晶圆级硅基III-V族异质集成器件及其制备方法

    公开(公告)号:CN118249193A

    公开(公告)日:2024-06-25

    申请号:CN202410671952.X

    申请日:2024-05-28

    Inventor: 张敏明 田琦

    Abstract: 本发明公开了一种晶圆级硅基III‑V族异质集成器件及其制备方法,属于半导体器件领域,器件包括:键合硅区,以及分别键合在键合硅区上下两侧的器件硅区和有源器件区;器件硅区包括硅硅耦合器和硅基调制器;有源器件区采用III‑V族化合物半导体材料,包括:p型包层、有源层、n型包层、p面电极、n面散热电极和气密保护材料;p型包层、有源层、n型包层和n面散热电极依次设置在键合硅区的一侧;p面电极设置在p型包层上;气密保护材料包裹p型包层、有源层、n型包层、p面电极和n面散热电极。可实现高兼容、高可靠的硅基集成有源器件,可提供片上光源、片上放大及光学非线性变换等功能。

    一种基于化合物半导体激光器的硅基集成光源

    公开(公告)号:CN116387967A

    公开(公告)日:2023-07-04

    申请号:CN202310278037.X

    申请日:2023-03-21

    Inventor: 张敏明 田琦

    Abstract: 本发明公开一种基于化合物半导体激光器的硅基集成光源,包括:绝缘体上硅SOI区、沉积硅区、键合区和激光器区;激光器区通过键合区集成到SOI区及沉积硅区的上方;沉积硅区在绝缘体上硅区上采用低温沉积非晶硅制成,包括第一沉积硅锥形波导、沉积硅过渡波导和第二沉积硅锥形波导;激光器区包括有源区、光栅层、激光器过渡波导和激光器锥形波导;激光器区沿出光方向的右侧镀高反膜,左侧镀增透膜,构建谐振腔;光栅层对光信号选模得到目标光信号,经激光器锥形波导耦合到第二沉积硅锥形波导,再经第一沉积硅锥形波导耦合到SOI锥形波导,沿SOI硅波导输出高功率光信号。提高光耦合效率,实现高可靠、高输出光功率、低成本的硅基集成光源。

    一种反馈式半导体激光器的调控装置

    公开(公告)号:CN112928598A

    公开(公告)日:2021-06-08

    申请号:CN202110073533.2

    申请日:2021-01-20

    Inventor: 张敏明 田琦

    Abstract: 本发明公开了一种反馈式半导体激光器的调控装置,属于半导体器件领域,包括:器件区和电流反馈补偿区,器件区包括分布反馈激光器区、无源反馈区和有源反馈区,分布反馈激光器区的有源层为多量子阱结构;无源反馈区通过电光效应来调控反馈相位;有源反馈区能对信号光产生增益,补偿无源反馈区引入的损耗;激光器自身的驰豫振荡频率和反馈引入的光子光子谐振频率是激光器小信号频率响应的两个峰值。当半导体器件的温度高于初始温度时,电流反馈补偿区用于改变注入两个反馈区的电流以改变PPR频率的位置,从而对驰豫振荡频率降低进行补偿,使器件的调制带宽保持在较高值,因为无需为器件额外设置制冷装置,器件能耗较低,运行成本降低。

    一种基于沉积硅的垂直耦合波导及其制备方法

    公开(公告)号:CN118244419B

    公开(公告)日:2024-07-19

    申请号:CN202410671888.5

    申请日:2024-05-28

    Inventor: 张敏明 田琦

    Abstract: 本发明公开了一种基于沉积硅的垂直耦合波导及其制备方法,属于半导体器件领域,包括:SOI衬底,其上定义了光波导;硅波导倏逝波耦合结构,其与待测光学器件一同制作于SOI衬底上;二氧化硅衬底,其沉积于SOI衬底之上,且其上刻蚀有凹槽;水平波导,其沉积于凹槽底部,沿水平方向延伸,且与硅波导倏逝波耦合结构相匹配;以及垂直波导,其与水平波导中光耦合出的一端相接,且沿凹槽的侧壁向上延伸。工作时,待测光学器件的水平出射光经硅波导倏逝波耦合结构耦合进水平波导并在其中传播,之后继续沿垂直波导传播,实现水平方向到垂直方向的过渡。本发明提供的耦合结构耦合效率高、一致性好,为晶圆级光学器件的在片测试提供了有力的支撑。

    实现电光锁存功能的半导体激光器、信息加载/锁存方法

    公开(公告)号:CN113612109A

    公开(公告)日:2021-11-05

    申请号:CN202110869623.2

    申请日:2021-07-30

    Abstract: 本发明公开了一种实现电光锁存功能的半导体激光器、信息加载/锁存方法,属于半导体器件领域,包括:器件区和隔离区,器件区包括第一分布反馈激光器和第二分布反馈激光器,第一分布反馈激光器和第二分布反馈激光器构成谐振腔,每个分步反馈激光器包括电极、光栅层、有源区,有源区为多量子阱结构;激光器的PI曲线显示出迟滞现象:注入电流由小到大和由大到小时光功率跳变点不一致,两个跳变点中间电流的输出光状态与之前状态有关,若减小输入信号幅值,可实现激光器输出状态的暂时锁存,即此激光器可作为电光锁存器使用,也可实现信息处理从电到光转化过程中信息的暂时缓存,且制作工艺简单。

    一种超高带宽的半导体激光器及其调制方法

    公开(公告)号:CN115799976A

    公开(公告)日:2023-03-14

    申请号:CN202211427746.1

    申请日:2022-11-15

    Inventor: 张敏明 田琦

    Abstract: 本发明公开了一种超高带宽的半导体激光器及其调制方法,半导体激光器包括:分布反馈激光器区和无源光反馈区,无源光反馈区包括分布于分布反馈激光器区两侧的第一无源光反馈段和第二无源光反馈段;分布反馈激光器区包括从下至上依次叠设的有源区、光栅层和顶电极,光栅层包括用于选模的一阶相移光栅和用于将光耦合至上方发射二阶光栅;第一无源光反馈段包括从下至上依次叠设的第一无源材料波导和第一电极,第二无源光反馈段包括从下至上依次叠设的第二无源材料波导和第二电极。只要向无源光反馈段和分布反馈激光器区分别施加电流驱动,且调节两个无源光反馈段的电流,激光器的小信号响应曲线可以出现三峰响应,可大幅度提高器件的带宽。

    实现电光锁存功能的半导体激光器、信息加载/锁存方法

    公开(公告)号:CN113612109B

    公开(公告)日:2022-12-09

    申请号:CN202110869623.2

    申请日:2021-07-30

    Abstract: 本发明公开了一种实现电光锁存功能的半导体激光器、信息加载/锁存方法,属于半导体器件领域,包括:器件区和隔离区,器件区包括第一分布反馈激光器和第二分布反馈激光器,第一分布反馈激光器和第二分布反馈激光器构成谐振腔,每个分步反馈激光器包括电极、光栅层、有源区,有源区为多量子阱结构;激光器的PI曲线显示出迟滞现象:注入电流由小到大和由大到小时光功率跳变点不一致,两个跳变点中间电流的输出光状态与之前状态有关,若减小输入信号幅值,可实现激光器输出状态的暂时锁存,即此激光器可作为电光锁存器使用,也可实现信息处理从电到光转化过程中信息的暂时缓存,且制作工艺简单。

    一种DFB半导体激光器
    8.
    发明公开

    公开(公告)号:CN114256740A

    公开(公告)日:2022-03-29

    申请号:CN202111537461.9

    申请日:2021-12-15

    Abstract: 本发明公开了一种DFB半导体激光器,属于半导体器件领域,包括:自下往上依次外延生长的n面电极、衬底、n型下包层、有源区、光栅层、p型上包层、脊波导和p面电极,有源区为多量子阱结构;脊波导的两侧刻蚀有彼此对称的沟槽区,沟槽区穿过有源区,用于提高DFB半导体激光器的调制带宽。常温下,双沟槽区通过提高光场限制因子来提高驰豫振荡频率,且降低寄生电容,高温下,双沟槽区通过降低载流子扩散来提高驰豫振荡频率,从而在常温和高温下均能提高调制带宽。制作工艺简单,且沟槽区距离光场较远,不会因含铝材料的刻蚀引发可靠性问题,在不影响激光器性能及可靠性的基础上,提高DFB半导体激光器的调制带宽。

    晶圆级硅基III-V族异质集成器件及其制备方法

    公开(公告)号:CN118249193B

    公开(公告)日:2024-08-20

    申请号:CN202410671952.X

    申请日:2024-05-28

    Inventor: 张敏明 田琦

    Abstract: 本发明公开了一种晶圆级硅基III‑V族异质集成器件及其制备方法,属于半导体器件领域,器件包括:键合硅区,以及分别键合在键合硅区上下两侧的器件硅区和有源器件区;器件硅区包括硅硅耦合器和硅基调制器;有源器件区采用III‑V族化合物半导体材料,包括:p型包层、有源层、n型包层、p面电极、n面散热电极和气密保护材料;p型包层、有源层、n型包层和n面散热电极依次设置在键合硅区的一侧;p面电极设置在p型包层上;气密保护材料包裹p型包层、有源层、n型包层、p面电极和n面散热电极。可实现高兼容、高可靠的硅基集成有源器件,可提供片上光源、片上放大及光学非线性变换等功能。

    一种硅基集成光源及其制备方法

    公开(公告)号:CN118244435A

    公开(公告)日:2024-06-25

    申请号:CN202410671813.7

    申请日:2024-05-28

    Inventor: 张敏明 田琦 郑爽

    Abstract: 本发明公开了一种硅基集成光源及其制备方法,属于半导体器件领域,包括绝缘体上硅SOI区、激光器区和键合区;激光器区包括由下至上设置的下包层、光栅层、有源层和上包层;绝缘体上硅SOI区包括由下至上设置的硅衬底、绝缘氧化硅和SOI顶层硅波导;SOI顶层硅波导设有目标光信号耦合端,目标光信号耦合端为楔形结构,且目标光信号耦合端沿激光器区出射光方向设置。本发明通过在硅波导一侧制作大模场硅/氮化硅楔形波导,可在横向和纵向上减小有效折射率增大模场体积,提高与激光器的光耦合效率,提高激光器到波导的对准容差,采用看法反射激光器结构,可实现高对准容差、高耦合效率、高可靠性的硅基混合集成光源,具有重要应用价值。

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