专利名称：用于集成dwdm接收机的方法和系统的制作方法
用^m^ DWDM ^TO的;^^和系统
駄领域
本发明涉及光纤传输系统。尤其地，本发明提供一种用于集成光接收机的方
法和系统，以斷氐光传输系统的尺寸和财。
背景狱
仅仅作为例子，本发明应用于細InP光电检测器的密織分飾(DWDM) 光传输系统。但是，可以认i诏体发明具有更宽的应用范围。从20 1^己90年代 中期的第一次发展开始，密，分复用(DWDM)已经成为M巨离和区域性骨干 传输网的主要技术，并且逐步地应用于城域网。光传输系统通常包括一个或多个 线路卡。线路卡通常安装在一个或几个光学部件周围。例如，从传输光纤接收的 DWDM光信号首先iSl包括DMUX媳波器的解OT线路卡。通常〗OT的DMUX 熗波器基于由硅基:ift化硅构成的阵列波导光栅(AWG)。然后，将来自解翻线
路卡并且各自位于rru-T标准波长处的光输出馈入到接收t膽路卡。线路卡之间
的^^m常ii31光纤实现。接收机^m常包括例如^i-n (P1N)光电二极管或雪 崩光电二极管(APD)的光电检测器，期每输入光转换为电信号以用雅一步处 理。位于光电检测Hi寸装体内的光电检测器芯片通常由InP半导体化^/构成。
尽管这對专统的DWDM系统:^^t^^有用的，但是他们具有许多缺点， 从而在更宽的应用中限制了其效力。下面讨论这些缺点中的一些，并且然后介绍 基于本发明实施例的,技术。
发明内容
本发明涉及光纤传输系统。尤其地，本发明提供一种用于集成光接收机的方 法和系统，以降低光传输系统的尺寸和成本。仅仅作为例子，本发明已经应用到 細InP光电检测器的DWDM光传输系统中。但题当认识到，本发明具有更加 宽泛的应用范围。
本发明的特定实施例111共一种集成密 分复用(DWDM)接收,置，其
6将多信道dwdm信号转换为多个电信号。该^a包括^t部件和位于i^:撑部件
上面的硅基二氧化硅衬底(substrate)等。硅基二氧化硅衬底包括位于鶴上面的 二氧化^M。硅基二氧化硅衬底还包括第一表面区域和第二表面区域。接收, 置包括位于二氧化硅层内的光解复用器。光解复用器位于第一表面区域下方并且 位于:i^化硅层上面。光解复用器包括用于接收多信道dwdm信号的至少一^t！ 入波导以及用于传送一个或多个解复用光信号的输出波导。接收机，还包括位 于第1面区域下面的二氧化硅层中的一个或多个反射结构。反射结构中的每一 个都光学耦合到多个输出波导中的相应一个。接收机装置还包括位于硅基二氧化 硅衬底的第1面区域上面的一个或多个半导体光电捡测器阵列芯片。戶腐一个 或多个光电检测器阵列芯片的每一个都包括一个或多个光电检测器，用于将光信 号转换为相应的电信号。每一个光电检测器都光学耦合到戶脱反射结构的相应一 个，每一个光电检测器都位于戶腐反射结构的相应一个上方。在一个实施例中， 接收m^S还包括一个或多个输出端子，用于输出由光电检测器转换的电信号。
在另一实施例中，本发明劍共一种集成密集波分复用(dwdm)接收#1^置， 除了别的以外，其包括支撑部件和位于该支撑部件上面的硅基二氧化硅衬底等。 硅基二氧化硅衬底包括二氧化硅层和硅层。硅基二氧化硅衬底还包括第一表面区 域和第1面区域。在特定实施例中，接收机驢包括位于二氧化硅层内的阵列 波导光栅。阵列波导光栅位于第一表面区域下方并且位于硅层上面。阵列波导光 鹏括多铺出波导和至少一賴入波导。接收m^S还包括位于第1面区域 下面的二氧化鶴中的一个或多个诚结构。每一个鄉结构都光学耦合至湘应
的一，出波导。接收m^S还包括位于硅基二氧化硅衬底的第:^面区域上面
的一个或多个InP光电检测器阵列芯片。每一赖电检测器阵列芯片都包括一个 或多个InP光电检测器，并5/诚一个或多个InP光电检测器的每一个都光学孝給 到相应的一个反射结构。
在另一实施例中，本发明jii共一种制作誠dwdm接收m^s的方法。该
方^^括li^层并且在该硅层上的二氧化硅层内形成光解OT器。光解复用器 包括多賴出波导和至少一个输入波导。该方、跑括在二氧化硅层中形成一个或 多个RM结构。每一个反射结构都光学耦合到相应的一个输出波导。该方^^括 将一个或多个半导体光电检测器阵列芯片安驗二氧化硅层上。所述一个或多个 半导体光电检测器阵列芯片的每一个都包括一个或多个光电检领螺，并且每一个光电检测M啦于所述反射结构中相应的一个上方。该方法还包括 层粘合到 支撑部件，该支撑部件可以包括鹏调整部件。在特定实施例中，j顿下述过程
在硅层上形麟一非掺杂二氧化軒层；
在第一非掺杂二氧化硅子层上形成掺杂二氧化硅子层；
t駭驗杂二氧化硅子层的至少第二部分；
将第二非掺杂二氧化硅子层沉积至鹏刻的掺杂二氧化硅子层以及第一非掺杂 二氧化硅子层上。
在本方法的特定实施例中，每一个半导体光电检测器阵歹IJ芯片都包括由InP 制作的一个或多个光电检测器二极管。在一个实施例中，光解飾器包括阵列波 导光栅。在一个特定实施例中，形成反射结构的过程包括在二氧化硅层的第一区 域中形成凹槽区域。该凹槽区域包括第一表面和第1面。第一表面端接戶，输 出波导的相应一个，并且第二表面与输出波导分隔开且相对于该输出波导大约45°安装。然后j顿金属层涂募條r^面。在另一实施例中，通过向输出波导制 作大约45°的切口以形成倉獬进行全内础的该波导的端接表面，从而制作蹄
结构。在一个实施例中，使用表面安装方fe^安装半导体光电检测器阵列芯片。 在一啊寺定实施例中，在表面安驗程中<顿金属焊接。
M31本发明可以获得相对传统技术的多^:点，例如在M>衬底上单片集成
DWDM接收机。例如，在特定实施例中，本发明的实施例樹共了用于集成半导体 InP光电检测器芯片与二氧化，AWG衬底的方法和系统，以斷氐划输系统终 端的尺寸和成本。由于硅基:r^化硅的旨单位面积的处S^可以比InP低两个 数量级，所以可以以更低的成本制作根据本发明实施例的AWG。硅基二氧化硅 AWG是S加成熟的技术。例如，由硅基二氧化硅制成的AWG比由InP制成的AWG 的传车射员賴氐很多。由于与传统的MP单片集成方法相比，根据本发明实施例的 InP芯片上具有非常少的元件，所以InP芯片的制作产量更高。根据本发明的实施 例，没有AWG， InP芯片也非常小。根据本发明的实施例，高产量和小尺寸极大 降低了在混i成中使用的InP芯片的g。
根据本发明的特定实施例，樹共了一种寸顿表面照射式APD的方法，躬传 统技*§比在接收灵,方面可以产生>=10( 的增加。该^iS可以在不使用光放 大器的情况下进行极巨离传输。此外，关于完成的设备，根据本发明特定实施例的混^ DWDM接收机的尺寸与单片集成DWDM接收机的尺寸具有可比性。 因此，根据本发明的特定实施例，保持了誠DWDM接收机的小尺寸的优点。
通过参考详细说明以及其后的相应附图，可以更力備楚本发明的各种其它目 标、特征以及优点。
图1A是根据本发明一个实施例的混^^DWDM接收机的简化俯视图； 图1B是根据本发明i^实施例的图1A的混賴成DWDM接收机的简化截 面图2A是根据本发明另一实施例的混M成DWDM接收机的简化放大俯视
图2B是根据本发明战实施例的图2A的混錄成DWDM接收机的简化放 大截面图3A是根据本发明一个可选实施例的封装混賴成DWDM接收机的简化俯 视图3B是图3A的封装混^j^ DWDM接收机的简化截面图；以及 图4是根据本发明一个实施例的用于制作集成DWDM接收机的方法的简化流 程图。
本发明涉及光纤传输系统。尤其地，本发明提供一种用于^成光接收机的方 法和系统，以降低光传输系统的尺寸和成本。仅仅作为例子，本发明已经应用于
采用InP光电检则器的DWDM光传输系统。但是可以认识到，本发明具有更宽的 应用范围。
传统DWDM系统中的光部件通常是^l^寸装的。封mW很大禾號上决定 部件的价格。例如，高速0 10Gbps)裸PIN芯片的棘仅需要几美元，而主要 由Ti寸^^，封装的PIN贝赎几百美元。因此，{顿传统的DWDM系统设计 《歡腿一步陶W^。此外，齡都具有^^部件的多销路卡使得斷氏DWDM 终端的尺寸非常困难。
在最近几年，已经努力将多个光电检测器和AWG单片集成到单个InP芯片上。
9这样，可以极大地斷氐DWDM终端的尺寸。单片集成方法严重繊于InP芯片处 理技术，然而该技术目前并不成熟。与硅处理相比，即使对于单个元件芯片，InP 处理的产量也很低。对于集成到单个芯片上的多个元件，,量以指数形式斷氐。 此外，在集成芯片上，作为无源元件的AWG通常比例如光电检测器的有源元件占 用更大的面积。这导致了昂贵的InP材料的低效率^顿。
作为一般的规则，InP晶片的尺寸比硅晶片小一个数量级。例如，InP晶片的 直^1常为2'，或者3'' ， M晶片为8'，或者甚至为12" 。 InP晶片的*单
位面积的处M^会比硅晶片高2个数，。低的晶片产量以及高的处^;本使
得单片,DWDM接收机很不经济。it&卜，InP AWG趋向于具有大的片上插入 损耗。该损耗还趋向于依赖输入光信号的偏振，这在实际系统中会使信号幅度波 动。输入光纤和InP接收机波导之间的空间模式不匹配也产生额屏的损耗。因此， 该单片集成DWDM接收机的性育腿常比在传统DWDM系统中使用的DMUX/单 个接收机的组合的性能體。/AJ^内容可以看出，期望一种用于DWDM接收机 设计的舰技术。
根据本实施例，本发明包括可以4顿的各种特征，这對寺征包括
1. 一种混^ DWDM接收机，其具有由InP审喊的一个或多个光电检测 器阵列芯片，该一个或多个光电检测器阵列芯片被表面安装在由硅基二氧化硅平 面光波电路(PLC)制成的阵歹啵导光栅(AWG)上；
2. —种方法，用于将来自旨AWG输出波导的光输出M: PLC上的45°反 射器颇90°从而将就耦合到相应的表面安装光电检测器；以及
3. —种iOT表面照谢式APD的方法，其可以在接收灵| 上产生>=10( 的
增加并且肯,在不^ffi光放大器的情况下进行，巨离传输。
可以看出，上述特征可能位于一个或多个实施例中。这^ir征仅仅是例子，
并不应当限定本申请的范围。本领域普通技术人员可以认识到多种变化、修改以 雄择c
图1A为根据本发明一个实施例的混^^DWDM接收机的简化俯视图。该 图仅仅是例子，并不应当限定这里要求的范围，本领域普通技术人员应当认识到 其他变化、修改以皿择。如图所示，混i成DWDM接收机100包括硅平台 101。在特定实施例中，硅平台101包括硅基Z^化硅衬底。混合接收机100还包 括在硅平台中的光解复用器。在特定实施例中，光解复用器包括阵列波导光栅
10(AWG) 110，该阵列波导光栅在硅平台中的硅基二氧化硅平面光波电路(PLC) 中制成。混合接收机100还包括一个或多个光电检测器阵列芯片，例如114。在优 选实施例中，光电检测器阵列芯片包括采用InP制作的光电检测器。在特定实施例 中，^hlnP光电检测器阵列芯片包括一个或多^6电检测器，例如115。当然， 可以存在其他变化、修改和选择。
在特定实施例中，AWG IIO包括一个光输入端口 112、多个输出端口 113以 及光栅波导116。在一个实施例中，输入端口 112光学耦合到光纤119以接收 DWDM信号，光纤119可以耦合到光传输系统。输出端口和输入端口例如者阿以 实现为波导形式。在特定实施例中，光栅波导116包括用于耦合到输入端口和输 出端口的多个波导。这些波导具有可变长度以执行波分翻和解复用功能，在特 定实施例中， ^出端口输出解鄉的光信号。錢些实施例中，AWG的針 输出端口具有与光传输相关的中心波长和通带。在特定实施例中，中心波^t应 于与rrU-T标准定义的频率，例如193.1THz，相关的申寺定波长。
图1B是根据本发明一个实施例的混^j^DWDM接收机100的简化截面图。 该图仅仅是例子，并不应当限定这里要求的范围。本领域普通技术人员应当认识 到其他变化、修改和选择。如图戶标，波导包括被包围在硅衬底124上的非掺杂 二氧化硅层122中的掺杂二氧化硅区域121。在特定实施例中，掺杂二氧化硅区域 121具有比非掺杂硅区鞭高的介电常数。在特定实施例中，掺杂二氧化硅区域 121具有比非掺杂二氧化硅区鞭高的折射率。在特定例子中，掺杂二氧化硅区域 121具有大约为1.47的折射率，而非掺杂二氧化硅区,有大约为1.45的折射率。 在图1B中，波导121用于表示输入端口 112、光栅波导116和输出端口 113中的 部分波导的截面图。
根据本发明的实施例，集成接收机100包括一个或多个光电检测器阵列芯片， 并且^tt电检测器阵列芯片可以包括一个或多^电检测器。在图1A戶标的特 定实施例中，^t接收机100包括光电检测器阵列芯片114。在该特定例子中，阵 列芯片包括采用M>制作的8个光电检测器。在特定实施例中，光电检测器包括 ，i-n(PIN)光电二极管。在其它实施例中，光电检测器包括雪崩光电二极管(APD)。 表面照J寸式APD的使用可以在接收灵 方面产生>=10( 的增加，这可以使得 在不iOT光放大器的情况下进行^巨离傲俞。在传统技术中，APD通常用于^^虫 封装的接收机中。本发明的一个实施例提供了一种用于具有APD的集成DWDM接收机的方法。根据本发明的某些实施例，光电检测器阵列也可以是单个光电检
测器芯片。光电检测器的功能是将^光信号转换为M;电导线(在图中未示出) 输出的相应电信号。可选择地，电信号可以在输出之前M:在后放大器进行放大。 该在后放大器赫安驗PLC上，或者安驗^^虫的衬底上。当然，本领域普通 技术人员可以认识到其4也变化、修改和选择。
如图1A所示，根据本发明的某些实施例，光电检测器阵列芯片在AWG 110
的输出端口 113附近被安驗硅平台ioi的一部分上。在一个实施例中，4顿采 用金属焊接的表面安装过程执行该安装，其为光电检测器既衝共了机械S雖又提 供了电连接。根据该实施例，也可以4顿采用^i粘合齐啲其他粘合方法。
根据本发明的特定实施例，如图1B所示，将硅平台安M支撑部件130上。 在特定实施例中，支撑部件130包JS^调整部件134和可选的子支架132。温 度调整部件使光学部件，例如波导、AWG和光电检测器，保持在魏的操作鹏， 例如20-50。C。在特定实施例中，^^调整部件包括热电制冷器(TEC)。在一个 实施例中，在操作鹏处，AWG输出端口的中心波縫本上驗ITU-T栅格内， 例如193.1THz、 193.2THz、 193.3THz等。通常，AWG的中心波长会随着，偏 移 0.01nmAC。
些实施例中，；^拿部件130还包括位于、 调整部件134上 的子支架132。在一个实施例中，子支架132由含金属或陶瓷的材料构成，其可
以ilf共丰jiM^it和热传导。
图2A是根据本发明另一实施例的混i成DWDM接收机的简化放大俯视 图。该图仅仅是一个例子，不应当限定这里要求的范围。本领域普通技术人员可 以认识到其他变化、修改和选择。如图2A所示，混^"^ DWDM接收机200包 括耦合到光解飾器，例如阵列波导光栅(AWG)(未示出)，的波导211、 212 和213。作为例子，如图1A所示，波导和AWG由硅基二氧化硅平面光波(^各(PLC) 形成。^i接收机200还包括光电检测器214、 215和216。光电检测器的例子已 经结合图1A和1B :&i:面进行了讨论。
图2B是根据本发明一个实施例的混^i^DWDM接收机200的简化放娥 面图。该图仅仅是例子，并不限定这里要求的范围。本领域普通技术人员可以认 识到其他变化、修改和替代。如图所示，接收机200的截面图包括被包围在硅衬 底224上的非掺杂二氧化硅层222中的二氧化硅波导213。在一个实施例中，在输 出波导213的端部处，在PLC的二氧化硅层中形成45。 Hl寸镜225。在一个实施例中，来自^^出波导的光被&M到PLC的表面并且被相应的光电检测器，例 如214，收集。在一个实施例中，^(顿嫩拠理以在二氧化硅层中形成凹槽和倾斜 的反射表面，从而形成反射镜。在其它实施例中，可以使用其它传统的集成电路 或MEMS处理技术来形成45。反射镜。在特定实施例中，鄉镜表面涂敷有具有 高g率的金属，例如铝。在本发明的特定实施例中，这种结构的光收集效率可 以高达90%。
在本发明的可选实施例中，还可以由通31^ 波导到PLC的45。切口的全内 反射来形成90°光戯寸。例如，在输出波导的端点处的Hft化硅层中形成间隙， 该间隙具有端接戶;m波导的45°表面以允i午全内反射。在特定实施例中，可以使 用金刚石锯片或者聚焦离子束(FIB) t顿」来制作该切口。可以计算出，在化 硅和空气界面中的全内反射临界角为 42。(假设二氧化硅的折射率为1.5)。因此， 根据具有45。切口的本发明实施例，实际上从波导输出的所有光都被朝向PLC的 表面反射。当然，可以存在其它变化、修改和选择。
图3A是根据本发明可选实施例的封装的混賴成DWDM接收机的简化俯视 图。图3B是图3A的封装混^J^DWDM接收机的简化截面图。这些图側腿 例子，决不限定这里要求的范围。本领域技术人员可以认识到其他变化、修改和 选择。如图3A所示，封装的DWDM接收机300包括位Ti寸装体301内的功能土央 101。在一个实施例中，功能块101包括光电检测器芯片、AWG、子支架以及TEC
等，以执行与结合图iA戶;fi寸论的模块ioi相似的接收功能。在一个实施例中，封
装的DWDM接收机300包括电子在后放大器303，用于升高光电检测器的电信号 电平。如图所示，封装的DWDM接收机300还包括输出端子310，以 俞出转换后 的电信号。在一个实施例中，输出端子310舰^3I接体305耦合到功能块101 中的光电检测器。在可选实施例中，输出端子310可以耦合至赃后放大器，例如 303。在一个实施例中，接收机具有单个光输入，通常M3i尾光纤319接收多信道
DWDM信号。在特定实施例中，接收丰腿具有多个电输;an输出连接，其控制并
监视AWG的温度、光电检测器上的DC偏置并输出对于WM言道的接收的电信号。 图4是根据本发明一实施例的用^怖皿DWDM接收机的方法的简化流程
图。该图仅仅是一个例子，决不限定这里要求的范围，本领域技术人员可以认识 到其他变化、修改和选择。i^^法可以简单描述如下 1.(过程410)掛^jf;
132. (过程420)在戶脱硅层上方的二氧化硅层中形成光解飾器；
3. (过程430) S^脱二氧化硅层中形成反射结构；
4. (过程440)安装光电检测器阵列芯片；以及
5. (过程450)将戶脱硅层粘合到支撑部件。
如图所示，图4提供了用于制作集成DWDM接收m^置的方法。该方纟跑括 (过程410)提fM层并且(过程420)在戶/f^硅层上的二氧化硅层内形皿解复 用器。在一个实施例中，光解OT器包括多个输出波导以及至少一个输入波导。 在特定实施例中，光解复用器包括阵列波导光栅。在特定实施例中，使用下皿 驟鹏飾器
在臓硅层上形麟一非掺杂二氧化硅子层；
在臓第一非掺杂二氧化硅子层上形成掺杂二氧化硅子层；
蚀刻戶/f^参杂:^化硅子层的至少第二部分；以及
在戶;M蚀刻的掺杂二氧化硅子层和所述第一非掺杂二氧化硅子层上沉积第二
非掺杂二氧化硅子层。
在过程430，该方纟跑括在二氧化鶴中形成一个或多个础结构。每一个反 射结构都光学耦合到所述多个输出波导的相应一个。在特定实施例中，M首先 在二氧化硅层的第一区域中形成凹槽区域来形成反射结构。该凹槽包括端接相应 的一个输出波导的第一表面。该凹槽区域还包括与输出波导分离并且相对于 出波导以45°角安装的第Z1^面。在一个例子中，AMC平输出波导，的光信号 被450反射并且被向上传输至恍电检测器，该光电检测器如下戶腿安驗础表 面上方。为了提高反射镜的^率，可以在反射表面上形成例如铝的金属涂层。 在另一实施例中，可以M31切割波导以形成端接戶;M波导的45°表面来形成该反 射结构。该45°表面能使至腿该表面处的光信号进行全内反射。
在过程440，该方法还包括在二氧化硅层中安装一个或多个半导体光电检测器 阵列芯片。在特定实施例中，針光电检测器阵列芯片包括一个或多个InP光电检 测器二极管，例如，P"i-n 二极管或雪崩光电二极管(APD)。例如，可以^[顿表面 安装方法执行该安装。在特定实施例中，使用金属焊接。每个光电检测器位于反 射结构上方并且光学耦合到该蹈寸结构。通过统的调整，每个光电检测器接收 来自解复用器的相应输出波导并且由反射结构反射的光信号。最后，该方、 跑括 (过程450) ))t^基二氧化硅衬底粘合至l伎撑部件上。在一个实施例中，穷掌部件还包括 调整部件。
i:^3i程序列提供了根据本发明一个实施例的制作集成DWDM接收m^S 的方法，如图所示，该方法使用多个处理的组合，包括如下方式在硅基二氧化 硅衬底中制作光解复用器，将光电检测器阵列芯片安装在戶腐衬底的一部分上， 以及在戶腿衬底中形成反射结构以光学耦合解OT器和光电检测器。还可以在不 脱离这里要求的范围的情况下提供其它选择，包括增加步骤、删除一个或多个步 骤、或者以不同的顺序提供一个或多个步骤。还可以在本说明书中发现当前方法 的其他细节。
通过本发明可以相对于传统技术获得许多优点。例如，在特定实施例中，本 发明的一个实施例,一种将半导体InP光电检测器芯片与二氧化^ AWG衬 底集成的方法和系统，以降低光传输系统终端的尺寸和成本。由于硅基二氧化硅 单位面积的处3^:可以比InP低两个M^，戶腿根据本发明实施例的AWG可 以以非常低的駄制作。硅基二氧化硅AWG是更成熟的制作技术。例如，由硅基 二氧化硅制作的AWG比由InP制作的AWG的传输损耗小很多。由于与传统InP 单片集成方法相比，根据本发明实施例的在InP芯片上具有非常少的元件，所以 InP芯片制作产量更高。根据本发明的实施例，在不j顿AWG的情况下，InP芯 片也非常小。高产量和小尺寸极大降低了根据本发明实施例的用于混i成InP 芯片的#。
根据本发明的，实施例，劍共一种4顿表面照射式APD的方法，其可以在 接收灵,方面比传统技术产生>=10( 的增加。这种，可以在不{顿光放大器
的情况下进行长距离传输。此外，关于完成的设备，根据本发明特定实施例的混 DWDM接收机的尺寸与单片集成DWDM接收机具有可比性。因此，根据 本发明的特定实施例，可以保留誠DWDM接收机的小尺寸的优点。
尽管已经示例和描述了本发明的 实施例，应当清楚本发明决不仅仅限定 为这些实施例。在不脱离权利要求所描述的本发明的精神和范围的情况下，本领 域技术人员可以清楚多种修改、改变、变化、替代和等效。
1权利要求
1、一种集成密集波分复用(DWDM)接收机装置，其将多信道DWDM信号转换为多个电信号，所述装置包括支撑部件；位于所述支撑部件上面的硅基二氧化硅衬底，所述硅基二氧化硅衬底包括位于硅层上面的二氧化硅层，所述硅基二氧化硅衬底包括第一表面区域和第二表面区域；位于所述二氧化硅层内的光解复用器，所述光解复用器位于所述第一表面区域之下并且位于所述硅层上面，所述光解复用器包括用于接收所述多信道DWDM信号的至少一个输入波导以及用于输出一个或多个光信号的多个输出波导；位于所述第二表面区域下面的所述二氧化硅层中的一个或多个反射结构，所述一个或多个反射结构中的每一个都光学耦合到所述多个输出波导中的相应一个；位于所述硅基二氧化硅衬底的第二表面区域上面的一个或多个半导体光电检测器阵列芯片，所述一个或多个光电检测器阵列芯片中的每一个都包括用于将光信号转换为相应的电信号的一个或多个光电检测器，所述一个或多个光电检测器的每一个都光学耦合到所述反射结构中的相应一个反射结构，所述一个或多个光电检测器的每一个都位于所述反射结构中的相应一个反射结构上方；以及一个或多个输出端子，用于输出由所述光电检测器转换的电信号。
2、 如权禾腰求1戶腐的，，其中戶脱，OT器包括阵列波导光栅。
3、 如权利要求i戶，的装置，其中使用表面安M法将戶;M—个或多个半导体光电检测器阵列芯片中的每一个都安^^/M硅基二氧化硅衬底上。1
4、 如权利要求1戶脱的装置，其中戶腿一个或多个半导体光电检测器阵列芯 片的每一个都包括一个或多个InP光电检测器二极管。
5、 如权利要求1阮逸的CT，其中所述，OT器包括在本征二氧化硅层中的掺杂二氧化硅波导。
6、 如权利要求1戶诚的體，其中戶脱一个或多个半导体光电检测器阵列芯 片的每一个都包括一个或多个p-i-n (PIN)光电二极管。
7、 如权利要求1戶脱的體，其中戶腿一个或多个半导体光电检测器阵列芯 片的每一个都包括一个或多个雪崩光电二极管(APD)。
8、 如权利要求1所述的装置，其中所述一个或者多个反射结构的每一个都包 括HM镜结构。
9、 如权利要求i戶皿的^g，其中戶;M—个或多个g结构的每一个都包括在戶，二氧化硅层中的反射表面，所述反射层相对于所述多个输出波导的相应一 个以^Sf服多赖电检测器中的相应一个的表面诚成45。角。
10、 如权利要求1所述的，，其中所述一个或多个反射结构中的每一个的 反射表面还包括金属层。
11、 如权利要求1所述的装置，其中所述一个或多个目结构中的每一个都 包括^E^脱二氧化硅层中的凹槽区域，戶腿凹槽区域的表面端接所述多^Ml出波导中的相应一，出、波导，所述表面相对于戶;f^波导;^c成45。角。
12、 如权利要求1所述的装置，其中所述支撑部件包括含金属或者含陶瓷的 材料。
13、 如权利要求i戶;M的，，其中戶;M支撑部件包括，调整部件，戶/M，调整部件包括热电制冷器(TEC)或电热器。
14、 一种集成密激分飾(DWDM)接收am戶;f^a包括支撑部件；位于^M支撑部件上面的硅基二氧化硅衬底，戶;M硅基二氧化硅衬底包括二氧化硅层和硅层，BJ5腿硅基二氧化硅衬底包括第一表面区鄉卩第Z^面区域；位于所述二氧化硅层内的阵列波导光栅，所述阵列波导光栅位于戶，第一表面区^下并且位于所述硅层上面，所述阵列波导光am括多个输出波导和至少一M俞入波导；位于卩脱第i面区域下面的戶舰二氧化硅层中的一个或多个反射结构，所述一个或多个反射结构的每一个都光学耦合到所述多个输出波导中的相应一个；以及位于所述硅基二氧化硅衬底的所述第二表面区域上面的一个或多个InP光电 检测器阵列芯片，所述一个或多个光电检测器阵列芯片的每一个都包括一个或多 个lnP光电检测器，并^g/舰一个或多个InP光电检测器的每一个都光学耦合到戶欣 一个或多个g结构中的相应一个。
15、 一种制作集成DWDM接收IH^S的方法，戶腿方》跑括在位于戶脱硅层上的二氧化硅层内形戯解OT器，戶腿雄飾器包括多 W俞出波导和至少一^Mf入波导；在臓二氧化硅层中形成一个或多个反射结构，臓一个或多个反射结构中 的每一个都光学耦合到所述多，出波导中的相应一个；将一个或多个半导体光电检测器阵列芯片安装^^腿二氧化硅层上，戶腿一 个或多个半导体光电检测器阵列芯片中的每一个都包括一个或多个光电检测器， 戶脱一个或多个光电检测器中的每一个都位于戶腿一个或多个础结构的相应一 个上方；将臓鶴粘合到支撑部件；其中戶;M^^WMffl器的步骤包括在臓鶴上形麟一非掺杂二氧化硅子层；在戶脱第一非掺杂二氧化硅子层上形成掺杂二氧化硅子层；t^iJ戶/Mf杂^m化硅子层的至少第二部分；将第二非掺杂二氧化硅子层沉积在被嫩啲掺杂二氧化硅子层和戶脱第 一非掺杂二氧化舒层上。
16、 如权利要求15戶腿的方法，其中，戶腿一个或多个半导体光电检观螺阵 列芯片的每一个都包括在InP中制成的一个或多个光电检测器二极管。
17、 如权利要求15戶脱的方法，其中戶脱光解飾器包括阵列波导光栅。
18、 如权利要求15所述的方法，其中所述形成一个或多个反射结构的步骤包括在所述二氧化硅层的第一区域中形成凹槽区域，所述凹槽区域包括第一表面 和第1面，所述第一表面端接所述多，出波导的相应一个，所述第1面与 该输出波导分隔开并且相对于m出波导以大致45。角安乾以及舰金属层涂夷鹏第1面。
19、 如权利要求15戶，的方法，其中所述形成一个或多个g结构包括对所 述多锡出波导中的一个或多1^'j作大致45。的切口以形成會,进行全内反射的戶;f^波导的端接表面。
20、 如权利要求15 j M的方法，其中{顿表面安^法执行戶腿将一个或多 个半导体光电检测器阵列芯片安^^腿化鶴上的步骤。
21、 如权利要求15戶腿的方法，其中1顿表面安^1程中的金属焊^^行所 述将一个或多个半导体光电检测器阵列芯片安^^腐1化硅层上的步骤。
22、 如权利要求15戶腿的方法，其中戶腿支撑部件包括離调整部件，戶脱 ^^调整部件包括热电制冷器(TEC) M电热器。
全文摘要
本发明公开一种集成DWDM接收机装置，包括支撑部件和位于支撑部件上面的硅基二氧化硅衬底。衬底包括位于硅层上面的二氧化硅层并且包括第一表面区域和第二表面区域。将光解复用器安装在所述第一表面区域下方的所述二氧化硅层内并且位于所述硅层上面。所述光解复用器包括多个输出波导和至少一个输入波导。所述接收机装置包括位于所述第二表面区域下方的二氧化硅层中的一个或多个反射结构。所述反射结构的每一个都光学耦合到相应的输出波导。该接收机装置还包括位于所述硅基二氧化硅衬底的所述第二表面区域上面的一个或多个半导体光电检测器阵列芯片。所述一个或多个光电检测器阵列芯片的每一个都包括光学耦合到相应的反射结构的一个或多个光电检测器。
文档编号H04B10/06GK101517937SQ200780034879
公开日2009年8月26日 申请日期2007年10月11日 优先权日2006年10月11日
发明者白聿生 申请人:华为技术有限公司