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CN108886236B - 用于硅光子学中的iii-v芯片的宽带后视镜 - Google Patents

用于硅光子学中的iii-v芯片的宽带后视镜 Download PDF

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CN108886236B CN201780018613.XA CN201780018613A CN108886236B CN 108886236 B CN108886236 B CN 108886236B CN 201780018613 A CN201780018613 A CN 201780018613A CN 108886236 B CN108886236 B CN 108886236B
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Abstract

半导体激光器具有形成于增益芯片中的反射镜。可以将所述反射镜置于所述增益芯片中以提供宽带反射器，从而使用所述增益芯片支持多个激光器。所述反射镜也可以置于所述增益芯片中，以通过改变所述半导体激光器的增益的光程长度来使所述半导体激光器更高效或更强大。

Description

用于硅光子学中的III-V芯片的宽带后视镜
相关申请的交叉引用
本申请要求2016年2月8日提交的名称为“具有硅衬底的高速光发射机”的美国临时申请No.62/292,633、于2016年2月8日提交的名称为“用于连接半导体波导的步进光桥”的美国临时申请No.62/292,675和2016年2月8日提交的名称为“用于硅光子学中的III-V芯片的宽带后视镜”的美国临时申请No.62/292,636的优先权，其公开内容通过引用并入本文中用于所有目的。
以下三个美国专利申请同时提交，并且这些申请的全部公开内容通过引用并入本申请中用于所有目的：
2017年2月7日提交的名称为“具有硅衬底的高速光发射机”的申请15/426,823；
2017年2月7日提交的名称为“用于连接半导体波导的步进光桥”的申请15/426,366；和
2017年2月7日提交的名称为“用于硅光子学中的III-V芯片的宽带后视镜”的申请15/426,375。
背景技术
硅集成电路(IC)已经主导了电子技术的发展，并且多年来已经开发出许多基于硅处理的技术。它们的不断改进导致纳米级特征尺寸，纳米级特征尺寸对于制造金属氧化物半导体CMOS电路非常重要。另一方面，硅不是直接带隙材料。尽管已经开发了包括III-V半导体材料的直接带隙材料，但是本领域仍需要与利用硅衬底的光子IC相关的改进方法和系统。本申请涉及光发射机和光波导。更具体地，但不限于，硅中的光学激光器和/或光学波导。
发明内容
具有直接带隙(例如，由诸如GaAs或InP的III-V材料制成)的半导体芯片(称为“芯片”或“小芯片”)被粘合在硅晶片(例如，SOI晶圆)的凹部中。谐振腔由硅中的第一反射器(例如，布拉格光栅)和芯片中或芯片上的第二反射器制成，芯片的至少一部分位于第一反射器和第二反射器之间，芯片的该部分用作半导体激光器的增益。
在一些实施方式中，半导体激光器包括平台、增益介质、增益介质中的壁、在壁上形成反射镜的涂层以及形成于增益介质中的脊，其中：平台由第一半导体材料制成；平台包括波导；增益介质由第二半导体材料制成；第二半导体材料具有直接带隙；增益介质包括第一边缘；增益介质包括第二边缘；第一边缘与第二边缘相对；壁位于第一边缘和第二边缘之间；脊被配置为引导增益介质中的光；脊包括第一端和第二端；第一端与第二端相对；第一端终止于反射镜；和/或第二端与波导光学耦合。在一些实施方式中，第一半导体材料是硅，第二半导体材料包括III-V材料；涂层包括介电层和金属层，介电层位于壁和金属层之间；介电层对于对应于第二半导体材料的带隙的能量的光是透明的；介电层的厚度为25nm至100nm；所述壁是第一壁，所述增益介质包括第二壁，所述第二壁与所述第一壁相对，所述第二壁和所述第一壁限定所述增益介质中的凹陷区域，所述凹陷区域位于所述第一边缘和所述第二边缘之间；涂层设置在所述第二壁上，设置在所述第二壁上的涂层是反射镜的一部分，使得反射镜包括两个反射面；通过切割半导体晶片形成增益介质的第一边缘和第二边缘；壁相对于第一边缘倾斜；和/或增益介质是两个、六个或更多个激光器的增益。在一些实施方式中，半导体激光器还包括平台中的反射器，其中反射镜和反射器形成半导体激光器的谐振腔。
在一些实施方式中，用于制造在增益介质中具有反射镜的半导体激光器的方法包括：将芯片粘合到平台，在芯片上限定脊，蚀刻芯片以在芯片中形成壁，以及将涂层施加到壁上以形成反射镜，其中：芯片包括第一半导体材料；芯片具有第一边缘；芯片具有第二个边缘；平台包括第二半导体材料；脊被配置为引导芯片中的光；脊包括第一端和第二端；第一端与第二端相对；平台包括波导；第二端与波导光学耦合；蚀刻芯片以在芯片的第一边缘和芯片的第二边缘之间形成芯片中的壁；并且蚀刻芯片以形成壁限定了脊的第一端。在一些实施方式中，在将芯片粘合到平台之后，蚀刻芯片以形成壁；反射镜是第一反射镜，该方法还包括：在芯片的第一边缘和第二边缘之间形成第二反射镜；涂覆涂层包括：将介电层施加到壁上，在介电层施加到壁上之后将金属层施加到介电层上；和/或壁是第一壁，蚀刻芯片以形成第一壁形成第二壁，第一壁和第二壁限定芯片中的凹陷区域，并且将涂层施加到第一壁也将涂层施加到第二壁，使得反射镜包括两个反射面。
在一些实施方式中，半导体激光器包括芯片、芯片中的第一壁和第二壁、设置在第一壁上和第二壁上的涂层，其中：芯片由半导体材料制成；半导体材料具有直接带隙；芯片包括第一边缘；芯片包括第二边缘；第一边缘与第二边缘相对；第一壁和第二壁位于第一边缘和第二边缘之间；第一壁和第二壁限定芯片中的凹陷部分；和/或涂层形成芯片中的反射镜。在一些实施方式中，半导体激光器包括平台和/或形成于芯片中的脊，其中：平台由第一半导体材料制成；平台包括波导；芯片粘接到平台上；脊被配置为引导芯片中的光；脊包括第一端和第二端；第一端与第二端相对；第一端终止于反射镜；和/或第二端与波导光学耦合。在一些实施方式中，半导体激光器包括：在芯片中形成的三个或更多个脊，其中三个或更多个脊的每个脊终止于反射镜；和/或三个或更多个波导，其中三个或更多个波导各自与三个或更多个脊中的一个脊光学耦合。
根据下文提供的详细描述，本公开的其他应用领域将变得显而易见。应当理解，详细描述和具体示例，在指示各种实施方式的同时，仅旨在用于说明的目的，而不旨在必然限制本公开的范围。
附图的简要说明
结合附图描述本公开。
图1描绘了增益介质中形成的反射镜的实施方式的简化截面侧视图。
图2描绘了增益介质中的反射镜的实施方式的简化俯视图。
图3描绘了增益介质中的反射镜的实施方式的简化俯视图，其中增益介质具有用于多个激光器的多个波导。
图4描绘了增益介质的实施方式的简化俯视图，其中，增益介质中具有弯曲的波导。
图5描绘了增益介质的实施方式的简化俯视图，其中，增益介质中形成有若干个反射镜。
图6示出了用于制造增益介质中的反射镜的过程的实施方式的流程图。
图7示出了用于操作增益介质中具有反射镜的多个激光器的过程的实施方式的流程图。
在附图中，类似的组件和/或特征可以具有相同的附图标记。此外，相同类型的各种组件可以通过在附图标记后加短划线和第二标记来区分相似组件。如果在说明书中仅使用第一附图标记，则该描述适用于具有相同第一附图标记的任何一个类似组件，而与第二附图标记无关。
具体实施方式
随后的描述仅提供优选的示例性实施方式，并且不旨在限制本公开的范围、适用性或配置。而是，随后对优选示例性实施方式的描述将为本领域技术人员提供用于实现优选示例性实施方式的使能描述。应当理解，在不脱离所附权利要求中阐述的精神和范围的情况下，可以对元件的功能和布置进行各种改变。
实施方式涉及在III-V芯片中形成反射镜以产生用于一个或多个激光器的一个或多个谐振腔的宽带镜。芯片被粘合到平台上。在一些实施方式中，芯片由III-V材料制成，并且平台是绝缘体上硅(SOI)晶片。在一些实施方案中，使用如2014年10月8日提交的申请号14/509,914的美国申请中所述的粘合，其通过引用并入本文。在一些实施方式中，芯片由化合物半导体材料(例如，III-V材料)的外延层形成。在一些实施方式中，芯片用于执行硅难以执行的功能(例如，具有直接带隙的芯片用作增益介质或用于激光器的调制器；硅具有间接带隙，使得硅成为不良的光发射机)。在2015年3月9日提交的申请号14/642,443的美国申请中给出了使用用于增益介质的芯片的可调谐激光器和硅中的反射器的示例，该申请通过引用并入本文中。在一些实施方式中，通过切割半导体晶片和/或使用模板辅助粘合将芯片粘合到衬底上来形成芯片，诸如2014年4月24日提交的申请号14/261,276和2014年9月10日提交的申请号14/482,650的美国申请中所描述的，其通过引用并入本文中。在一些实施方式中，厚硅用于更高效地耦合(例如，对接)硅中的波导与芯片中的脊(用于光学模式限制)。在一些实施方式中，厚硅为0.7μm至5μm，或1μm至2.5μm。
首先参考图1，光学装置100的实施方式的截面侧视图的简化局部视图，该光学装置100包括芯片104，芯片104中具有反射镜108。芯片104用作激光器的增益介质。芯片104安装在平台上。平台由SOI晶片制成，并包括衬底112、绝缘层116和器件层120。衬底112由晶体硅(c-Si)制成。绝缘层116由二氧化硅(SiO2)制成。器件层120由c-Si制成。覆盖物124(例如，SiO2)是光学器件100的顶层。覆盖物124将芯片104气密地密封在平台的凹部中且/或为在器件层120中形成的硅波导130提供上包层。器件层120位于绝缘层116和覆盖物124之间。绝缘层116位于器件层120和衬底112之间。衬底112是SOI晶片的手柄部分，绝缘层116是SOI晶片的掩埋氧化物(BOX)层，器件层120是SOI晶片的器件层。
芯片104包括有源区134。所示芯片104的有源区134是多量子阱(MQW)区。芯片104的有源区134与器件层120对准，因此与平台的硅波导130对准。光桥138将芯片104的有源区134与硅波导130光学耦合。在2015年8月4日授权的专利号9,097,846的美国专利中给出了形成光桥的示例，该专利通过引用并入本文。在与本公开内容同时提交的名称为“用于连接半导体波导的步进光桥”的'__申请中给出了光桥的另一示例。芯片包括边缘139(例如，通过切割芯片形成)。边缘139限定芯片104的侧面的外部部分。
光栅140形成于平台的器件层120中。光栅140与硅波导130光学耦合。在芯片104中和/或在芯片104上形成反射镜108。光栅140是第一反射器。反射镜108是第二反射器。光栅140和反射镜108形成用于激光器的光学谐振腔。在一些实施方式中，光栅140是布拉格反射器。在一些实施方式中，光栅140是分布式布拉格反射器(DBR)。在一些实施方式中，光栅140是二进制叠加光栅(BSG)。在一些实施方式中，光栅140是可调谐的。在一些实施方式中，反射镜108是宽带的(例如，对于大于200nm、500nm、1000nm、2000nm或5000nm的波长范围具有高于60％的反射率)。在一些实施方式中，光栅140具有比反射镜108更窄的反射率带宽(例如，光栅140的反射率带宽等于或小于反射镜108的反射率带宽的一半、四分之一或八分之一)。
在一些实施方式中，通过在芯片104中蚀刻沟槽来形成反射镜108。在一些实施方式中，蚀刻两个沟槽、三个沟槽或更多个沟槽以形成反射镜108。在一些实施方式中，连续的沟槽均比在前的沟槽更窄且更深。在一些实施方式中，蚀刻多个沟槽以便于反射材料的施加。沟槽由芯片104中的第一壁150-1和第二壁150-2限定。沟槽被蚀刻得比芯片104的有源区134深。根据意图，可以在芯片104中的许多不同位置形成沟槽。例如，更靠近光桥138形成的反射镜108(例如，因为增益更小)将提供比远离光桥138形成的反射镜108(例如，由于更多的增益)更小的激光功率。对于某些应用，较小的激光功率更有利，因为消耗的电能更少并且产生的热量更少。一些应用需要更高的激光功率(例如，以获得更好的信噪比)。反射镜108在芯片104中的可变放置允许制造商在无需许多制造变化的情况下生产用于不同应用的具有不同激光功率的激光器。
在一些实施方式中，反射镜108包括间隔区和金属层。在芯片104中形成沟槽之后，在沟槽中(例如，到壁150)沉积介电层(介电绝缘体)。在施加介电层之后，施加反射层(例如，金属层)(例如，Al、Ag、Au、Cu和/或W)。介电层将芯片104与用于反射镜108的金属层电隔离。
在图2中，示出了包括芯片104中的反射镜108的光学装置100的实施方式的简化俯视图。覆盖物124未示出。光学装置100是激光器。激光器包括反射镜108和光栅140，其形成光学谐振器。芯片104用作激光器的增益介质。芯片104包括第一边缘139-1和第二边缘139-2。第一边缘139-1和第二边缘139-2是通过为形成多个芯片104而切割半导体晶片形成的解理端面。芯片104包括第一壁150-1和第二壁150-2，第一壁150-1和第二壁150-2在芯片104中限定沟槽。金属层被沉积在第一壁150-1上以形成反射镜108。在一些实施方式中，介电层和金属层被沉积在第一壁150-1上以形成反射镜108。在一些实施方式中，介电层对预定波长是透明的。例如，介电层对于与芯片104的有源区134的能量相对应的波长是透明的(例如，大于50％、70％或90％透射率)(例如，对于1200nm至1700nm诸如1260nm至1360nm和/或1565nm至1625nm的波长透明)。在一些实施方式中，以下材料中的一种或多种用于介电层：SiO2、SiNx、HFO2、Al2O3、TiO2。在一些实施方式中，介电层的折射率越高越好。介电层具有一厚度。在一些实施方式中，介电层越薄越好，直至电击穿极限。在一些实施方式中，介电层的厚度等于或者为两个单层至100nm。在一些实施方式中，介电层具有两个单层至0.2μm的最小厚度。在一些实施方式中，介电层具有30nm至100nm的最大厚度(例如，40、50、60、70或80nm)。
在芯片104上形成脊204。在一些实施方式中，脊204通过蚀刻形成。脊204引导芯片104中的光学模式。在一些实施方式中，脊204被形成为与反射镜108正交(并因此垂直于第一壁150-1)。在一些实施方式中，第一边缘139-1平行于第二边缘139-2；第一壁150-1与第一边缘139-1和/或第二边缘139-2斜交(不平行)。第一壁150-1与第一边缘139-1斜交，以减少从芯片104传播到光桥138的光的反射。脊204包括第一端208-1和第二端208-2。第一端208-1在光束传播方向上与第二端208-2相对。第一端208-1在反射镜108处的脊204终止。第二端208-2(例如，通过光桥138)与硅波导130光学耦合。在一些实施方式中，光桥由绝缘体(例如，SiO2和/或SiNx)顶部上的非晶硅形成。光波导212用于将来自激光器的光路由到平台上的另一位置。在一些实施方式中，光波导212具有由晶体硅制成的芯。
在一些实施方式中，光栅140是可调谐的(例如，通过向光栅140施加热量)。在一些实施方式中，光栅140实现激光的精确波长控制。在一些实施方式中，光栅140被调谐到谐振腔的纵向模式。
在图3中，示出了作为多个激光器的一部分的一个芯片104中的一个反射镜108的实施方式的简化俯视图。可以将不只一个激光器集成到来自一个芯片的硅晶片中。第一壁150-1和第二壁150-2(例如，通过在芯片104中蚀刻沟槽)形成于芯片104中。将涂层(例如，包括介电层和金属层的双层涂层)置于壁150上以形成反射镜108。第一脊204-1、第二脊204-2和第三脊204-3从沟槽的第一壁150-1延伸到芯片104的第一边缘139-1。第四脊204-4、第五脊204-5和第六脊204-6从沟槽的第二壁150-2延伸到芯片104的第二边缘139-2。
平台中(例如，在器件层120中)有六个充当第一反射器的光栅140，每个激光器一个。反射镜108用作每个激光器的第二反射器。在一些实施方式中，六个光栅140中的一些和/或全部被制成相同的规格(例如，相同的间距)。在一些实施方式中，一些和/或所有光栅140被制成为与其他光栅不同(对于不同波长)。在一些实施方式中，脊204以20μm至100μm间隔；或相距30μm至60μm。在一些实施方式中，激光器共享电触点，因此激光器一起被驱动。在一些实施方式中，六个激光器中的每个激光器具有单独的电触点，用于将电流注入芯片104，因此对每个激光器可以分别施加电流。使两个或更多个个激光器共享芯片104减小了板上的占用面积。
图3中所示的芯片104是双向芯片，因为芯片104上的脊204延伸到芯片104的两个边缘139，即第一边缘139-1和第二边缘139-2。在一些实施方式中，反射镜108具有两个以上的边缘139。例如，形成具有四个壁的方形镜，并且脊延伸到芯片(四向芯片)的第三边缘139-3和/或第四边缘139-4，而非形成两个壁150的沟槽。在芯片104中偏离中心放置反射镜108或形成矩形反射镜将使一些激光器具有比其他激光器更高的光学功率。
在图4中，示出了一增益介质的实施方式的简化俯视图，在增益介质中具有弯曲的脊204。芯片104用作增益介质。在图4中，反射镜108形成于芯片104的第二边缘139-2上(而不是在第一边缘139-1和第二边缘139-2之间)。第二边缘139-2是芯片104的解理端面，并且反射镜108以一个或多个涂层的形式施加在解理端面上。第一边缘139-1与第二边缘139-2平行。脊204与第二边缘139-2正交并且在朝向第一边缘139-1的方向上延伸。脊204在到达第一边缘139-1之前弯曲，使得脊204不与第一边缘139-1正交。脊204弯曲以减少第一边缘139-1处的反射。
在一些实施方式中，反射镜108被施加到芯片104的第二边缘139-2，使得不需要蚀刻芯片104来制造反射镜108。在一些实施方式中，脊204与第一边缘139-1形成一角度。在一些实施方式中，角度是一度，两度，十度，十五度或一度、两度、十度和/或十五度之间的值。
可以组合和重新布置实施方式。例如，在图5中，示出了在芯片104中形成的若干反射镜108的实施方式。在芯片104中形成第一反射镜108-1、第二反射镜108-2、第三反射镜108-3、第四反射镜108-4和第五反射镜108-5。第一反射镜108-1和第一光栅140-1形成用于第一激光器的光学谐振器。第二反射镜108-2和第二光栅140-2形成用于第二激光器的光学谐振器。第三反射镜108-3和第三光栅140-3形成用于第三激光器的光学谐振器。第二反射镜108-2和第四光栅140-4形成用于第四激光器的光学谐振器。第四反射镜108-4和第五光栅140-5形成用于第五激光器的光学谐振器。第五反射镜108-5和第六光栅140-6形成用于第六激光器的光学谐振器。在一些实施方式中，使用多个反射镜来减少或增加每个激光器中使用多少功率。
图6示出了用于制造在增益介质中具有反射镜的激光器系统的过程600的实施方式的流程图。过程600在步骤604开始，获得芯片104。在一些实施方式中，通过切割半导体晶片(例如，具有衬底上外延生长的量子阱的III-V晶片；GaAs或InP衬底)来获得芯片104。垂直被定义为与半导体晶片的衬底表面的法线向量平行的方向。芯片包含III-V材料。芯片104包括第一边缘139-1和第二边缘139-2。边缘139与芯片104的顶表面和底表面正交。第一边缘139-1与第二边缘139-2相对。
在步骤608中，将芯片104粘合到平台。在一些实施方式中，平台是具有衬底112、绝缘层116和器件层120的SOI晶片。器件层包括硅波导130。芯片104被粘合在平台的凹部中。芯片104的有源区134与SOI晶片的器件层120对准。使用光桥138将芯片104与硅波导130光学耦合(例如，边缘耦合；光在水平方向上通过芯片的边缘139传输到平台)。在一些实施方式中，省略步骤620。
在步骤612中，在芯片104上限定脊204。在一些实施方式中，通过施加限定脊204的路径的光刻胶并蚀刻路径两侧的芯片104来限定脊204。在步骤616中，在芯片104中蚀刻沟槽，形成壁150。壁位于第一边缘139-1和第二边缘139-2之间。壁150限定脊204的第一端208-1(例如，脊204的第一端208-1终止于反射镜108)。脊204包括第二端208-2，其终止于芯片104的边缘139。
在步骤620中，将涂层施加到壁150上以形成反射镜108。在一些实施方式中，壁150不与第一边缘139-1和/或第二边缘139-2平行。在一些实施方式中，反射镜108包括两个壁(例如，第一壁150-1和第二壁150-2)。在一些实施方式中，涂层包括两层，介电层和反射层。脊204将来自反射镜108的光引导到芯片104的边缘139。
在一些实施方式中，在芯片104上形成两个或更多个脊204。在一些实施方式中，在芯片104中形成两个或更多个反射镜108。在一些实施方式中，在芯片104粘合到衬底之后，在芯片104上形成脊204(例如，脊204在形成硅波导130的同时形成，使得脊通过光刻与硅波导130对准)。在一些实施方式中，脊204在形成硅波导130和/或光栅140的同时形成。在一些实施方式中，脊204与光桥138同时形成。
图7示出了用于操作激光器系统的过程700的实施方式的流程图，其中，激光器系统的增益介质中具有反射镜108。过程700开始于步骤704，其中将光从第一硅波导130-1引导到芯片104上的第一脊204-1。芯片104包括III-V材料并用作激光器系统的增益介质。在步骤708，将光从第二硅波导130-2引导到芯片104上的第二脊204-2。在步骤712，使用第一脊204-1将光引导到芯片中的反射镜108。反射镜108形成于芯片104的解理端面之间。在步骤716，使用第二脊204-2将光引导到芯片中的反射镜108。在一些实施方式中，反射镜108位于第一脊204-1和第二脊204-2之间(例如，第二脊204-2位于图3中的第四脊204-4或第五脊204-5处)。在一些实施方式中，第一脊204-1与第二脊204-2平行(例如，在芯片104中的第一脊204-1和第二脊204-1的所有点处)。
已经出于说明和描述的目的呈现了本发明的示例性实施方式的以上描述。其并非旨在穷举或将本发明限制于所描述的精确形式，并且鉴于上述教导，许多修改和变化是可能的。在不脱离本发明实施例的精神和范围的情况下，可以以任何合适的方式组合特定实施方式的具体细节。然而，本发明的其他实施方式可以涉及每个单独方面的特定实施方式，或这些单独方面的特定组合。
例如，图5中的第三反射镜108-3可以施加到芯片104的第二边缘139-2，使得芯片104包括边缘139上的反射镜和芯片104的边缘139之间的反射镜(例如，第一反射镜108-1)。选择和描述实施方式是为了解释本发明的原理及其实际应用，从而使得本领域的其他技术人员能够在各种实施方式中和以适合于预期的特定用途的各种修改利用本发明。在一些实施方式中，不使用光栅140，使用除光栅之外的不同类型的反射器(例如，解理端面或蚀刻端面，或蚀刻到平台中的部分反射镜，类似于通过蚀刻和涂层在芯片中形成反射镜108)。
在一些实施方式中，半导体激光器包括光桥，其中光桥被配置为将光从芯片的脊耦合到波导；光桥包括非晶硅芯；且/或脊与壁处的反射镜垂直，脊从壁延伸到第一边缘，并且脊弯曲以在第一边缘处与第一边缘形成非垂直角度。在一些实施方式中，用于形成半导体的方法包括芯片上的脊，其中在将芯片粘合到平台之后并且在蚀刻芯片以形成壁之前，在芯片上限定脊。通过切割半导体晶片形成第一端面和第二端面；切割半导体晶片包括解理；且/或在施加涂层以形成反射镜之前，将芯片粘合到平台上。
此外，可以制造其他设备，其中跨越两种或更多种材料分割功能。在一些实施方式中，硅平台包括CMOS器件、BiCMOS器件、NMOS器件、PMOS器件、检测器、CCD、二极管、加热元件和/或无源光学器件(例如，波导、光栅、分光器、光学组合器，波长多路复用器、波长多路分解器、光学偏振旋转器、光学抽头、用于将较小波导耦合到较大波导的耦合器，用于将矩形硅波导耦合到光纤波导的耦合器和多模干涉仪)。
选择和描述实施方式是为了解释本发明的原理和实际应用，从而使得本领域的其他技术人员能够在各种实施方式中以及适合于预期的特定用途的各种修改中最好地利用本发明。
而且，请注意，实施方式可以被描述为过程，其被描绘为流程图、作业图、数据流程图、结构图或框图。尽管流程图可以将操作描述为顺序过程，但是许多操作可以并行或同时执行。另外，可以重新安排操作的顺序。过程在其操作完成时终止，但可能有其他步骤未包含在图中。过程可以对应于方法、功能、过程、子例程、子程序等。
除非特别指出相反的情况，否则对“一个”、“一种”或“该”的引用旨在表示“一个或多个”。
出于所有目的，本文提及的所有专利、专利申请、出版物和描述均通过引用整体并入。没有承认是现有技术。

Claims (16)

1.一种半导体激光器，包括：
芯片，其中：
所述芯片由半导体材料制成；
所述半导体材料具有直接带隙；
所述芯片包括第一边缘；
所述芯片包括第二边缘；以及
所述第一边缘与所述第二边缘相对；
所述芯片中的壁，其中：
所述壁是蚀刻出的壁，
所述壁位于所述第一边缘和所述第二边缘之间；
设置在所述壁上的涂层，其中；
所述涂层包括介电层和金属层；
所述介电层位于所述壁和所述金属层之间；
所述涂层形成所述芯片中的反射镜；
形成在所述芯片中的脊，其中：
所述脊被配置为引导所述芯片中的光；
所述脊包括第一端和第二端；
所述第一端与所述第二端相对；
所述第一端终止于所述反射镜；
所述脊与所述反射镜在所述壁正交；
所述脊从所述反射镜延伸至所述第一边缘，使得光从所述反射镜被引导至所述芯片的所述第一边缘；以及
平台，其中：
所述平台包括反射器和波导；
所述芯片的所述脊的第二端与所述平台的所述波导光学耦合；
所述反射镜和所述反射器形成谐振腔。
2.如权利要求1所述的半导体激光器，其特征在于：
所述平台包括硅；以及
所述直接带隙形成于III-V材料中。
3.如权利要求2所述的半导体激光器，其特征在于，所述反射器是第一反射器；所述第一反射器是第一光栅；所述谐振腔用于第一激光器；
所述半导体激光器还包括所述平台中的第二反射器，所述第二反射器是第二光栅，所述反射镜和所述第二反射器形成用于第二激光器的谐振腔。
4.如权利要求1所述的半导体激光器，其特征在于，还包括两个或更多个形成于所述芯片中的脊，其中：
所述两个或更多个脊中的每个脊终止于所述反射镜；以及
所述芯片是两个或更多个激光器的增益介质。
5.如权利要求1所述的半导体激光器，其中：
所述脊在所述反射镜与所述第一边缘之间弯曲。
6.如权利要求5所述的半导体激光器，其中所述介电层的厚度为25nm至100nm。
7.如权利要求1所述的半导体激光器，其中：
所述壁是第一壁；
所述芯片包括第二壁；
所述第二壁与所述第一壁相对；
所述第二壁和所述第一壁限定所述芯片中的凹陷区域；以及
所述凹陷区域位于所述第一边缘和所述第二边缘之间。
8.如权利要求7所述的半导体激光器，其中：
所述涂层设置在所述第二壁上；以及
设置在所述第二壁上的所述涂层是所述反射镜的一部分，使得所述反射镜包括两个反射面。
9.如权利要求1所述的半导体激光器，其中所述芯片的所述第一边缘和所述第二边缘是通过切割半导体晶片形成的。
10.如权利要求1所述的半导体激光器，其中所述壁相对于所述第一边缘倾斜。
11.如权利要求1所述的半导体激光器，其中：
所述芯片被粘合到所述平台上；
所述反射器位于所述波导和所述反射镜之间；
所述波导用于将来自所述谐振腔的光路由到所述平台上的另一位置。
12.一种制造增益介质中具有反射镜的半导体激光器的方法，所述方法包括：
在芯片上限定脊，其中：
所述芯片具有第一边缘；
所述芯片具有第二边缘；
所述脊被配置为引导所述芯片中的光；
所述脊包括第一端和第二端；
所述第一端与所述第二端相对；
蚀刻所述芯片以在所述芯片中形成壁，其中：
蚀刻所述芯片，以在所述芯片的所述第一边缘和所述芯片的所述第二边缘之间形成所述芯片中的所述壁；以及
蚀刻所述芯片以形成所述壁限定了所述脊的所述第一端；以及
将涂层施加到所述壁上，其中：
所述涂层包括介电层和金属层；
所述介电层位于所述壁和所述金属层之间；并且
所述涂层形成所述反射镜；
所述脊与所述反射镜在所述壁正交；
所述脊从所述反射镜延伸至所述第一边缘，使得光从所述反射镜被引导至所述芯片的所述第一边缘；以及
在平台中形成反射器和波导，其中：
所述芯片的所述脊的第二端与所述平台的所述波导光学耦合；
所述反射镜和所述反射器形成谐振腔。
13.如权利要求12所述的方法，其特征在于，所述方法还包括将所述芯片粘合到平台，其中：
所述芯片包括第一半导体材料；
所述平台包括第二半导体材料；以及
在将所述芯片粘合到所述平台之后，蚀刻所述芯片以形成所述壁。
14.如权利要求12所述的方法，其中：
所述反射镜是第一反射镜；和
所述方法还包括在所述芯片的所述第一边缘和所述第二边缘之间形成第二反射镜。
15.如权利要求12所述的方法，其中施加所述涂层包括：
将所述介电层施加到所述壁上；以及
在将所述介电层施加到所述壁上之后，将所述金属层施加到所述介电层上。
16.如权利要求15所述的方法，其中：
所述壁是第一壁；
蚀刻所述芯片以形成所述第一壁形成了第二壁；
所述第一壁和所述第二壁限定所述芯片中的凹陷区域；以及
将所述涂层施加到所述第一壁上，也将所述涂层施加到所述第二壁上，使得所述反射镜包括两个反射面。
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