，如图2和3所示，单片光电器件或芯片20结合了在芯片10的各结构12和14中的分开台面上制造的整体激光器22和整体检测器24。在结构14中通过常规的掩模和蚀刻技术形成激光器22，以生产例如具有顶部表面26、台面侧壁28和30以及第一和第二端32和34的细长的水平脊型光学腔。在第一端32处形成成角的全内反射面35，以将激光器中传播的输出光向上引导通过顶部发射表面离开上述腔，同时通过垂直的全内反射面形成腔的第二端34，以允许在光学腔中产生激光。通过相对于顶部表面26以45°或接近45°的角度向下并向内蚀刻结构14来制造端部32处的成角面35，并使得光学腔中生成的光在与表面26以及水平激光器中活性材料的平面36基本垂直的方向发射，发射光束在箭头37所指示的方向上向上行进。输出光束的限制一般由箭头38指示。在该结构中，激光器22和光电检测器24相互电隔离且光隔离。光隔离通过在激光器或检测器上结合吸收或阻挡层得以改进。合适带隙的半导体可被结合作为检测器外延中的附加顶层，以高度吸收一种波长同时允许其它波长的光通过。下面具有电介质层的金属层可用于在某些位置阻挡来自激光器的杂散或不需要的辐射。
在激光器的第二端34处，以与激光器腔的纵轴成90°角形成端面。邻近于激光器的该端的是监控光电检测器(MPD)40，它通过掩模和蚀刻形成于激光器外延结构14中。激光器光学腔22被掩模化并蚀刻以形成在结构14中活性区36上并在端部32和34之间延伸的脊部42，其中如图3中的44处所示，该脊部在激光器的发射器端处变宽以提供成角面35上的打开区域，从而允许发射光束37(可以是圆形或椭圆)离开光学腔而没有畸变。脊部的顶部用电金属化材料46涂布，以允许通过合适的偏压来激励激光器。该金属化材料通常涂布于激光器结构的顶层上，它可以是诸如InGaAs等允许与金属化层的电阻接触的低带隙半导体。如需要，孔48可形成于结构14的顶层或若干层中，以去除可能吸收发射光的材料。
作为形成激光器22的掩模和蚀刻过程的一部分，制造检测器24。如图所示，去除在激光器12周围覆盖检测器结构12的那部分结构14，以暴露检测器结构的顶表面50。在直接包围激光器22的区域中进一步蚀刻结构12以形成使激光器与检测器分开的沟槽52。沟槽向下延伸，并优选延伸一较短距离进入基片12以产生分开的激光器和检测器台面。可通过去除层12的一部分进一步使检测器成形以形成由沟槽52限定的检测器台面，如图2和3所示。
从光子器件20输出的光可借助透镜62耦合到外部输入/输出设备，诸如光纤60。由于色差，这种透镜将聚焦特定波长的光，而不聚焦不同波长的光。这种能力在本发明中用于使得激光器22产生的输出光37(例如可以是波长1310nm的光束)被聚焦于光纤60的端部，如箭头64所指示的。波长与该输出光不同的输入光66(例如1490nm且从光纤60接收)被引导到透镜62，如箭头64所示。由于其波长，该接收光不由透镜62紧密聚焦，如光束限制箭头70所指示的。结果，输入光未被聚焦于激光器22的发射器端，而是散开并击向区域72中的检测器50，如图3中的虚线所示的。激光器和检测器台面的优选设计将激光器的发射器区基本定位于检测器50的中心。如果输入光66与输出光37的波长基本相同(例如都约为1310nm)且在激光器和光纤之间通过透镜的耦合中有失配，检测器50中的光检测是可能的。激光器和检测器之间的光隔离通过在检测器结构顶上结合带隙与大于1310nm且小于1490nm的波长相对应的吸收半导体层而得到改进。该吸收层被选为带隙对应于1440nm的InGaAsP。该吸收层吸收不需要的1310nm光，同时允许1490nm通过到达检测器用于检测。
图4示出了本发明的第二实施例，其中芯片78包括制造于基片86上的三个外延结构，即检测器80和82以及激光器84。这些半导体结构可共享共用层以便于器件的制造。例如，高度掺杂的半导体层可被引入检测器层80和82之间以提供接地平面，从而改善电气隔离和高速性能。
如图5所示的单片集成的光子器件90可通过芯片78按照以上相对于图2和3的器件所述的方式制造。在这种情况中，通过掩模和蚀刻在激光器结构84中制造激光器92，其中所述蚀刻形成一类似于图3的沟槽52的沟槽，它向下延伸通过检测器结构80和82到达基片86的顶部，使得激光器和周围的检测器位于分开的台面上。蚀刻激光器以形成成角面94，它反射在激光器中向上传播并离开激光器的光。具有由箭头98限定的限制的发射光束96被向上引导到透镜100，它将该光聚焦于诸如光纤的输入/输出器件102，如箭头104所指示的。
通过蚀刻从检测器结构82的顶表面110上去除激光器结构84，以将表面接收的检测器层80和82暴露给由光子器件90从光纤102接收的光束114。该接收光的波长与发射光束96的不同，因此由透镜100引导到检测器表面110上，如箭头114所示并相对于图2和3所述的。检测器结构82响应于该光束的波长以借助与检测器82相连的电极产生合适的输出。此外，光子器件90可响应于再一波长的第二输入光束116，它由透镜100引导到检测器结构82的顶表面110上，如箭头116所指示的。检测器结构82不响应于该光束，且该光通过它。如箭头116所示的，下面的检测器结构80接收该光束并响应于它在以合适电极(未示出)上产生相应的输出。
可称作互扰消除装置(triplexer)的光子器件90可发射波长在1310nm±40nm范围内的光，同时可选择检测器层的带隙以使检测器80接收范围在1550nm±10nm内的光，且检测器82接收范围1490nm±10nm内的光。为此，检测器82的带隙被选择为检测低于1520nm的光，以使波长更长的光通过它到达下面的检测器结构80。检测器结构80可以是宽带检测器或其带隙被优化为接收波长在1580nm以下的光的检测器。
虽然上述实施例示出了单个激光发射器位置以及包围该激光发射器的单个检测器位置，但显然本发明的集成光子器件可在单个芯片上结合多个激光器位置和多个检测器位置，例如如图6的俯视图所示。在该图中，光子芯片130结合了如上所述在一外延激光器结构中制造的表面发射激光器的阵列132，诸如激光器134、136、138和14。激光器可被示作形成一般平行的光发射通道，尽管可以使用其它芯片架构设计。较佳地，如图7所示，为方便将它们的输出光束向上引导到共用输入/输出光纤150，激光器的发射器表面142、144、146和148分别借助合适的外部光学器件(诸如棱镜152以及透镜154和155)组合在一起。
芯片130可包括在每个激光器的发射端周围制造的表面接收检测器用以按以上相对于图1-5所述的方式从光纤150接收光。或者如图6所示，表面接收检测器162、164、166和168的阵列160可设置于与发射器相邻的位置并为方便从输入/输出光纤150接收输入光而被组合。此外，芯片的表面架构可与图中所示的不同。
如图所示，可提供MPD器件用于监控每个激光器，如172、174、176和178处所示的，且如需要可按已知方式在芯片130的表面上提供合适的焊接区180和接地线182。如本发明的先前的实施例中，激光器132在第一外延结构中制造，而检测器在基片上的第二外延结构中制造。阵列132中的每个激光器可发出不同波段的光；例如表面发射激光器134、136和140可分别发出波长1470nm、1490nm、1510nm和1530nm的光。类似地，检测器162、164、166和168例如可分别检测1550nm、1570nm、1590nm和1610nm波段的光。
为在若干激光器之间具有较大的波长变化，例如用于诸如通道间隔约20nm的粗波分复用(CWDM)的应用中，作为上述第一或顶部外延结构的激光器结构的活性区需要修改其带隙以允许为激光器阵列制造合适波长的激光器。这可以通过用于形成第一外延结构的许多已知工艺之一完成；例如通过无杂质空位扩展或通过多外延沉积。
本发明的单片集成的发射器和检测器还可按图8-15所示的方式被制造为具有表面接收检测器的边缘发射激光器(EEL)，现对其进行参考。如图8的侧视图所示，激光器/检测器芯片200包括边缘发射激光器202，它例如可以是外延激光器结构204中制造的Fabry-Perot(FP)激光器，以及在基片210的外延检测器结构208中制造的表面接收检测器206。这些结构通过上述掩模和蚀刻技术形成，区别在于反射基本元件212设置于邻近于激光器202的发射器面214并与其对准但相互隔开。
元件212可包括在其活性区处与激光器202的光轴218对准的平反射表面216，如图8所示，或者可以包括弯曲表面220，如图9所示。激光器202发出的光束230由表面216或由表面220偏转通过合适的外部光学器件，诸如透镜232，到达诸如光纤234的输入/输出器件。基本元件212以及表面216和220可通过对半导体激光器和检测器结构的光刻和蚀刻进行制造。如图10所示，按以上相对于图1-5所述的方式，通过蚀刻使检测器结构成形以包围基本元件212，以使来自光纤234的接收光244由透镜232引导到虚线246所指示的区域中的检测器的表面上。
或者，可经由升高(lift-off)工艺通过例如硅的电子束沉积制造基本元件212，在检测器206顶上提供了方便的结构用于在与芯片表面垂直的方向上反射EEL 202的输出。
如图11和12示出了另一替代方案，其中边缘发射激光器250与表面接收检测器252集成于基片254上，其中反射基本元件256安装于检测器的表面上或定位于其上方。基本元件256包括平坦或弯曲的表面260以及表面260上的二向色滤光器262。滤光器可以是表面260上的多层涂层，它可被设计为反射一个波段并允许另一波段通过。例如，从激光器250的面266发射的光束264(其波段为1310nm±40nm(且基本是s偏振的)并以45°的角度引导到滤光器262上)将被几乎完全向上反射通过外部光学器件266到达诸如光纤268的输入/输出器件。可具有波段1490nm±10nm的输入光270也以45°的角度引导到滤光器262，但其波长几乎完全被透射通过滤光器到下面的检测器252。如图12的俯视图所示，接收光270被引导到虚线272内的检测器，包括了基本元件256下面的区域，以提供更大的检测面积且从而提供了对接收光的更大灵敏度。
图13中通过曲线280和282示出了典型二向色滤光器的反射与波长行为之间的关系。在这种情况中，基本元件是InP且外部媒介是空气，且九个层被用于使用常规设计技术制造滤光器。
图14和15示出了在具有诸如透镜和棱镜的片载光学元件的芯片上集成的边缘发射激光器和边缘接收检测器的阵列。图14中，边缘发射激光器的阵列290和边缘接收检测器的阵列292制造于共用基片上的各自外延激光器和检测器结构中。利用美国专利No.6,653,244所述的工艺，片载透镜294和296以及棱镜298被制造为与阵列290和292中的激光器和检测器的光轴对准，以将从激光器发出的光300引导到光纤302。光学元件类似地将来自光纤302的接收光304引导到阵列292的检测器。或者，用片载光栅306取代片载棱镜298，以允许密集间隔的波长的更大分散度，如图15所示。通过修改芯片的架构，用于不同光波长的密集间隔激光器通道的其它阵列可形成于同一第一外延结构上。
虽然按照较佳实施例说明了本发明，但可以理解，可进行各种变型和修改而不背离如以下权利要求书中所述的其真实的精神和范围。
权利要求
1.一种光子器件，包括基片；所述基片上的相互重叠的至少第一和第二外延结构；在所述第一外延结构中制造的至少第一蚀刻面光子元件；以及在所述第二外延结构中制造的至少第二光子元件。
2.如权利要求1所述的器件，其特征在于，所述第一蚀刻面光子元件是具有发射器端的至少一个激光器。
3.如权利要求2所述的器件，其特征在于，所述蚀刻面以约45°的角度位于所述激光器的所述发射器端，以提供一表面发射激光器。
4.如权利要求1所述的器件，其特征在于，所述第二光子元件是至少一个光学检测器。
5.如权利要求4所述的器件，其特征在于，所述第一光子元件是具有发射端的至少一个激光器。
6.如权利要求5所述的器件，其特征在于，所述检测器基本包围所述激光器的发射器端。
7.如权利要求4所述的器件，其特征在于，所述检测器是p-i-n二极管。
8.如权利要求4所述的器件，其特征在于，所述检测器是雪崩光电检测器。
9.如权利要求5所述的器件，其特征在于，所述激光器被制造为发射第一波长的光，且所述检测器被制造为检测第二波长的光。
10.如权利要求9所述的器件，其特征在于，所述激光器是表面发射激光器。
11.如权利要求9所述的器件，其特征在于，所述激光器和所述检测器在所述基片上的分开的台面上。
12.如权利要求3所述的器件，其特征在于，还包括用于将从所述激光器发射的光耦合到光纤的外部光学元件。
13.如权利要求12所述的器件，其特征在于，所述外部光学元件包括用于将从所述激光器发出的光引导到所述光纤的透镜。
14.如权利要求10所述的器件，其特征在于，还包括被优化为将所述第一波长的光聚焦于外部光学器件上的外部透镜，且所述透镜将从所述外部光学器件接收的所述第二波长的光耦合到所述检测器。
15.如权利要求2所述的器件，其特征在于，所述激光器是被制造为以第一波长发射光的边缘发射激光器，所述第二光子元件是被制造为以第二波长检测光的检测器，其中所述激光器和所述检测器位于所述基片上的分开的台面上。
16.如权利要求15所述的器件，其特征在于，还包括与所述激光器对准的所述基片上的光学元件，用以将从所述激光器发出的光耦合到外部光学器件。
17.如权利要求16所述的器件，其特征在于，所述光学元件是透镜。
18.如权利要求16所述的器件，其特征在于，所述光学元件是衍射元件。
19.如权利要求16所述的器件，其特征在于，所述光学元件是反射器。
20.如权利要求16所述的器件，其特征在于，所述外部光学器件包括用于将发射光引导到光纤的透镜。
21.如权利要求20所述的器件，其特征在于，所述透镜被优化为将所述发射光耦合到所述光纤，所述透镜将从所述光纤接收的第二波长的光耦合到所述检测器。
22.如权利要求21所述的器件，其特征在于，所述光学元件是所述基片上用于将所述激光器发射的光偏转到所述透镜的反射器，所述反射器被定位于所述检测器上以允许检测通过所述透镜从所述光纤接收的所述第二波长的光。
23.如权利要求21所述的器件，其特征在于，所述光学元件是二向色滤光器，用于将所述激光器发射的光偏转到所述透镜并用于透射通过所述透镜从所述光纤接收的所述第二波长的光。
24.如权利要求1所述的器件，其特征在于，还包括所述基片上的至少第三外延结构，所述外延结构在所述基片上以多层叠加，其中在所述第三结构中制造第三光子元件。
25.如权利要求24所述的器件，其特征在于，所述第一光子元件是被制造成发射第一波长的光的激光器，所述第二光子元件是被制造为检测第二波长的光的检测器，所述第三元件是被制造为检测第三波长的光的检测器。
26.如权利要求24所述的器件，其特征在于，所述第一光子元件位于所述基片上的第一台面上，所述第二和第三光子元件位于所述基片上的第二台面上。
27.如权利要求26所述的器件，其特征在于，所述激光器是表面发射激光器。
28.如权利要求26所述的器件，其特征在于，所述激光器是边缘发射激光器。
29.如权利要求1所述的器件，其特征在于，所述第一光子元件包括激光器阵列。
30.如权利要求29所述的器件，其特征在于，所述第二光子元件包括检测器阵列，其中每个激光器都发射不同波段的光，且每个检测器都检测波段与所述发射光的波段不同的接收光。
31.如权利要求30所述的器件，其特征在于，还包括所述基片上的光学元件，用于将发射光耦合到外部光纤并用于将从所述光纤接收的光耦合到所述检测器。
32.如权利要求1所述的器件，其特征在于，所述第一和第二光子元件被光隔离。
33.如权利要求1所述的器件，其特征在于，所述第一和第二光子元件被电隔离。
34.如权利要求1所述的器件，其特征在于，所述第一和第二元件位于所述基片上的分开台面上。
35.一种在单个芯片上制造用于双向光子操作的集成的激光器和检测器器件的方法，包括提供一基片上重叠的第一和第二外延结构；在所述第一结构中制造至少一个用于发射第一波长的光的激光器；在所述第二结构中制造至少一个用于接收和检测第二波长的光的检测器；将所述发射光耦合到外部光学器件；以及将来自所述外部光学器件的接收光耦合到所述检测器。
36.如权利要求35所述的方法，其特征在于，制造所述至少一个激光器包括制造激光器阵列，每个都发射不同波长的光，以及其中制造所述至少一个检测器包括制造用于接收波长不同于所述发射波长的光的检测器阵列。
37.如权利要求1所述的器件，其特征在于，还包括所述第二光子器件上的基部。
38.如权利要求37所述的器件，其特征在于，所述基部由硅构成。
39.如权利要求37所述的器件，其特征在于，所述基部由所述第一外延结构构成。
40.如权利要求37所述的器件，其特征在于，还包括光学涂层形成的所述基部。
41.如权利要求40所述的器件，其特征在于，所述涂层提供了二向色滤光器。
全文摘要
集成于单个芯片(20)的相应外延层上的激光器(22)和检测器(24)与片载和/或外部光学器件(62)协作以将所述激光器发出的第一波长的光耦合到单个外部器件，诸如光纤(60)，并同时将从所述外部器件接收的不同波长的光耦合到检测器以提供双向光子操作。多个激光器和检测器可集成于该芯片上以提供多个双向通道。
文档编号H01L21/00GK1910735SQ200580002711
公开日2007年2月7日 申请日期2005年1月19日 优先权日2004年1月20日
发明者A·A·贝法, M·R·格林, A·T·谢里默尔 申请人:宾奥普迪克斯股份有限公司