光学功能集成单元及其制造方法
【技术领域】
[0001]本发明涉及一种光学功能集成单元及其制造方法。
【背景技术】
[0002]随着宽带时代的发展，继续引入可使用多个光学波长进行通信的WDW(波分复用)传输系统。近来，普遍应用可通过多路复用数十个光学波长实现更高速传输的DWDM(密集波分复用)装置。
[0003]因此，在WDM传输系统中，需要对应于各波长的光源，并且所需光源的数量根据高度多路复用而急剧增加。另外，近来，继续研宄将在各节点分插任意波长的ROADAM(可重配置光分插复用器)商业化。通过波长多路复用得到的传输能力可扩展，另外，可通过在引入ROADM系统的情况下改变波长来实现光路切换。因此，光学网络的自由度极度增大。
[0004]在单轴模式下振荡的分布反馈激光二极管(下文中，被称为DFB-LD)从其过去的可使用性和高可靠性的方面看被用作WDM传输系统的光源。大约30nm深的衍射光栅形成在DFB-LD中的谐振器的整个区域上并且可以得到稳定的单轴模式振荡，该单轴模式振荡的波长对应于衍射光栅的周期与等效折射率两倍的乘积。
[0005]然而，DFB-LD不可在密集振荡波长范围内调谐，而DFB-LD可得到稳定的单轴模式振荡。因此，DFB-LD的不同之处仅在于ITU (国际电信联盟)网络中的每个使用DFB-LD构造WDM传输系统的波长。也就是说，各波长需要使用不同的DFB-LD，因此，存货控制成本增加并且对应故障需要保持过量的库存。另外，在光路随波长改变的ROADM中，波长可调宽度限于大约3nm，S卩，当使用通用DFB-LD时能随温度变化而变化的波长范围。结果，难以利用明确使用波长资源的ROADM的优点来构造光学网络。
[0006]已经针对可调谐激光器进行了研宄，以克服现有DFB-LD中包括的这种问题并且在宽波长范围内实现单轴模式振荡。可调谐激光器通常被分类为两种类型，包括其中在同一装置中引入波长可调谐结构和激光谐振器的类型和其中在装置外部引入波长可调谐结构的类型。
[0007]在波长可调谐结构和激光谐振器被引入同一装置的前一种可调谐激光器中，在同一装置中分别设置发光区域和分布反射区域。例如，已知DFB-LD(分布布拉格反射器激光二极管)是这种类型的可调谐激光器。另外，已知其中发光区夹在衍射光栅之间的取样光栅DBR-LD和SSG (超结构光栅)DBR-LD，在DBR-LD中所述衍射光栅的衍射光栅周期是周期性变化的。尽管DBR-LD的波长可调谐范围限于大约1nm的最大值，但在取样光栅DBR-LD中，10nm上进行的波长可调谐操作和在40nm进行的半连续波长可调谐操作是通过熟练地使用作为本结构中的特征的游标效应来实现的。
[0008]提出了其中衍射光栅设置在装置外部并且通过精确调节衍射光栅的角度和距离进行波长可调谐操作的系统作为其中在装置外部引入波长可调谐结构的后一种可调谐激光器。
[0009]另外，作为另一个示例，提出了其中光学谐振器由上面形成有外部谐振器的PLC (平面波导光路)组成并且LD (激光二极管)或SOA (半导体光学放大器)直接安装在PLC上的结构(例如，PTL1)。在可调谐激光器中，提供将SOA例如安装在PLC上的阶梯。在这个阶梯部分中设置S0A。因此，SOA的活性层和PLC的波导处于能够对准的位置关系。
[0010]引用列表
[0011]专利文献
[0012]PTLl:日本未经审查的专利申请公开N0.2007-309987
【发明内容】
[0013]技术问题
[0014]然而，发明人已经发现了上述可调谐激光器中的下述问题。当使用包括硅波导的光子器件时，相对于空气的非反射涂层需要被施加于端面，以便致使硅波导的端面部分是非反射端。然而，如上所述，当在光子器件中设置该阶梯时，波导的端部部分的位置从光子器件的端面撤回。
[0015]因此，当尝试例如通过真空气相淀积方法从光子器件的端面的一侧形成涂层时，涂层材料的气相受到干扰并且不能够在硅波导的端部部分上提供平坦和耐久的涂层。因此，在形成阶梯的该结构中，不可通过使用包括硅波导的光子器件来构造可调谐激光器。
[0016]本发明是针对上述情形进行的，本发明的目的是提供其中可容易地集成有源光学器件和包括硅波导的无源光学器件的光学功能集成单元及其制造方法。
[0017]技术方案
[0018]本发明的一方面是一种光学功能集成单元，所述光学功能集成单元包括:安装基板；第一底座和第二底座，其设置在所述安装基板上；有源光学器件，其安装在所述第一底座上并且从活性层输出光；以及无源光学器件，其安装在所述第二底座上。所述无源光学器件包括硅波导，从所述有源光学器件输出的光被引导通过所述硅波导。
[0019]本发明的一个方面是一种用于制造光学功能集成单元的方法，所述方法包括:在所述安装基板上，形成第一底座和第二底座；在所述第一底座上安装有源光学器件，所述有源光学器件从活性层输出光；以及在所述第一底座上安装无源光学器件，所述无源光学器件包括从所述有源光学器件输出的光被引导到的硅波导。
[0020]有益效果
[0021]根据本发明，可以提供可容易地集成有源光学器件和包括硅波导的无源光学器件光学功能集成单元及其制造方法。
【附图说明】
[0022]图1是示意性示出根据第一实施例的光学功能集成单元100的构造的顶视图；
[0023]图2是示意性示出沿着图1的I1-1I线的光学功能集成单元100的截面构造的截面图；
[0024]图3是示意性示出光子器件2的构造的顶视图；
[0025]图4是示意性示出沿着图1的IV-1V线的光学功能集成单元100的截面构造的截面图；
[0026]图5是示意性示出沿着图1的V-V线的光学功能集成单元100的截面构造的截面图；
[0027]图6是示意性示出根据第二实施例的光学功能集成单元200的构造的顶视图；
[0028]图7是示意性示出光子器件8的构造的顶视图；
[0029]图8是示意性示出根据第三实施例的光学功能集成单元300的构造的顶视图；
[0030]图9是示意性示出光子器件9的构造的顶视图；
[0031]图10是示意性示出端面95附近的光子器件9的构造的放大顶视图；以及
[0032]图11是示意性示出沿着图10的X1-XI线的连接部分93附近的截面构造的放大截面图。
【具体实施方式】
[0033]以下，将参照附图描述本发明的示例性实施例。在整个附图中，用相同的附图标记表示相同的组件，并且根据需要省略重复说明。
[0034]第一实施例
[0035]首先，将要描述根据第一实施例的光学功能集成单元100。图1是示意性示出根据第一实施例的光学功能集成单元100的构造的顶视图。在这个实施例中，将要描述其中光学功能集成单元100被构造为波长可调谐激光器的示例。光学功能集成单元100包括半导体光学放大器1、光子器件2、安装基板3、底座4和5。注意的是，光子器件2以其上表面面向安装基板3的方式安装。底座4和5被分别称为第一底座和第二底座。
[0036]半导体光学放大器I和光子器件2在其波导彼此对准的条件下安装在安装基板3上。在这种情况下，以亚微米的间隙(等于或小于Iym)来安装半导体光学放大器I和光子器件2。注意的是，为了简化附图，在图1中的半导体光学放大器I和光子器件2之间插入可视间隙。同样的情况应该应用于下面的附图。
[0037]半导体光学放大器I是输出光的有源光学器件(例如，半导体激光二极管)的示例。图2是示意性示出沿着图1的I1-1I线的光学功能集成单元100的截面构造的截面图。半导体光学放大器I包括半导体衬底11、活性层12、覆盖层13和非反射涂层15。活性层12形成在半导体衬底11上。活性层12被覆盖层13掩埋。非反射涂层15形成在活性层12的端面14的侧端上。非反射涂层15形成为相对于空气或折射率匹配凝胶的非反射涂层。非反射涂层15被称为第一非反射膜。注意的是，诸如接触层、电极等的其它物形成在覆盖层13上，然而，将在省略这些的情况下描述本实施例。
[0038]图3是示意性示出光子器件2的构造的顶视图。也就是说，图3代表当从安装基板3的一侧观察光子器件2时光子器件2的构造。在本实施例中，光子器件2是通过使用硅(Si)构成的无源光学器件和包括波长调谐功能的外部调谐器。可通过Si工艺(例如，CMOS (互补型金属氧化物半导体)工艺等)制作光子器件2。
[0039]光子器件2包括形成在衬底20上的两个环形谐振器21和22、环形镜23、电极24和25、硅波导26A至26C和非反射涂层28。注意的是，环形谐振器21和22被分别称为第一环形谐振器和第二环形谐振器。非反射涂层28被称为第二非反射膜。电极24和25被分别称为第一电极和第二电极。衬底20被构造为例如硅衬底或SOI (绝缘体上硅)衬底。
[0040]可通过窄