包括光学连接到硅波导的激光器的光子器件及制造方法与流程

本发明涉及光电子器件和光子器件领域。

更具体地，本发明的技术方案是一种光子器件，该光子器件包括用于容纳若干硅光子部件的波导和包括能够发射光的增益介质的混合硅基激光器。

背景技术：

对混合光子器件的制造必须考虑到关于容纳硅光子器件的第一硅波导和进入混合激光器的组成的第二硅波导的尺寸的设计约束，混合光子器件集成了硅光子部件和包括有能够发射光的增益介质(诸如由Ⅲ-Ⅴ半导体材料制成的增益介质)的至少一个混合硅基激光器。这种混合激光器总体上包括：

增益结构，该增益结构包括能够发射光的至少一个增益介质，该增益结构覆盖在第二硅波导的一部分上以与第二硅波导的该部分一起形成混合波导，

光学反馈结构，该光学反馈结构使得能够形成包括所述增益结构的增益介质的谐振腔，

以及光学跃迁，该光学跃迁位于第二硅波导和混合波导之间。

在本文件的以上部分和其余部分中，“增益结构”被认为是指具有半导体材料的结构，该半导体材料适于提供能够显著地受激励的光发射，以便当这种结构联接到诸如沿着所述增益结构分布的布拉格光栅的光学反馈结构时，提供激光型发射。这种增益结构包括作为产生光的发射的材料的至少一个增益介质，以及，在任一侧上的第一区域和第二区域，该第一区域的导电性的类型与该第二区域的导电性的类型相反，以便允许增益介质的电激发(electrical pumping)。在具有半导体材料的激光器的传统应用中，为了显著地提供红外波长范围内的发射并且特别地是波长为1310nm和1550nm的发射，第一区域和第二区域以及增益介质通过在由磷化铟InP或砷化镓GaAs制成的基板上外延生长而形成。实际上，这些材料与这些材料的四元合金的小晶格差异使得可以提供第一区域和第二区域以及具有良好结晶质量的增益介质，从而理想地优化激光器发射性能。

这种增益结构的增益介质可以包括提供光的发射的一系列量子阱。为了增加量子阱中光学模式的限制因子，所述阱总体上被两个阻挡层围绕。在量子阱的备选方案中，增益介质还可以包括量子点。为了形成这样的量子阱或量子盒，并且在这种混合激光器的传统配置中，增益介质可以包括例如选自组的至少两种半导体材料，该组包括：磷化铟InP、砷化镓GaAs、砷化铟InAs、铟镓砷磷化物InGaAsP、铟镓铝砷化物InGaAlAs、砷化铝镓AlGaAs和砷化铟磷化物 InAsP及这些材料的合金。以相同的方式，第一区域和第二区域可以由选自组的至少一种半导体材料制成，该组包括：磷化铟InP、砷化镓GaAs、铟镓砷 InGaAs、砷化铟InAs、铟镓砷磷化物InGaAsP、铟镓铝砷化物InGaAlAs、铟铝砷化物氮化物InGaAsN、砷化铝镓AlGaAs和砷化铟磷化物InAsP及这些材料的合金，第一区域和第二区域中的一个具有第一类型的导电性，其中多数载流子是电子，另一个具有第二类型的导电性，其中多数载流子是空穴。

这样的增益结构可以具有“垂直”类型或具有“横向”类型。在第一种情况下，也就是说“垂直”类型的增益结构，第一区域、增益介质和第二区域由载体的表面处的层的堆叠件构成。在这种配置中，形成增益结构的堆叠件的厚度总体上被包括在1μm至3μm之间。在第二种情况下，也就是说“横向”类型的增益结构，第一区域、增益介质和第二区域沿着载体彼此相继接触。横向类型的增益结构的典型厚度具有500nm的级。

在本文件的以上部分和其余部分中，“光学反馈结构”被认为是指在波导中产生并且使得可以形成包括增益介质的引导谐振腔的光学结构。因此，光场在同一谐振腔的端部之间的腔的波导中来回移动，从而产生增益介质的受激发射。

在本发明的范围内，激光器是所谓的分布式反馈(DFB)激光器。在这种配置中，光学反馈结构由在增益结构下方或内部的诸如布拉格光栅的分布反射器构成，从而形成波长选择镜。

S.Keyvaninia和他的合著者在2013年发表的科学期刊“光学快报(Optics Letters)”，第38卷，第24期，第5434页至第5437页中描述了一种包括这种激光器的光子器件。如图1所示的本文件的图1a)中所示，该器件包括：

载体120；

中间层420，该中间层420由二氧化硅SiO2制成，中间层420与载体120 接触；

层，该层由硅材料201制成；

第一波导210，该第一波导210形成在层201中；

第一波导部分至第五波导部分211、212、213、214、215，该第一波导部分至第五波导部分211、212、213、214、215形成在层201中，第一波导部分至第五波导部分211、212、213、214、215彼此相继同时两两光学连接，并且通过第一波导部分211和第五波导部分215中的至少一者光学连接到第一波导 210；

电介质填充材料205，以便与波导和第一波导部分至第五波导部分一起形成光子器件1的波导级200；

第一电介质层110，在本文件中由苯并环丁烯(熟知为BCB)形成，第一电介质层110覆盖与中间层420相对的光导级；

增益结构310，该增益结构310与第一电介质层110接触并且包括能够发射光的至少一个增益介质321，增益结构310具有面对第三波导部分213的中心部分以及面对第二波导部分212和第四波导部分214的第一端和第二端，因此，增益结构310的中心部分与第三波导部分213一起形成激光混合波导，第二波导部分212和增益结构310的第一端在激光混合波导和第一波导部分211 之间形成光学模式的第一光学跃迁区域，并且第四波导部分214和第二端分别在激光混合波导和第五波导部分215之间形成光学模式的第二光学跃迁区域。

必须注意的是，在本文件中，在不脱离本发明的范围的情况下，也可以使用更常用的措辞，即，“混合激光波导”或“混合激光的波导”，而不是措辞“激光混合波导”。

为了形成DFB激光器，第三波导部分包括排列的图案，所述图案在增益结构下方形成了分布式布拉格光栅223，以形成反馈结构和包括增益介质321的至少一部分的谐振腔。根据传统配置，如图1所示，在本文件中描述的布拉格光栅223由第三波导部分的相对宽的横向截面和相对窄的横向截面的交替构成，该相对宽的横向截面指定宽度为WL的宽脊，该相对窄的横向截面指定宽度为小于WL的WN的窄脊。在图1中表示的布拉格光栅223的配置中，宽度 WN为零。

应当注意的是，在本文件的其余部分中，其中窄脊的宽度WN为零的布拉格光栅223是具有垂直波纹或图案化的布拉格光栅。

形成布拉格光栅的图案被布置在第三波导部分213与电介质层110接触的厚度的一部分中。

利用这种布拉格光栅，可以限定称为Kappa力的反馈力并记录为κg。如果考虑相同长度的宽脊和窄脊，则可以根据以下等式计算该反馈力：

(1)

其中，λ为谐振腔的谐振波长，neff1和neff2是分别在宽脊和窄脊的水平处的混合波导中引导的光学模式的有效折射率(也就是说，宽度WN为零，图 1中的中空部)。

S.Keyvaninia和他的合著者通过在他们的著作中提供的图2的曲线图，该曲线图在图2中再现，已经示出了当第一电介质层110的厚度D减小时，Kappa 值增大。

为了执行他们的计算，S.Keyvaninia和他的合著者使用了以下配置：硅层 201的厚度为400nm，第一波导210的厚度为220nm，作为第三波导部分213 的第二波导的厚度为400nm，并且用于第一计算(记录为400nm/150nm)的脊的厚度被设置为250nm，用于第二计算(记录为400nm/180nm)的脊的厚度被设置为220nm，并且用于第三计算(记录为400nm/200nm)的脊的厚度被设置为200nm。

图2中所示的曲线图报告了Kappa计算作为这三种类型的波纹(脊的厚度为250nm、220nm和200nm)的厚度D的函数。因此，对于中间层420的厚度为100nm，最小Kappa值等于40cm^-1，并且对于该相同层的厚度为50nm，最小Kappa值达到接近200cm^-1，并且对于厚度为20nm，最小Kappa值超过400 cm^-1。该出版物的作者还表明，通过修改脊的厚度来修改具有宽脊的第三波导部分的区域和具有窄脊的第三波导部分的区域之间的体积比，可以减小布拉格光栅的反馈力，但是如图2中所示，这种变化仍然是有限的。

然而，该反馈力必须根据增益结构310的尺寸进行调整。实际上，为了对包括分别具有500μm的长度和1000μm的长度的增益结构的激光器进行正确操作，已知的是，反馈力必须分别在20cm^-1到40cm^-1之间以及10cm^-1到20cm^-1之间。将注意的是，更一般地，Kappa与增益结构的长度的乘积必须被包括在 1和2之间。

因此，由于这些尺寸限制，因此利用诸如S.Keyvaninia及其合著者提出的配置的光子器件的通常配置，不可能提供DFB激光器，同时使得增益结构具有相当大的长度并且第一电介质层110具有相对低的厚度，也就是说，小于100 nm。

H.Duprez及其合著者在2016年在科学期刊“IEEE光电子技术快报(IEEE Photonics Technology Letter)”，第28卷，第18期，第1920页至第1923页上发表的著作的范围内也已经获得了相同的发现。在他们的著作中描述的光子器件中，采用如下的配置：硅层201的厚度为500nm，第一波导210的厚度为300nm，并且第二波导的厚度为500nm。布拉格光栅223通过宽度WL又等于770nm， 800nm和830nm的宽脊和宽度又等于370nm和600nm的窄脊的交替进行图案化而制成，脊形成为与电介质层110接触的厚度为200nm的硅层20。

应当注意的是，在本文件的其余部分中，其中布拉格光栅223具有非零宽度WN的窄脊的这种配置是具有横向波纹或图案的布拉格光栅。

以与垂直波纹相同的方式，可以根据等式(1)为横向图案定义布拉格光栅的反馈力。

应当注意的是，这里的作者强制选择具有约800nm的宽度的宽脊，因为如本领域技术人员所知，为了最小化激光混合波导与第一光学跃迁区域和第二光学跃迁区域之间的光学损耗，对于厚度约为3μm的有源结构310，以及对于总厚度为500nm的第二波导部分212、第三波导部分213和第四波导部分214，优选地，宽脊的宽度WL大于约800nm。因此，如H.Duprez及其合著者的文章的图2所示(显著地参见图2a)，不可能受益于布拉格光栅的反馈力的变化，这使得能够减小宽脊的宽度WL。

H.Duprez和他的合著者表明，通过增大窄脊的宽度，可以通过修改宽脊和窄脊之间的体积比来减小布拉格光栅的反馈力。然而，这种变化仍然是有限的，如本文件的图2b和图2c的比较所示。因此，即使优化这个比率也不能提供同时具有相当大的长度(也就是说大于50μm)的增益结构以及相对较小(也就是说小于100nm)的厚度的第一电介质层110的DFB激光器。

还将注意的是，由H.Duprez和他的合著者教导的光子器件具有反馈力，该反馈力在宽脊和窄脊的宽度散布方面具有很大的可变性。

以类似的方式，文献EP2988378具有这种光子器件的可选配置，该文献公开的器件具有相同的缺点并且对于将第三波导部分与增益结构分开的第一电介质层的小厚度，不能使得布拉格光栅的反馈力最终适合于大于50μm的增益结构长度。

因此，在现有器件中以及对于第一电介质层的厚度小于100nm，即使通过改变宽脊和窄脊之间的体积比，布拉格光栅223的反馈力也不能调节到足够低的值。

技术实现要素：

本发明旨在克服该缺点，因此目的在于提供一种能够包括激光器的光子器件，该激光器包括增益结构，该增益结构的长度大于50μm，或者甚至500μm，又或者1000μm，以及第一电介质层，该第一电介质层将增益结构与其中形成分布式布拉格光栅的第三波导部分分隔开，该第一电介质层具有小于或等于 120nm或者甚至50nm又或者10nm的厚度。

为此，本发明涉及一种光子器件，该光子器件包括：

载体；

与载体接触的中间层，该中间层包括至少一种电介质材料；

第一波导；

第一波导部分至第五波导部分，该第一波导部分至第五波导部分与第一波导不同，第一波导部分至第五波导部分彼此相继同时两两光学连接，并且通过第一波导部分和第五波导部分中的至少一者光学连接到第一波导；

电介质填充材料，该电介质填充材料与第一波导和第一波导部分至第五波导部分形成光子器件的波导级，光导级包括第一面和第二面，光导级通过第一面与中间层接触，第二面与第一面相对；

第一电介质层，该第一电介质层包括电介质材料，第一电介质层在光导级的第二面上覆盖光导级；

增益结构，该增益结构与第一电介质层接触并且包括能够发射光的至少一个增益介质，增益结构具有面对第三波导部分的中心部分以及面对第二波导部分和第四波导部分的第一端和第二端，因此，增益结构的中心部分与第三波导部分一起形成激光混合波导，第二波导部分和增益结构的第一端在激光混合波导和第一波导部分之间形成光学模式的第一光学跃迁区域，并且第四波导部分和第二端分别在激光混合波导和第五波导部分之间形成光学模式的第二光学跃迁区域，

其中，第三部分与中间层接触并且包括在该第三部分的厚度的第一部分中唯一地布置的图案，所述图案在增益结构下方形成了分布式布拉格光栅以形成反馈结构和包括增益介质的至少一部分的谐振腔，以便形成通过第一波导部分和第五波导部分中的至少一者光学连接到波导的激光器，

其中，第二波导部分和第四波导部分在中间层的一部分上与中间层接触，该中间层的该部分由电介质材料唯一地构成。

第三波导部分包括第三波导部分的厚度的至少一个第二部分，该至少一个第二部分将第一电介质层和第三波导部分的厚度的第一部分分隔开。

在这样的光子器件中，在第三波导部分的厚度的第一部分上方形成布拉格光栅的图案的布置位于距第一电介质层一定距离处，因此，与增益结构相距一定距离，可以使得布拉格光栅的反馈力相对于现有技术显著降低。这种减小足以最终得到适合于相当大的长度(也就是说大于50μm)的增益结构，甚至适合于较小厚度(即小于或等于100nm)的第一电介质层的反馈力。

还将注意的是，布拉格光栅的这种布置还使得可以使得Kappa值对宽脊的宽度和窄脊的宽度的不均匀性不太敏感。

第三波导部分的厚度的第一部分可以与中间层接触。

第三波导部分可以包括该第三波导部分的厚度的至少一个第三部分，所述第三厚度部分与中间层接触。

第一电介质层的厚度可以小于或等于100nm，第一电介质层的厚度优选地小于或等于90nm，或者甚至70nm，或者甚至20nm。

具有这种第一电介质层的器件特别受益于本发明的优点，即，提供分布式布拉格光栅，该分布式布拉格光栅能够具有适合于第一电介质层的这种厚度的反馈力。

第三波导部分可以沿光学器件的光学传播轴纵向延伸，

第三部分的图案包括第一宽度的横向截面和不同于第一宽度的第二宽度的横向截面之间的交替。

第二宽度可以具有零值。

增益结构可以沿光学器件的光学传播轴纵向延伸，

并且增益结构的第一端和第二端中的每一个可以在该增益结构的厚度的至少一部分上并且沿着远离中心部分的纵向方向具有宽度减小的横向截面。

在增益结构的两端处以及在厚度的一部分上的部分中的这种变化特别适合于硅层201的厚度小于700nm，或者小于500nm，并且能够等于400nm，或者甚至300nm。

增益结构可以沿光学器件的光学传播轴纵向延伸，并且包括第一半导体区域、第二半导体区域和增益介质，

并且，对于增益结构的第一端和第二端中的每一个，第一半导体区域、第二半导体区域和增益介质在它们的各自的长度上可以具有恒定宽度的横向截面。

第一半导体区域、第二半导体区域和增益介质的这种恒定横向截面使得可以提供特别适合于硅层201的厚度大于500nm，例如，等于700nm的跃迁区域。

波导可以容纳至少一个光学和/或电子部件，

光学部件优选地选自包括如下的组：PN结硅光调制器、混合硅基Ⅲ-Ⅴ半导体调制器、表面耦合光栅、通过器件的边缘的光纤耦合器、光学滤波器、波长复用器和解复用器、以及硅基锗光电探测器和硅基Ⅲ-Ⅴ半导体光电探测器构成一部分的光电探测器，并且

电子部件优选地为晶体管。

由波导容纳的部件可以是混合硅基Ⅲ-Ⅴ半导体调制器，所述调制器是电容调制器。

本发明还涉及一种用于制造光子器件的方法，该光子器件包括至少一个硅波导和包括能够发射光的增益介质的激光器，该方法包括以下步骤：

提供与第一电介质层上的至少一个硅层相关联的基板；

至少部分地在硅层中形成第一波导和与第一波导不同的第一波导部分至第五波导部分，第一波导部分至第五波导部分彼此相继地两两光学连接，并且通过第一波导部分和第五波导部分中的至少一者光学连接到第一波导，第三部分包括在该第三部分的厚度的第一部分上唯一布置的图案，所述图案形成布拉格光栅；

通过至少一种电介质填充材料来掩埋波导和第一波导部分至第五波导部分，并且对电介质材料进行平坦化，以形成光导级和与光导级接触的中间层，该光导级包括波导和第一波导部分至第五波导部分，第三部分与中间层接触，第二波导部分和第四波导部分在中间层的一部分上与中间层接触，该中间层由电介质材料唯一地构成，由此形成基板/第一电介质层/光导级/中间层组件；

提供载体；

将基板/第一电介质层/光导级/中间层组件组装在载体上，通过将中间层结合在载体上来实现该组装；

去除基板；

形成包括至少一个增益介质的增益结构，增益结构被形成为与第一电介质层接触，同时增益结构具有面对第三部分的中心部分以及面对第二部分和第四部分第一端和第二端，因此，增益结构的中心部分与第三波导部分形成激光混合波导，第二波导部分和增益结构的第一端在激光混合波导和第一波导部分之间形成光学模式的第一光学跃迁区域，并且第四波导部分和第二端分别在激光混合波导和第五波导部分之间形成光学模式的第二光学跃迁区域，由此形成光子器件，在结构的所述形成期间，其上布置有图案的第三部分的厚度的第一部分通过第三部分的厚度的至少一个第二部分与第一电介质层分隔开。

这种方法使得能够制造根据本发明的光子器件并受益于与该光子器件相关的优点。

至少部分地在硅层中形成第一波导和与第一波导不同的第一波导部分至第五波导部分的步骤可以包括以下子步骤：

对硅层进行图案化以形成波导的第二厚度部分和第一波导部分至第五波导部分，

从附加硅层形成波导的第一厚度部分和第一波导部分至第五波导部分。

在去除基板的步骤和形成增益结构的步骤之间可以进一步提供对第一电介质层进行减薄的步骤。

这种减薄使得可以获得具有适合于尽可能多地受益于本发明的优点的厚度的第一电介质层。

在对第一电介质层进行减薄的步骤之后，第一电介质层可以具有小于或等于110nm的厚度，第一电介质层的厚度优选地小于或等于90nm，或者甚至70 nm，或者甚至20nm。

在形成增益结构的步骤期间，增益结构可以沿光学器件的光学传播轴纵向延伸并且增益结构的第一端和第二端可以在该第一端和第二端的厚度的至少一部分上并且沿着远离中心部分的纵向方向具有宽度减小的横向截面。

这种形成增益结构的步骤使得可以提供特别适合于硅层的厚度小于700 nm，或者小于500nm，并且能够等于400nm，或者甚至300nm的增益结构。

在形成增益结构的步骤期间，增益结构可以沿光学器件的光学传播轴纵向延伸，并且可以包括第一半导体区域、第二半导体区域和增益介质，并且

对于增益结构的第一端和第二端中的每一个、第一半导体区域、第二半导体区域和增益介质在它们的各自的长度上可以具有恒定宽度的横向截面。

这种形成增益结构的步骤使得可以提供特别适合于硅层的厚度大于500 nm，并且例如等于700nm的增益结构。

附图说明

通过阅读示例性实施例的描述同时参考附图将更好地理解本发明，这些示例性实施例的描述仅出于说明性目的而不是限制性的，在附图中：

图1示出了从S.Keyvaninia等人于2013年发表在科学期刊“光学快报”上的著作中提取的现有技术的光子器件，

图2是一图表，该图标也从S.Keyvaninia等人的著作中提取并且表示对于布拉格光栅的不同图案厚度，布拉格光栅的反馈力作为布拉格光栅和增益结构之间的中间层的厚度的函数的变化，

图3A至图3D分别示出了根据本发明的第一实施例的光子器件的俯视图、纵向截面图、沿平面Y1Y1'的横向截面图和沿平面Y2Y2'的横向截面图，截平面Y1Y1'和截平面Y2Y2'如图3A所示，

图4A至图4D示出了对于图4A和图4B，分别具有图3A至图3D中所示的光子器件和根据现有技术的光子器件的激光混合波导的横向截面图，对于这两个光学器件，硅层的厚度是相同的，并且图4C和图4D以图形方式表示分别为图4C的光学器件的布拉格光栅和图4D的光学器件的布拉格光栅的Kappa 值作为宽脊的宽度和窄脊的宽度的函数的变化，

图5A至图5F以纵向剖视图示出了制造如图3A至图3D所示的光子器件的主要步骤，

图6A至图6D分别示出了如图4B所示的中间器件的俯视图、纵向视图、沿平面Y1Y1'的横向截面图和沿平面Y2Y2'的横向截面图，截平面Y1Y1'和截平面Y2Y2'如图6A所示，

图7A和图7B分别示出了根据第二实施例的器件的俯视图和纵向截面图，在第二实施例中光子器件的增益结构具有包括恒定横向截面的第一端和第二端，

图8A至图8B分别示出了根据本发明的第三实施例的光子器件的俯视图、纵向截面图、沿平面Y1Y1'的横向截面图和沿平面Y2Y2'的横向截面图，其中第三波导部分的图案在第一厚度上具有第一宽度的横向截面和为零值的第二宽度的横向截面之间的交替，截平面Y1Y1'和截平面Y2Y2'如图7A所示，

图9A至图9E以纵向剖视图示出了制造如图7A至图7B所示的光子器件的主要步骤，

图10A和图10B分别示出了根据第四实施例的器件的俯视图和纵向截面图，其中光子器件的增益结构具有包括恒定横向截面的第一端和第二端，并且第三波导部分类似于根据图7A至图7B的器件的第三波导部分，

图11A至图11D分别示出了根据包括电容调制器的本发明的第五实施例的光子器件的纵向截面图、沿截面Y1Y1'的第一横向截面图、沿截面Y4Y4'的第二横向截面图和沿截面Y5Y5'的第三横向截面图，截面Y1Y1'、截面Y4Y4' 和截面Y5Y5'如图11A所示，

图12A至图12C分别通过俯视图、沿平面XX'的纵向截面图和沿平面 Y6Y6'的横向截面图示出了根据本发明的第六实施例的光子器件，在第六实施例中增益结构是“横向结”类型，截平面Y6Y6'如图12A所示，

图13示出了根据第五实施例的光子器件的第三波导部分的水平处的横向截面图，在第五实施例中光导级包括第三波导部分的第三厚度部分。

理想地，不同附图中相同、相似或等同的部件具有相同的附图标记，以便更容易从一个附图到下一个附图。这对于图1所示的现有技术也是有效的，对于相似的部件，它们或多或少地共享参照与本发明相关的差异。

为了使得附图更清晰，图中表示的不同部件未必须根据统一的比例表示。

不同的可能性(备选方案和实施例)应当被理解为不是相互排斥的并且可以一起组合的。

在本文件的以上部分和其余部分，“横向截面”表示沿垂直于引导光场的传播方向的平面的截面，并且“纵向截面”表示沿平行于引导光场的传播方向并垂直于基板表面的平面的截面。

具体实施方式

图3A至图3D分别表示沿着平面XX'的纵向截面以及沿着根据本发明的第一实施例的光子器件1的平面Y1Y1'和平面Y2Y2'的横向截面的示意性俯视图，本发明包括第一硅波导210和包括能够发射光的增益介质321的激光器 300，激光器300光学连接到第一波导210。

更具体地，光子器件1包括：

载体120，该载体120包括第二电介质层130，

中间层420，该中间层420通过第二电介质层130与载体120接触，中间层420由电介质材料构成，

光导级，该光导级与中间层接触，与载体120相对，光导级200包括第一波导210的一部分，第一波导部分至第五波导部分211、212、213、214、215 与第一波导210不同，第一波导部分至第五波导部分211、212、213、214、215 彼此相继同时两两光学连接，并且通过第一波导部分211和第五波导部分215 中的至少一个连接到第一波导210，光导级200进一步包括电介质填充材料205，

第一层，该第一层由电介质材料110制成，在光导级200的第一面200A 上方覆盖光导级200，

增益结构310，该增益结构310包括能够发射光的至少一个增益介质321，增益结构310具有面对第三波导部分213的中心部分以及面对第二波导部分 212和第四波导部分214的第一端和第二端，因此，增益结构310的中心部分与第三波导部分213一起形成激光混合波导313，第二波导部分212和增益结构310的第一端在激光混合波导和第一波导部分211之间形成光学模式的第一光学跃迁区域312，第四波导部分214和增益结构310的第二端在激光混合波导313和第五波导部分215之间形成光学模式的第二光学跃迁区域314，

第一电接触部531和第二电接触部532，在图3A至图3D中未示出而在图 11B中示出，用于电接触增益结构310，以及

封装层510，在图3A至图3D中未示出而在图11B中示出，对增益结构321 以及第一电接触部531和第二电接触部532进行封装。

第三波导部分213包括在该第三波导部分的厚度的第一部分e1上方唯一地布置的图案，所述图案在增益结构下方形成分布式布拉格光栅223以形成反馈结构和包括增益介质321的至少一部分的谐振腔，以便形成通过第一波导部分 211和第五波导部分215中的至少一者光学连接到第一波导210的激光器300，其上布置有图案的第三波导部分213的厚度的第一部分e1位于距第一电介质层 110一定距离处并且因此距增益结构310一定距离处。这种布置通过布置在第三波导部分213的厚度的第一部分e1与第一电介质层110之间的第三波导部分 213的厚度的第二部分e2而被设置在距第三波导部分213的厚度的第一部分e1 一定距离处。换言之，第三波导部分213的第二厚度部分e2介于第三波导部分 213的第一厚度部分e1和第一电介质层110之间。

将注意的是，通过简化和如下所示，图3A和图3B没有示出分布式布拉格光栅223中的任何四分之一波缺陷，或者在激光器的一侧上的全反射器；本领域技术人员公知的一个或另一个是为了确保按照单个模式的腔的DFB型激光器的发射。还将注意的是，为了使得更易于阅读，已经示意性地示出了图3A，以便仅示出光子器件的某些部件。因此，例如，在图11A至图11D中显著地表示的电接触部531和封装层510在图3A至图3D中未示出。出于相同的目的，除了图11A至图12C之外，这种示意性表示还被用于本文件的所有俯视图和截面图。因此，电接触部和材料中的封装510仅在图11A至图12C中示出。

载体120是与微电子学的约束和光电子学的约束兼容的载体，并且可以是由半导体材料或电介质材料制成的载体。在本发明的特别应用中，载体可以是由结晶硅制成的载体。根据这种可能性并且根据图3A和图3B中未示出的备选方案，载体还可以对与诸如激光器300和容纳在第一波导210中的有源元件的光学部件互补的电子控制件和/或读取部件进行集成，并且通过容纳在电介质填充材料205和中间层420中的金属通孔和金属线实现将所述电子部件连接到所述光学部件的电互连。以相同的方式并根据该第一实施例的备选方案，载体120 还可以包括导电通孔，该导电通孔有助于形成电接触部531、532、533、534，使得这些相同的光学部件能够电连接到第二基板，第二所谓的控制基板，从而对与光学部件互补的所述电子控制件和/或读取部件进行集成。

如图3B所示，载体120包括第二电介质层130，

第二电介质层130优选地适合于通过中间层420的分子粘附在载体120上实现接合。因此，第二电介质层130具有第二平坦接合表面。在本发明的特别应用中，第二电介质层130由二氧化硅SiO2制成。

中间层420包括第一面，优选地形成第一平坦接合表面，中间层420通过第一面与第二电介质层130接触，并且第二面与第一面相对。中间层420以如下方式包括电介质材料：第二波导部分212和第四波导部分214在中间层420 的一部分上与中间层420接触，该中间层420由电介质材料唯一地构成。中间层还与第三波导部分213接触。

将注意的是，利用根据本发明的这种配置，中间层420不包括面对第二波导部分212和第四波导部分214中的每一个的任何类型的过厚度，并且第三波导部分213不面对由这种过厚度限定的任何空间。

电介质层的电介质材料优选地是二氧化硅SiO2。根据本发明的一种可能性，在图3A至3B中未示出，中间层可以包括若干子层形式的若干电介质材料。

中间层420通过该中间层420的第二面与光导级200接触。光导级200包括第一面200A和第二面200B，光导级200通过第一面200A与中间层420接触，第二面200B与第一面200A相对。

在该第一实施例中，如图5A所示，光导级200由源自电介质层110型基板上的硅层的硅层201形成。这种类型的基板熟知为SOI(绝缘体上硅)。

在本发明的特别配置中，硅层201是源自绝缘体上硅(SOI)基板的表面硅层。源自SOI基板类型的基板的这种硅层201提供了具有良好结晶质量和受控厚度的优点，使得可以提供具有低光学损耗的第一波导210和波导部分211、 212、213、214、215。在本发明的特别配置中，电介质层110由二氧化硅SiO2制成，并且被称为埋氧(BOX)层。使用这种SOI基板还具有能够通过BOX 层提供具有受控厚度和平面度的第一电介质层110的优点。

在这种配置的备选方案中，使用由具有SOI基板的表面硅层和源自相同SOI 基板的BOX的电介质层110形成的单个硅层201，还可以设想使用第一硅层，该第一硅层源自电介质层110上的SOI基板，与第二硅层结合，该第二硅层与所述第一硅层直接接触或者通过由电介质材料制成的中间层与所述第一硅层接触。该第二硅层可以通过沉积方法沉积，或者是通过分子键合转移的层。

在本发明的特别应用中，硅层201具有300nm或500nm的厚度。

在该第一实施例中，通过蚀刻硅层201获得第一波导210和第一波导部分至第五波导部分211、212、213、214、215。

显然地，如本文件的其余部分中所示，与图11A至图11D显著相关的，根据Jason S.Orcutt及其合著者在2012年发表的科学期刊“光学快报”第20卷，第11期，第12222页至第12232页上发表的文章“用于高性能电子光子集成的开放式代工平台”的教导，第一波导210还可以容纳其它部件，不论它们是诸如图3A和图3B中未示出的光学调制器和表面耦合光栅的光学的和/或电子的。

关于光学部件，这些可以是诸如调制器、光电探测器和移相器的有源部件或者诸如波长复用器、表面耦合光栅和通过芯片边缘的耦合器的无源部件。为此，为了实现有源光学部件和/或可选电子部件的电连接，光子器件1可以进一步包括容纳在电介质材料205和中间层420中和/或在增益结构310的封装层中以及第一电介质层中的金属通孔。在本文件的其余部分中结合图11A至图11D 更详细地描述了这种金属通孔。

在本发明的实际应用中，如图3C和图3D所示，该图3C和图3D表示沿截平面Y1Y1'和截平面Y2Y2'的第三波导部分213的截面图，第一波导210和第一波导部分至第五波导部分211、212、213、214、215中的每一个包括在第一波导和第一波导部分至第五波导部分的厚度的包括光导级200的第二面200B 的第二部分e2上的基部，以及在厚度的包括光导级200的第一面200A的第二部分e2上的指定为脊的部分，该部分相对于基部具有减小的横向截面。

显然地，第一波导210和波导部分211、212、213、214、215的这种形状纯粹说明了本发明的实际应用，并且在不超出本发明的范围的情况下，可以设想其它形状。因此并且例如，第一波导210还可以具有恒定的横向截面。

还将注意的是，根据备选方案，在该备选方案中通过源自与所述第一硅层接触的第二硅层相关联的电介质层110型基板上的硅层的第一硅层获得光导级 200，可以设想，基部由第一硅层201提供，并且脊由第二硅层提供。根据该可能性，脊可以通过以下方式来提供：

要么通过对所述第二硅层进行蚀刻，

要么以脊的形式在所述第一硅层上对第二硅层进行沉积，该第二硅层与预先在第一硅层中蚀刻的基部接触。

波导210光学连接到第一波导部分211。如图3A和图3B中所示，在本发明的第一实施例中，与第一波导部分至第五波导部分211、212、213、214、215 一样，第一波导210在硅层201的整个厚度中形成在硅层201中。显然地，在备选方案中，第一波导210和第一波导部分至第五波导部分211、212、213、 214、215中的一个或多个可以形成在硅层201的厚度的一部分中，从而具有不同的厚度。

第一波导部分至第五波导部分211、212、213、214、215彼此相继，因此，第一波导部分211光学连接到第二波导部分212本身，第二波导部分212本身光学连接到第三波导部分213，以此类推。以该方式，第一波导部分至第五波导部分211、212、213、214、215通过第一波导部分211光学连接到第一波导 210。

如图3A中示意性所示，第二波导部分212和第四波导部分214沿着从增益结构310的内部到增益结构310的外部的方向并且在第二波导部分212和第四波导部分214的厚度的第一部分e1中各自具有：

增大的横向截面，该增大的横向截面在第二波导部分212和第四波导部分 214的长度的第一部分上，

恒定的横向截面，该恒定的横向截面在第二波导部分212和第四波导部分 214的长度的第二部分上，该第二部分是可选的。

第一波导部分211和第五波导部分215沿着从增益结构310的内部到增益结构310的外部的方向并且在第二波导部分212和第四波导部分214的厚度的第一部分e1中各自具有宽度减小的横向截面。

在本文件的以上部分和其余部分中，波导的横向截面被认为是指沿着垂直于导向器中的光的传播方向的平面并且垂直于载体120的波导的截面。

根据图3A中所示的本发明的特别应用的一种可能性，第一波导部分至第五波导部分211、212、213、214、215中的每一个以与第一波导210相同的方式具有恒定宽度的横向截面，该横向截面在第一波导部分至第五波导部分211、 212、213、214、215的厚度的包括光导级200的第二面200B的第二部分e2中形成基部。

显然地，在不超出本发明的范围的情况下，还可以设想第一波导部分211、第二波导部分212、第四波导部分214和第五波导部分215的其它配置。

第三波导部分213包括以在增益结构310的中心部分下方的分布式布拉格光栅223形式的光学反馈结构。更具体地，如图3A的俯视图中所示，光学反馈结构是具有“横向波纹”的分布式布拉格光栅223，也就是说，布拉格光栅的光学指数的变化由波导的横向宽度的变化提供。

因此，根据该可能性，第三波导部分213沿光学器件1的光学传播轴纵向延伸，并且第三波导部分213的图案包括在指定为宽脊的第一宽度WL的横向截面的一部分和指定为窄脊的第二宽度WN的横向截面的一部分之间的交替，值WN和值WL遵循以下不等式：0<WN<WL。利用这种反馈结构，根据本发明，激光器是DFB(分布式反馈)型激光器。

在根据本发明的分布式布拉格光栅223中，根据布拉格光栅的原理，相同宽度的脊的部分(宽脊或窄脊)的重复周期基本上为/2neff，λ是激光器300的发射波长，并且neff是由混合波导313引导的模式的平均有效折射率。利用这种配置，分布式布拉格光栅223是具有在第三波导部分213的厚度中部分地蚀刻的“横向波纹”的布拉格光栅。

在本发明的实际应用中并且如沿图3C和图3D中所示的平面Y1Y1'和 Y2Y2'的截面图中所示，分布式布拉格光栅223的横向宽度的变化在第三波导部分213的厚度的第一部分e1上实现，该第一部分e1位于距第一电介质层一定距离处。

根据所描述的配置，第三波导部分213以与第一波导部分211、第二波导部分212、第四波导部分214和第五波导部分215相同的方式包括在该第三波导部分213的厚度的第二部分e2上方的基部。基部具有恒定的横向宽度和例如等于150nm的厚度e2。

换言之，第三波导部分213在该第三波导部分213的厚度的对应于脊的第一部分e1上具有第一宽度WL的横向截面和第二宽度WN的横向截面之间的交替，该第一部分e1距增益结构310最远。

将注意的是，根据本发明，可以调节基部的厚度值e2以修改分布式布拉格光栅223的反馈力，如现有技术的图案中已有的情况那样。

根据图3A至图3D中未示出的本发明的有利的可能性，分布式布拉格光栅可以包括四分之一波型相缺陷，以便优化谐振腔的选择性。

在该可能性的备选方案中并且为了优化谐振腔的选择性，第一波导部分211 或第五波导部分215可以容纳基本上全反射器，全反射器能够选自萨格纳克 (Sagnac)型反射器、分布式布拉格光栅、具有高反射率处理的刻面型反射镜。出于相同的目的并且在备选方案中，还可以设想第二波导部分212和第四波导部分214中的一个容纳基本上全反射器，全反射器能够选自分布式布拉格型光栅、具有高反射率处理的刻面型反射镜。

电介质填充材料205对在第一波导和第一波导部分至第五波导部分的形成期间挖空的硅层201的部分进行填充，该电介质填充材料例如能够与中间层420 的材料相同。

光导级的第二面200B与第一电介质层110的第一面接触。第一电介质层 110除了该第一电介质层110的第一面之外还包括与第一面相对的第二面，第一电介质层110通过第二面与增益结构310接触。

第一电介质层110是源自绝缘体上硅或SOI型基板的电介质层，该第一电介质层110由布置有硅层201的绝缘体提供。根据本发明的实际应用，第一电介质层110是厚度小于100nm的二氧化硅SiO2的层。由此，第一电介质层110 的厚度优选地小于或等于90nm，或者甚至70nm。例如，第一电介质层可以具有15nm或50nm的厚度。

根据对应于该第一实施例的本发明的实际应用的可选的可能性，第一电介质层110可以是绝缘体上硅型基板的厚度已经部分地减薄的绝缘层。

在该第一实施例的备选方案中，第一电介质层110可以是在硅层201上接触的沉积或转移的电介质材料层，在硅层201的原点处的绝缘体上硅型基板的绝缘层已经被完全蚀刻。根据本发明的未示出的另一备选方案，第一电介质层 110可以包括第一子层，该第一子层对应于在硅层201的原点处的绝缘体上硅型基板的绝缘层，该第一层已经优选地减薄，并且第二子层被沉积或转移到第一子层上。该第二子层可以由与第一电介质层110的第一子层或另一电介质材料的第一子层相同的电介质材料制成。

第一电介质层110通过第一电介质层110的第二面与增益结构310接触。

如图3B所示，增益结构310包括：

第一半导体区域341，该第一半导体区域341具有第一类型的导电性并且形成在第一半导体层340中，

增益介质321，该增益介质321形成在第二半导体层320中，

第三半导体区域331，该第三半导体区域331具有与第一类型的导电性相反的第二类型的导电性并且形成在第三半导体层330中。

根据本发明的通常配置，第一半导体层340、第三半导体层330和第二半导体层320并且因此第一半导体区域341和第三半导体区域331和增益介质321 所有都是由诸如Ⅲ-Ⅴ半导体的直接间隙半导体材料制成。因此，第一半导体层 340和第三半导体层330优选地由诸如磷化铟InP或砷化镓GaAs的Ⅲ-Ⅴ半导体制成，而第二半导体层320优选地由Ⅲ-Ⅴ族半导体材料的二元化合物、三元化合物、四元化合物的堆叠件形成。

第一类型的导电性和第二类型的导电性选自多数载流子是电子的导电性类型，也就是说由所谓的N掺杂提供的导电性类型以及多数载流子是空穴的导电类型，也就是说由所谓的P掺杂提供的导电性类型。

图3B、图3C和图3D由此更具体地示出了第一半导体区域341和第三半导体区域331和增益介质321的布置，以便形成增益结构310。第一半导体区域341具有与第一电介质层110接触的第一面和与第一面相对的第二面，第一半导体区域341通过第二面与增益介质321接触。增益介质321包括第一面和第二面，增益介质321通过第一面与第一半导体区域341接触，第二面与第一面相对，增益介质321通过第二面与第三半导体区域331接触。

第一半导体区341的宽度大于增益介质321和第三半导体区域331的宽度，以便允许通过图3A至图3D中未示出的第二电接触部进行接触。

增益介质321和第三半导体区域331具有相同的宽度。第一半导体区域在第一半导体区域的第二面上具有与未示出的第一电接触部接触的部分。

如图3B所示，增益结构310被布置成一以如下方式与第一电介质层110 的第二面接触：增益结构310具有面对第三波导部分213的中心部分。利用这种配置：

增益结构310的中心部分与第三波导部分213形成激光混合波导，

第二波导部分212和增益结构310的第一端在光学混合波导313和第一波导部分211之间形成光学模式的第一光学跃迁区域312，

第四波导部分214和增益结构310的第二端在光学混合波导313和第五波导部分215之间形成光学模式的第二光学跃迁区域314。

因此，除了增益结构310的第一端和第二端之外，增益结构310面对第三波导部分213。利用这种布置，增益介质321与光学反馈结构光学耦合，使得可以形成包括增益介质321的谐振腔。

在第一实施例中，如图3A所示，增益结构310的第一端和第二端中的每一个在该增益结构的厚度的一部分上并且沿着远离中心部分的纵向方向具有宽度减小的横向截面。更具体地，增益介质321和第三半导体区域331中的每一个在增益结构的第一端和第二端的水平处具有横向截面，该横向截面的宽度沿着远离中心部分的纵向方向减小。换言之，增益介质321和第三半导体区域331 中的每一个具有第一锥形端和第二锥形端。第一半导体区域341在该第一半导体区域341的整个长度上具有恒定的横向截面。

在增益结构310的两端处以及在厚度的一部分上的部分中的这种变化特别适合于硅层201的厚度小于700nm，或者小于500nm，并且能够等于400nm，或者甚至300nm。

这种光子器件1相对于现有技术是特别有利的，显著地是关于获得与第一电介质层110的低厚度兼容的布拉格光栅223的反馈力的Kappa值的可能性。

为了说明这样的优点，图4A和图4B示出了分别根据本发明的第一实施例，因此是根据本发明并且根据现有技术的光子器件1的激光混合波导313的横向截面视图。

这两个光子器件1共有的配置如下：

硅层201，该硅层201具有等于300nm的厚度，

第一电介质层110，该第一电介质层110由二氧化硅SiO2制成，具有等于 20nm的厚度，

第一厚度e1，e1'，也就是说为第三波导部分213的脊，等于150nm，

第二厚度e2，e2'，也就是说为第三波导部分213的基部，等于150nm。

因此，图4A中所示的根据第一实施例的光子器件1和图4B中所示的根据现有技术的光子器件1的唯一的区别在于基部的布置，对于根据本发明的光子器件1，所述基部与第一电介质层110接触，并且对于根据现有技术的光子器件1，所述基部与中间层420接触。

发明人已经计算了根据图4A的本发明的光子器件1的布拉格光栅的反馈力和根据图4B的现有技术的光子器件1的反馈力作为第一宽度WL和第二宽度WN的函数的变化。图4C和图4D分别示出了对于图4A中所示的光子器件 1和对于图4B中所示的光子器件1的这些计算的结果，在图4C和图4D中X 轴为第一宽度WL并且Y轴为第二宽度WN，kappa反馈力值在图4C和图4D 的曲线图中以等值轮廓的形式表示。

因此，可以观察到，在图4D和图4C中，对于适合于300nm的硅层201 的1.5μm的第一宽度WL，对于现有技术的光子器件，反馈力值在0到非常显著超过100cm^-1的值之间变化，而根据本发明的光子器件使得可以获得不超过 100cm^-1的减小的反馈力。因此，如这些值所示，本发明使得可以获得满足形成中心有源区域的长度大于或等于50μm的激光器的反馈力。

图5A至图5E示出了制造根据本发明的光子器件1的方法的主要制造步骤。这种制造方法以与本文件中描述的所有方法相同的方式特别适合于并行地实施该方法的制造步骤，以使得能够在同一载体120上同时形成多个光子器件1。利用这种并行的实施方式，用于制造光子器件的这种方法被指定为集合方法。

这种制造方法包括以下步骤：

提供与第一电介质层110上的至少一个第一硅层201相关联的基板100，如图5A中所示；

对硅层201进行图案化，以形成第一波导210和与第一波导210不同的第一波导部分至第五波导部分211、212、213、214、215，第一波导部分至第五波导部分211、212、213、214、215彼此相继并且两两光学连接，并且通过第一波导部分和第五波导部分211、212、213、214、215中的至少一者光学连接到第一波导210，第三部分213包括在该第三部分的厚度e1的第一部分上唯一布置的图案，所述图案形成布拉格光栅223，如图4B和图6A至图6D所示；

通过至少一种电介质材料205来掩埋第一波导210和第一波导部分至第五波导部分211、212、213、214、215，并且对所述电介质材料进行平坦化，以形成光导级200和与光导级接触的中间层，该光导级200包括第一波导210和第一波导部分至第五波导部分211、212、213、214、215和电介质材料205，并且中间层420与所述光导级200接触，第三部分213与中间层420接触，第二波导部分212和第四波导部分214在中间层的一部分上与中间层420接触，该中间层由电介质材料唯一地构成，由此形成基板100/第一电介质层110/光导级200/中间层420组件，如图5C所示；

提供载体120，该载体120包括第二电介质层130；

将基板100/第一电介质层110/光导级200/中间层420组件组装在载体120 上，通过将中间层分子键合在载体120上来实现该组装，如图5D所示；

去除基板100；

形成第一半导体层340、第二半导体层320和第三半导体层330，如图5E 所示；

对第一半导体层340、第二半导体层320和第三半导体层330进行部分蚀刻，以形成包括至少一个增益介质321的增益结构310，增益结构310与第一电介质层110接触，同时增益结构310具有面对第三部分213的中心部分以及面对第二部分212和第四部分214的第一端和第二端，因此，增益结构310的中心部分与第三波导部分213形成激光混合波导313，第二波导部分212和增益结构310的第一端在激光混合波导313和第一波导部分211之间形成光学模式的第一光学跃迁区域312，第四波导部分214和增益结构310的第二端在激光混合波导313和第五波导部分215之间形成光学模式的第二光学跃迁区域 314，由此形成光子器件1，在结构的所述形成期间，其上布置有图案的第三部分的厚度的第一部分e1位于距第一电介质层110一定距离处，如图5F中所示。

在这种制造方法的范围内并且根据未示出的可能性，还可以设想提供对第一电介质层110进行部分减薄的步骤。对第一电介质层110进行减薄的这种步骤可以是化学蚀刻步骤、干蚀刻步骤或化学机械抛光步骤、或者这些步骤的组合，以便保持对第一电介质层110的厚度进行减薄的最佳控制。

在这种制造方法的范围内并且根据未示出的可能性，还可以设想通过干蚀刻或化学蚀刻提供对第一电介质层110进行部分去除或全部去除的步骤以及通过沉积或转移电介质材料来形成可选的第一电介质层110作为对于部分减薄或全部减薄的电介质层的补充或替代的步骤，接下来是对该可选的第一电介质层 110进行平坦化的可选步骤。

显然地，将注意的是，如果在该第一实施例中，通过对硅层201进行蚀刻形成第一波导210和第一波导部分至第五波导部分211、212、213、214、215，则还可以设想的是，在该第一实施例的备选方案中，在硅层201中仅形成第一波导210和第一波导部分至第五波导部分211、212、213、214、215的厚度的单个部分，例如，第二厚度，其余部分通过对未示出的第二硅层进行沉积来提供。根据该备选方案，硅层201的图案可以在对第二半导体层320进行沉积之前或之后，然后，后者能够通过硬掩模的沉积而直接地在沉积处构造或者在沉积之后通过蚀刻来构造。

根据该备选方案，代替对硅层201进行图案化以形成第一波导210和与第一波导210不同的第一波导部分至第五波导部分211、212、213、214、215的步骤，可以提供以下步骤：

对硅层201进行图案化以形成第一波导210和来自第一波导210的第一波导部分至第五波导部分211、212、213、214、215的厚度的第二部分e2，

在附加硅层中形成第一波导210和与第一波导210不同的第一波导部分至第五波导部分211、212、213、214、215的第一厚度部分e1。

根据本发明的该备选方案，在硅层中形成第一波导210和第一波导部分至第五波导部分211、212、213、214、215的第一厚度部分e1的步骤可以包括以下子步骤：

通过电介质填充材料205来掩埋第一波导210和第一波导部分至第五波导部分211、212、213、214、215的第二厚度部分e2，并且对所述电介质材料205 进行平坦化；

形成与第一波导210和第一波导部分至第五波导部分211、212、213、214、 215的第二厚度部分e2接触的附加硅层，

对附加硅层进行图案化以形成第一波导210和第一波导部分至第五波导部分211、212、213、214、215的第一厚度部分e1。

将注意的是，形成附加硅层的子步骤不仅可以是沉积所述附加硅层的子步骤，还可以是转移这种附加硅层的子步骤。

分别通过俯视图、沿平面XX'的纵向截面图、以及沿平面Y1Y1'和平面 Y2Y2'的两个横向截面图，并且以更精确的方式，图6A至图6D示出了对硅层 201进行图案化以形成第一波导210和第一波导部分至第五波导部分211、212、 213、214、215的步骤。

在图6A中还可以看出在第三波导部分213的第一厚度e1上形成的第三波导部分213的横向波纹，这些波纹被形成为与第三波导部分213的第二部分e2 接触，如图6C和图6D中清楚地所示的。

图7A和7B示出了根据第二实施例的光子器件1，在第二实施例中第一半导体区域331、第二半导体区域341和增益介质321在其各自的长度上分别在增益结构310的整个长度上具有恒定的横向截面。这种光子器件1与根据第一实施例的光子器件的不同之处在于增益结构310的形状。这种恒定的横向截面使得可以提供特别适合于硅层201的厚度大于500nm，并且例如等于700nm 的跃迁区域。

将注意的是，用于制造根据本发明的第二实施例的光子器件1的方法与用于制造根据第一实施例的光子器件1的方法的不同之处在于，在对第一半导体层340、第二半导体层320和第三半导体层320的部分蚀刻的步骤期间，增益结构310沿光学器件1和第一半导体区域331的光学传播轴纵向延伸，第二半导体区域341和增益介质321在它们各自的长度上具有恒定宽度的横向截面。

图8A和图8B示出了沿根据第三实施例的光子器件的平面XX'的俯视图和纵向截面图，在第三实施例中激光器300包括由“垂直波纹”类型的分布式布拉格光栅提供的光学反馈结构。这种光子器件与根据第一实施例的器件的不同之处在于第三波导部分213的图案类型。

实际上，如图8A和图8B所示，在该第三实施例中，第三波导部分213的图案的第二宽度WN为零。

因此，在第三波导部分213中获得图案，该第三波导部分213在该第三波导部分213的厚度的第一部分e1上实现，该厚度的第一部分e1位于距第一电介质层110一定距离处并且可以具有例如150nm的厚度。该厚度的第一部分 e1对应于第三波导部分213的脊的横向截面的厚度。由此，反馈结构具有在零厚度和对应于第三波导部分213的第一部分e1的厚度的非零厚度e1之间变化的厚度。根据布拉格光栅的原理，零厚度和第一厚度部分e1的厚度之间的交替周期基本上等于λ/2neff，λ是激光器300的发射波长。第三波导部分213的第二厚度部分e2具有恒定的厚度并且形成第三波导部分213的基部。

如图9A至图9E所示，图9A至图9E通过(沿着图8A的平面XX'的)纵向截面图示出了用于制造根据该第三实施例的光子器件1的方法的主要步骤，这种制造方法与用于制造根据第一实施例的光子器件的方法的不同之处在于，如图9B中所示，在对硅层201进行图案化以形成第一波导210和第一波导部分至第五波导部分211、212、213、214、215的步骤中，第三波导部分的部分的图案以第二宽度WN为零的方式进行。

因此，将注意的是，如图9A中所示，提供基板100的步骤是相同的，并且如图9C至图9E中所示，对硅层201进行图案化以形成第一波导210和第一波导部分至第五波导部分211、212、213、214、215的步骤之后的多个步骤的唯一区别在于作为具有垂直波纹的布拉格光栅的反馈结构的形状。

图10A和图10B分别示出了根据本发明的第四实施例的光子器件1的平面 XX'的俯视图和纵向截面图，在第四实施例中光学反馈结构是具有垂直波纹的布拉格光栅223，并且在第四实施例中第一半导体区域331、第二半导体区域 341和增益介质321在其各自的长度上分别在增益结构310的整个长度上具有恒定的横向截面。这种光子器件1与根据第三实施例的光子器件的不同之处在于增益结构310的形状。

将注意的是，用于制造根据本发明的第四实施例的光子器件1的方法与用于制造根据第三实施例的光子器件1的方法的不同之处在于，在对第一半导体层340、第二半导体层320和第三半导体层330的部分蚀刻的步骤期间，增益结构310沿光学器件1和第一半导体区域331的光学传播轴纵向延伸，第二半导体区域341和增益介质321在它们各自的长度上具有恒定宽度的横向截面。

图11A至图11D分别通过沿平面XX'的纵向截面图和沿平面Y1Y1'、平面Y4Y4'、平面Y5Y5'的三个横向截面图示出了根据第五实施例的光子器件1，在第五实施例中提供了电容型混合光调制器230。根据该第五实施例的光子器件1与根据第三实施例的光子器件1的不同之处在于，第一波导210容纳电容型光调制器230以及部分地蚀刻在硅层201中的耦合光栅240。将注意的是，图11A至图11D示出了封装层510和激光器300的电接触部以及电容调制器 230的电接触部。

因此，在图11A中可以看出，硅层201进一步包括与第四半导体区域231 相关的掺杂硅区域232和耦合光栅240，以在光子器件1的输出端处提取辐射。耦合光栅是在硅层201中具有二维图案的光栅。

光子器件1进一步包括第四半导体区域231，形成在其中还形成有第一半导体区域341的第一半导体层340中的第四半导体区域231面对掺杂硅区域 232。第四半导体区域231与第一电介质层110的第二面接触。以该方式，第四半导体区域231、掺杂硅区域232以及分隔第四半导体区域231和掺杂硅区域 232的电介质层110的一部分一起形成电容型混合光调制器230。

用于制造根据该第四实施例的光子器件1的方法与根据第二实施例的制造方法的不同之处在于：

在对硅层201进行图案化的期间，还形成了容纳在第一波导210中的耦合光栅240和用于形成电容调制器230的掺杂硅区域232的第一波导210的一部分，

提供了对硅层201进行局部掺杂的步骤，以形成与第四半导体区域231的导电性类型相反的导电性类型的掺杂硅区域232，以及

在形成增益结构310期间，第四半导体区域231也形成为面对掺杂硅区域 232，以形成电容调制器230，以及

提供了在一个或多个电介质材料中封装增益结构的步骤，以形成封装层 510并形成金属接触部531、532、533、534。

在图11C中，电介质材料205和由中间层420的电介质材料制成的部分容纳金属通孔235，金属通孔235电连接232也被容纳在电介质材料205中和/或中间层420中的金属线435。容纳在封装层510中并穿过第一电介质层110的电通孔515与金属线435电接触，从而使得可以在封装层的外表面上提供容纳在第一波导210中的有源元件的电接触部534、533。

在图11B中，可以看出第一电接触部531由与第一半导体区域331的表面接触并且适于与第一半导体区域331的表面形成欧姆接触的金属接触部构成。第一电接触部531的横向金属接触部终止于封装层510的与第一电介质层110 相反的第二面中。第二电接触部532包括金属接触部，以接触第二半导体区域 341并适于与第二半导体区域341形成欧姆接触。第二电接触部532进一步包括金属通孔，该金属通孔与金属接触部接触并穿过封装层510，同时出现在封装层510的第二面上。

图12A至图12C分别通过俯视图、沿平面XX'的纵向截面图和沿平面 Y6Y6'的横向截面图示出了根据本发明的第六实施例的光子器件，在第六实施例中增益结构310是“横向结”类型。根据该第六实施例的器件与根据第三实施例的光子器件1的不同之处在于，增益结构310是“横向结”类型的增益结构。

如图12C中所示，连续地沿着沿着轴Y6Y6'的波导混合313的横向截面，增益结构310包括：

第一半导体区域341，该第一半导体区域341具有第一类型的导电性，

增益介质321，该增益介质321包括例如量子阱的至少一层或量子点，

第三半导体区域331，该第三半导体区域331具有与半导体区域341的第一类型的导电性相反的第二类型的导电性。

如图12A至图12C中所示，增益结构310进一步包括沿光传播方向布置在第一半导体区域341、第二半导体区域和第三半导体区域331的任一侧上的第一耦合区域351和第二耦合区域352，并且也是非有意掺杂的半导体层353被插入在第一电介质层和增益结构310的其余部分之间。因此，第一耦合区域351 和第二耦合区域352各自对应于增益结构310的一端，通过第一耦合区域351 和第二耦合区域352，第一光学跃迁区域312和第二光学跃迁区域314使得能够分别在激光混合波导313与第一波导部分211和第五波导部分215之间进行光学模式的绝热传输。

用于制造根据本发明的第六实施例的光子器件的方法与根据本发明第一实施例的制造方法的不同之处在于：

在形成增益结构310的步骤期间，增益结构是“横向结”结构。

图13示出了根据第六实施例的光子器件1的横向截面图，在第六实施例中第一波导210和第一波导部分至第五波导部分211、212、213、214、215的集合包括第三厚度部分e3。这种光子器件1与根据第一实施例的光子器件的不同之处在于，第一波导210和第一波导部分至第五波导部分211、212、213、214、 215中的每一个包括与中间层420接触的第三厚度部分。

这种第三厚度部分可以例如使得第一波导可以容纳电子部件。

在该第六实施例中，第三波导部分213的厚度的第一部分e1被布置在第三波导部分213与第一电介质层110接触的厚度的第二部分e2与第三波导部分 213与中间层420接触的厚度的第三部分之间。

将注意的是，第三波导部分213的这种配置也由第一波导210以及第一波导部分211、第二波导部分212、第四波导部分214和第五波导部分215共享，第一波导部分211、第二波导部分212、第四波导部分214和第五波导部分215 的各自的脊被布置在基部和它们的厚度的第三部分e3之间。

形成根据该第六实施例的光子器件1的方法与根据第一实施例的制造方法的不同之处在于，代替对硅层201进行图案化以形成第一波导210和与第一波导210不同的第一波导部分至第五波导部分211、212、213、214、215的步骤，提供以下步骤：

对硅层201进行图案化以形成第一波导210和来自第一波导210的第一波导部分至第五波导部分211、212、213、214、215的厚度的第一部分e1和第二部分e2，

形成与第一波导210和第一波导部分至第五波导部分211、212、213、214、 215的第一厚度部分接触的附加硅层，

对附加硅层进行图案化以形成第一波导210和第一波导部分至第五波导部分211、212、213、214、215的第三厚度部分e3。

显然地，在对第一波导210和第一波导的第一部分至第五部分211、212、 213、214、215进行掩埋的步骤期间，第一波导210的第三厚度部分e3被掩埋在所述电介质填充材料205中。

根据该第六实施例，在硅层中形成第一波导210和第一波导部分至第五波导部分211、212、213、214、215的第一厚度部分e1的步骤可以包括以下子步骤：

通过电介质填充材料205来掩埋第一波导210和第一波导部分至第五波导部分211、212、213、214、215的第二厚度部分e2，并且所述电介质材料205 进行平坦化；

形成与第一波导210和第一波导部分至第五波导部分211、212、213、214、 215的第二厚度部分e2接触的附加硅层，

对附加硅层进行图案化以形成第一波导210和第一波导部分至第五波导部分211、212、213、214、215的第一厚度部分e1。

对附加硅层的所述形成可以是沉积所述附加硅层的子步骤，或者可以是转移这种附加硅层的子步骤。

显然地，如果除了存在第一波导210和第一波导部分至第五波导部分211、 212、213、214、215的第三厚度部分e3之外，根据该第六实施例的光子器件1 具有根据第一实施例的配置，则第一波导210和第一波导部分至第五波导部分 211、212、213、214、215的这种配置也与根据第二实施例至第五实施例的光子器件1兼容。