CN113219681B - 光波导集成器件 - Google Patents

Abstract

公开了一种光波导集成器件，所述光波导集成器件可以包括：衬底；第一隔离层，位于衬底上；光波导构件，至少部分地嵌入第一隔离层中并与衬底分隔开；过渡层，设置在第一隔离层和光波导构件上；以及光调制层，设置在过渡层上并且与光波导构件的顶表面叠置。过渡层的位于光调制层与第一隔离层之间的部分和过渡层的位于光调制层与光波导构件之间的部分可以具有不同的成分。

Description

光波导集成器件

技术领域

本发明涉及一种光波导集成器件，更具体地，涉及一种能够易于制造的光波导集成器件。

背景技术

诸如相位调制器件和强度调制器件等的电光调制器件通常可以用于光学系统中。基于诸如铌酸锂和钽酸锂等电光晶体的电光效应，电光调制器件可以对光信号的相位、幅度、强度或偏振状态等特性进行调制，进而将信息加载到光波上。具体地，当将电压施加到上述电光晶体上时，电光晶体的折射率可以根据施加的电场而变化，这使得通过该电光晶体的光波的特性(例如，相位、幅度、强度或偏振状态等)发生变化，从而实现对光信号的调制。因此，电光调制器可以广泛应用于光通信、高功率激光合成、激光雷达、精密测量、传感器等领域中。例如，铌酸锂相位调制器件可以基于电光效应来对光波的相位进行调制，并且具有响应速度快、调制带宽大、易于集成等优点。

在传统的电光调制器中，诸如铌酸锂的电光晶体一般用于形成光波导。然而，由于诸如铌酸锂的电光晶体难于刻蚀且传统的刻蚀工艺会使诸如铌酸锂的电光晶体的表面变得很粗糙，这会增大电光调制器件的光损耗。因此，为了获得平整的蚀刻表面以降低光损耗，通常需要采用特殊的蚀刻技术，这是制作波导结构的关键步骤，并且成为了限制包括诸如铌酸锂的电光晶体的电光调制器的工业化生产的重要因素。

此外，在传统电光器件中，在衬底与光波导层之间会设置一层氧化硅隔离层，以将衬底与光波导层分隔开，进而避免光波导层中传输的光泄露到衬底中。然而，在这种结构中，当在波导层中同时传输不同入射角的光(即，传输不同模式的光)时，入射角小的光易于从折射率大的光波导层进入氧化硅隔离层中，进而导致光传输损耗增加。为了解决该问题，通常利用增加隔离层的厚度来改善光传输损耗，但是过厚的隔离层会造成晶圆翘曲过大且容易导致薄膜脱落，进而影响后续的器件加工工艺。

发明内容

技术问题

本公开的一个目的在于提供一种光波导集成器件。

本公开的目的在于提供一种易于制造的光波导集成器件。

本公开的目的在于提供一种光波导集成器件，以解决诸如铌酸锂的电光晶体难于加工的问题，进而可以实现包括诸如铌酸锂的电光晶体的电光调制器的工业化生产。

技术方案

根据本公开的实施例的光波导集成器件可以包括：衬底；第一隔离层，位于衬底上；光波导构件，至少部分地嵌入第一隔离层中并与衬底分隔开；过渡层，设置在第一隔离层和光波导构件上；以及光调制层，设置在过渡层上并且与光波导构件的顶表面叠置。过渡层的位于光调制层与第一隔离层之间的部分和过渡层的位于光调制层与光波导构件之间的部分可以具有不同的成分。

在根据本公开的实施例中，光波导集成器件还可以包括设置在衬底与第一隔离层之间的附加隔离层。附加隔离层可以包括具有不同折射率且彼此交替堆叠的多个子隔离层。

在根据本公开的实施例中，光波导集成器件还可以包括：有源层，设置在衬底与光波导构件之间；以及第二隔离层，设置在衬底与有源层之间。有源层的一个端部与光波导构件的一个端部彼此叠置。

在根据本公开的实施例中，当在平面图中观看时，有源层的所述一个端部可以在朝向光波导构件的方向上具有逐渐减小的宽度。

在根据本公开的实施例中，有源层可以包括GaAs、InP、AlAs、AlGaAs、AlGaAsP、GaAsP和InGaAsP中的至少一种。

在根据本公开的实施例中，第二隔离层可以包括具有不同折射率且彼此交替堆叠的多个子隔离层。

在根据本公开的实施例中，所述多个子隔离层中的每个子隔离层的折射率可以小于光调制层的折射率或光波导构件的折射率。

在根据本公开的实施例中，所述多个子隔离层可以包括第一子隔离层和第二子隔离层，并且第一子隔离层可以包括SiO₂，且第二子隔离层可以包括Si₃N₄。

在根据本公开的实施例中，光波导集成器件还可以包括设置在衬底的与上表面背对的底表面上的补偿层，并且补偿层可以具有与附加隔离层相同结构。

在根据本公开的实施例中，光调制层还可以与第一隔离层的顶表面的至少一部分叠置。

在根据本公开的实施例中，光调制层与光波导构件具有相同的形状。

在根据本公开的实施例中，当在剖面图中观看时，光波导构件的底表面和侧表面可以被第一隔离层覆盖，光波导构件的顶表面可以由第一隔离层暴露且与第一隔离层的顶表面位于同一水平处。

在根据本公开的实施例中，光波导构件的厚度可以为大约50nm至大约2μm，且光波导构件的宽度可以为大约50nm至大约20μm。

在根据本公开的实施例中，光调制层可以包括铌酸锂、钽酸锂、石英、磷化铟、KDP、DKDP、KTP或RTP。

在根据本公开的实施例中，光波导构件可以包括硅、SiO_x或SiN_y。

在根据本公开的实施例中，当光波导构件包括Si₃N₄时，过渡层的位于光调制层与光波导构件之间的部分可以包括N元素，并且N元素的含量可以从过渡层到光调制层逐渐减小。

在根据本公开的实施例中，光波导构件可以为条形光波导。

有益效果

在根据本公开的实施例中，通过将由传统光波导材料形成的光波导结构和由诸如铌酸锂的电光晶体形成的光调制层集成来形成应用于电光调制器中的光波导集成器件，可以避免对铌酸锂的复杂的加工工艺，进而可以实现包括诸如铌酸锂的电光晶体的电光调制器的工业化生产。另外，附加隔离层可以是折射率彼此不同的层交替堆叠在其中的堆叠结构，从而可以在光调制层与衬底之间以及光波导构件与衬底之间形成量子势阱以将从光波导构件或光调制层泄露的光反射回光波导构件或光调制层，进而减小光损耗。此外，通过在衬底的底表面上形成补偿层，从而使得施加到衬底的两个面的应力相互抵消，从改善衬底翘曲。另外，通过在压电薄膜层上形成有源层，可以获得包括作为发光层的有源半导体和作为波导层或光调制层的压电薄膜的复合结构，同时该复合结构可以兼具发光、导光和调制光的功能，将发光结构、波导结构和光调制结构结合以实现光电集成，可减小激光器或光电调制器的体积，并提高光电器件的集成度。

附图说明

通过下面结合附图对示例性实施例的描述，这些和/或其它方面将变得清楚和更容易理解，在附图中：

图1是根据本公开的示例性实施例的光波导集成器件的剖视图；

图2是根据本公开的另一示例性实施例的光波导集成器件的剖视图；

图3是根据本公开的另一示例性实施例的光波导集成器件的剖视图；

图4是根据本公开的另一示例性实施例的光波导集成器件的平面示意图；

图5是根据本公开的示例性实施例的沿图4的线I-I截取的剖视图；以及

图6是根据本公开的示例性实施例的沿图4的线II-II截取的剖视图。

附图标号：

A、B、C-光波导集成器件 110-衬底

120-附加隔离层 130-第一隔离层

140-第二隔离层 150-光波导构件

170-过渡层 160-有源层

190-光调制层 120'-补偿层

具体实施方式

以下结合附图及示例性实施例，进一步详细描述本发明的原理，以使本发明的技术方案更加清晰。然而，本发明可以以许多不同的形式实施，而不应被解释为局限于在此阐述的实施例；相反，提供这些实施例使得本公开将是彻底的和完整的，并且这些实施例将向本领域的普通技术人员充分地传达本发明的实施例的构思。附图中的同样的标号表示同样的元件。在附图中，为了清晰起见，可能会夸大层和区域的尺寸和相对尺寸。

在现有的光波导制备工艺中，诸如硅、氮化硅、氧化硅等的光波导材料易于加工，并且其制备工艺成熟。因此，根据本公开的实施例，为了解决诸如铌酸锂的电光晶体难于加工的问题，可以通过将诸如铌酸锂的电光晶体与上述易于加工的光波导材料结合来制造电光调制器件。具体地，上述易于加工的光波导材料可以用于形成光波导结构以实现对光的传输，而诸如铌酸锂的电光晶体可以用于形成光调制结构以对光进行调制。因此，可以通过将诸如铌酸锂的电光晶体与上述易于加工的光波导材料结合来同时实现光调制和光传输，进而避免在使用诸如铌酸锂的电光晶体制备光波导层时出现的难于加工的问题。这样，可以实现包括诸如铌酸锂的电光晶体的电光调制器的工业化生产。下面将参照附图1至图6来详细描述根据本公开的实施例的光波导集成器件。

图1是根据本公开的示例性实施例的光波导集成器件的剖视图。下面，将参照图1来详细描述根据本公开的示例性实施例的光波导集成器件A。

参照图1，根据本发明的示例性实施例的光波导集成器件A可以包括衬底110、第一隔离层130、光波导构件150、过渡层170和光调制层190。具体地，如图1中所示，第一隔离层130可以设置在衬底110上并覆盖衬底110的上表面。光波导构件150可以通过第一隔离层130与衬底110分隔开，并且可以至少部分地嵌入第一隔离层130中。另外，光波导构件150的顶表面可以与第一隔离层130的顶表面位于同一水平处。过渡层170可以设置在光波导构件150和第一隔离层130上并覆盖光波导构件150和第一隔离层130的顶表面。光调制层190可以设置在过渡层170上。下面将参照图1来详细描述光波导集成器件A的各个组件。

衬底110可以用于支撑位于其上的薄膜或组件。根据本公开的示例性实施例，衬底110可以为硅衬底、石英衬底、氧化硅衬底、铌酸锂(LN，LiNiO₃)衬底或钽酸锂(LT，LiTaO₃)衬底等。然而，根据本公开的示例性实施例不限于此，衬底110可以由其它适合的材料形成。衬底110可以具有从微米级到毫米级的厚度。例如，衬底110的厚度可以为大约0.1mm至大约1mm。优选地，衬底110的厚度可以为大约0.1mm至大约0.2mm、大约0.3mm至大约0.5mm或大约0.2mm至大约0.5mm。

第一隔离层130可以位于衬底110与光波导构件150之间，以使衬底110与光波导构件150分隔开。第一隔离层130可以具有比光波导构件150的折射率小的折射率，进而可以避免光波导构件150中传输的光泄露到衬底110中。在根据本公开的示例性实施例中，第一隔离层130可以由氧化硅(SiO_x)制成，例如，第一隔离层130可以由SiO₂形成。然而，根据本公开的示例性实施例不限于此，可以使用任何适合的材料制成第一隔离层130。在根据本公开的示例性实施例中，当从剖视图中观看时，第一隔离层130可以从其顶表面到底表面具有大约3μm至大约10μm的距离，并且，第一隔离层130可以从其底表面到光波导构件150的底表面具有大于大约2μm的距离。

光波导构件150可以是用于传输光的光波导层。如图1中所示，光波导构件150可以为条形光波导(或矩形光波导、脊形光波导)。然而，根据本公开的示例性实施例不限于此，例如，光波导构件150可以为任何合适类型的光波导构件。另外，虽然图1中示出的光波导集成器件A具有两个条形光波导构件150，但根据本公开的示例性实施例的光波导构件150的数量(或者由光波导构件150组成的图形)可以根据具体应用而各种改变。

光波导构件150可以被第一隔离层130至少部分地包覆，或者可以至少部分地嵌入第一隔离层130中。当在剖面图中观看时，光波导构件150的底表面和侧表面可以被第一隔离层130覆盖，而其顶表面可以未被第一隔离层130覆盖或由第一隔离层130暴露。换言之，光波导构件150的顶表面可以与第一隔离层130的顶表面位于同一水平处。

在根据本公开的示例性实施例中，光波导构件150可以由硅、氮化硅或氧化硅等形成。然而，根据本公开的示例性实施例不限于此，例如，光波导构件150可以由任何合适的材料形成，只要形成光波导构件150的材料的折射率大于第一隔离层130的折射率便可。

光波导构件150的厚度与光传输的质量和容量相关，当光波导构件150的厚度较薄时，传输的光为单模光，光传输质量好，当光波导构件的厚度较大时，传输的光的模式增多，传输容量增大，但较大的厚度会导致出现混频，进而会降低光的传输质量。在根据本公开的实施例中，光波导构件150的厚度可以为大约50nm至大约2μm。优选地，光波导构件150的厚度可以为大约50nm至大约1.8μm、大约50nm至大约1.6μm、大约200nm至大约1.4μm、大约400nm至大约1.2μm、大约600nm至大约1μm，或者这些数字限定的任意范围内，例如，大约400nm至大约1.8μm或大约200nm至大约1.6μm等等。此外，光波导构件150的宽度可以为大约50nm至大约20μm。优选地，光波导构件150的宽度可以为大约50nm至大约15μm、大约50nm至大约10μm、大约50nm至大约5μm、大约300nm至大约4μm、大约500nm至大约3μm、大约700nm至大约2μm，或者这些数字限定的任意范围内，例如，大约500nm至大约15μm或大约700nm至大约20μm。

光调制层190可以设置在光波导构件150和第一隔离层130上。当在平面图中观看时，光调制层190可以覆盖光波导构件150的顶表面(即，光调制层190可以具有与光波导构件150相同的形状)，或者光调制层190可以覆盖第一隔离层130的顶表面的至少一部分和光波导构件150的全部顶表面。

光调制层190可以基于电光效应来对光信号进行调制。在根据本公开的实施例中，光调制层190可以包括铌酸锂。然而，根据本公开的实施例不限于此，例如，光调制层190可以包括钽酸锂、KDP(磷酸二氢钾)、DKDP(磷酸二氘钾)、石英、KTP(KTiOPO₄，磷酸钛氧钾)、RTP(RbTiOPO₄，磷酸钛氧铷)或磷化铟等。另外，光调制层190的厚度可以为大约100nm至大约100μm。优选地，光调制层190的厚度可以为大约200nm至大约80μm、大约300nm至大约60μm、大约400nm至大约40μm、大约500nm至大约20μm、大约600nm至大约1μm，或者这些数字限定的任意范围内，例如，大约500nm至大约60μm或大约300nm至大约40μm等等。

在根据本公开的实施例中，光波导集成器件A还可以包括设置在光调制层190与第一隔离层130之间以及光调制层190与光波导构件150之间的过渡层170。过渡层170的位于光调制层190与第一隔离层130之间的部分的成分不同于过渡层170的位于光调制层190与光波导构件150之间的部分的成分。

具体地，如图1中所示，与过渡层170的位于光调制层190与第一隔离层130之间的部分相比，过渡层170的位于光调制层190与光波导构件150之间的部分O还包括N元素，并且N元素的含量可以从过渡层170到光调制层190逐渐减小。当在光调制层190与相邻层之间不存在过渡层时，在光调制层190与第一隔离层130之间会产生应力，诸如铌酸锂的电光晶体的折射率会由于应力而产生变化，进而使得调制光发生畸变。在根据本公开的示例性实施例中，由于在光调制层190与第一隔离层130之间以及光调制层190与光波导构件150之间存在过渡层170，使得缓解了相应的应力，进而减小了对光调制层190的折射率的影响。

在根据本公开的实施例中，过渡层170可以由氧化硅形成。然而，根据本公开的示例性实施例不限于此，例如，过渡层170可以由任何合适的材料形成，只要过渡层的折射率低于波导层的折射率即可。另外，过渡层170的厚度可以为大约10nm至大约100nm。优选地，过渡层170的厚度可以为大约10nm至大约90nm、大约10nm至大约80nm、大约20nm至大约70nm、大约30nm至大约60nm、大约40nm至大约50nm，或者这些数字限定的任意范围内，例如，大约10nm至大约60nm等。

如上所述，参照图1所述的光波导集成器件A可以通过将由传统光波导材料形成的光波导构件和由诸如铌酸锂的电光晶体形成的光调制层集成来形成。在这种情况下，由于传统光波导材料易于加工且诸如铌酸锂的电光晶体仅用于形成光学调制层，所以避免了对铌酸锂的复杂的加工工艺，进而可以实现包括诸如铌酸锂的电光晶体的电光调制器的工业化生产。

图2是根据本公开的另一示例性实施例的光波导集成器件的剖视图。下面将主要描述图2中所示的光波导集成器件B与图1中所示的光波导集成器件A之间的不同。在文中，同样的附图标记表示同样的元件，并且为了避免冗余将省略对相同元件的重复描述。

参照图2，根据本发明的示例性实施例的光波导集成器件B可以包括衬底110、附加隔离层120、第一隔离层130、光波导构件150、过渡层170和光调制层190。具体地，如图2中所示，除了参照图1描述的衬底110、第一隔离层130、光波导构件150、过渡层170和光调制层190之外，光波导集成器件B还可以包括位于第一隔离层130与衬底110之间的附加隔离层120。

如图2中所示，附加隔离层120可以设置在衬底110与第一隔离层130之间，并且可以包括其中具有不同折射率的多个子隔离层彼此交替堆叠的堆叠结构。例如，附加隔离层120可以包括由第一子隔离层(未示出)和第二子隔离层(未示出)交替堆叠形成的堆叠结构(例如，诸如A/B/A/B的周期性堆叠结构或A/B/A/B/A的非周期性堆叠结构)。第一子隔离层和第二子隔离层可以具有彼此不同的折射率，例如，第一子隔离层的折射率可以小于第二子隔离层的折射率。然而，根据本公开的实施例不限于此，例如，附加隔离层120可以包括由第一子隔离层、第二子隔离层和第三子隔离层(未示出)交替堆叠形成的堆叠结构(例如，诸如A/B/C/A/B/C的周期性堆叠结构或诸如A/B/C/A/B//C/A的非周期性堆叠结构)。

在上述光波导集成器件B中，由于在附加隔离层120中交替堆叠的子隔离层之间存在折射率差，所以可以与第一隔离层130一起在光波导构件150与衬底110之间以及光调制层190与衬底110之间形成量子势阱。从光波导构件150或光调制层190泄露出的光可以被限制在量子势阱内，并且由于形成量子势阱的材料的折射率小于光波导构件150或光调制层190的折射率，所以可以使限制在量子势阱内的光容易地反射回光波导构件150或光调制层190。因此，附加隔离层120可以用于将从光波导构件150或光调制层190泄露的光反射回压光波导构件150或光调制层190。此外，附加隔离层120的与衬底110接触的底表面可以与附加隔离层120中具有最小折射率的子隔离层对应，进而可以进一步降低光损耗。

对于附加隔离层120，当第一子隔离层的折射率可以小于第二子隔离层的折射率时，第一子隔离层可以包括例如氧化硅(SiO_x)，第二子隔离层可以包括例如氮化硅(SiN_y)。具体地，在根据本发明的实施例中，第一子隔离层可以包括SiO₂，第二子隔离层可以包括Si₃N₄。然而，根据本发明构思的实施例不限于此，例如，第一子隔离层和第二子隔离层可以由具有小于光波导构件150或光调制层190的折射率的不同材料形成。另外，附加隔离层120的厚度可以为大约1μm至大约10μm。当附加隔离层120包括第一子隔离层和第二子隔离层时，第一子隔离层和第二子隔离层中的每个子隔离层的厚度可以为大约200nm至900nm。优选地，每个子隔离层的厚度可以为大约200nm至大约800nm、大约300nm至大约850nm、大约250nm至大约750nm、大约350nm至大约700nm、大约400nm至大约650nm、大约500nm至大约600nm，或者这些数字限定的任意范围内，例如，大约500nm至大约900nm或大约300nm至大约600nm等等。

如上所述，参照图2所述的光波导集成器件B可以进一步包括设置在第一隔离层130与衬底110之间的附加隔离层120。通过附加隔离层120，可以将从光波导构件150或光调制层190泄露的光反射回光波导构件150或光调制层190，进而可以降低光损耗。

图3是根据本公开的另一示例性实施例的光波导集成器件的剖视图。下面将主要描述图3中所示的光波导集成器件C与图2中所示的光波导集成器件B之间的不同。在文中，同样的附图标记表示同样的元件，并且为了避免冗余将省略对相同元件的重复描述。

如图3中所示，光波导集成器件C还可以包括设置在衬底110底表面的补偿层120'。补偿层120'可以具有与附加隔离层120相同的结构，或者补偿层120'与附加隔离层120可以相对于衬底110具有对称的结构。具体地，补偿层120'可以包括具有不同折射率且彼此交替堆叠的多个子隔离层。例如，补偿层120'可以包括交替堆叠的第一子补偿层(未示出)和第二子补偿层(未示出)，并且第一子补偿层可以包括氧化硅(SiO_x)，第二子补偿层可以包括氮化硅(SiN_y)。此外，补偿层120'与附加隔离层120可以通过同一工艺同时形成，例如，通过等离子体增强化学气相沉积(PECVD)工艺或低压化学气相沉积(LPCVD)工艺同时形成。在根据本发明的实施例中，补偿层120'可以抑制在形成附加隔离层120时衬底110的翘曲。

另外，当光波导集成器件不包括附加隔离层时(附图1中所示)，可以在衬底的底表面设置具有与第一隔离层相同的结构的补偿层。这样，可以抑制在形成第一隔离层时衬底的翘曲。

在光波导集成器件中，由于异质结合(两个不同材料的薄膜结合在一起，由于热膨胀系数不同，在受热后的收缩程度不同)会存在一些翘曲，这会影响后续的器件加工工艺。根据本公开的示例性实施例的光波导集成器件可以通过在衬底的底表面形成具有与附加隔离层相同的结构的补偿层，从而使得施加到衬底的两个面的应力相互抵消，从而可以改善衬底翘曲并减小了翘曲对后续工艺的影响。

此外，除了图1至图3所示的各个组件之外，根据本公开的实施例的光波导集成器件还可以包括用于发光的有源层。下面将结合图4至图6来描述包括有源层的光波导集成器件。

图4是根据本公开的另一示例性实施例的光波导集成器件的平面示意图，图5是根据本公开的示例性实施例的沿图4的线I-I截取的剖视图，图6是根据本公开的示例性实施例的沿图4的线II-II截取的剖视图。下面将主要描述图4中所示的光波导集成器件D与图2中所示的光波导集成器件B之间的不同。在文中，同样的附图标记表示同样的元件，并且为了避免冗余将省略对相同元件的重复描述。

图4是以M-Z干涉仪式调制器为示例示出了根据本公开的另一示例性实施例的光波导集成结构的平面图。然而，根据本公开的实施例不限于此，例如，根据本公开的实施例的光波导集成结构还可以应用于诸如定向耦合式调制器。

为了便于描述，图4仅示出了包括在光波导集成器件D中的衬底110、光波导构件150、光调制层190和有源层160。

参照图4至图6，光波导构件150和光调制层190可以顺序地堆叠在衬底110上，并且可以具有相同的形状。换言之，当在平面图中观看时，光调制层190可以覆盖光波导构件150的顶表面(或与光波导构件150重叠)，而不覆盖如上所述的第一隔离层130的顶表面。具体地，如图4中所示，光波导构件150和光调制层190可以均具有通过将两个Y字形结构的分支彼此连接所形成的形状。

另外，如图4至图6中所示，光波导集成器件D还可以包括有源层160和第二隔离层140。

有源层160可以位于衬底110与光波导构件150之间，并且有源层160的一部分与光波导构件150叠置。如图4和图6中所示，有源层160的端部(例如出射端)可以与光波导构件150的端部(例如入射端)在厚度方向上彼此叠置，以使得有源层160中产生的光传输到光波导构件150中。换言之，有源层160的顶表面的一部分可以与光波导构件150的底表面的一部分彼此接触。然而，根据本公开的实施例不限于此，例如，有源层160与光波导构件150之间还可以设置有过渡层。此外，有源层160的底表面可以与第一隔离层130的底表面位于同一水平处。

当在平面图中观看时，有源层160的与光波导构件150叠置的端部可以在朝向光波导构件150的方向上具有逐渐减小的宽度，以使得有源层160中产生的光在端部处会聚并传输到光波导构件150中。例如，在根据本公开的实施例中，当在平面图中观看时，有源层160的与光波导构件150叠置的端部可以具有三角形形状的横截面。

另外，在根据本公开的实施例中，有源层160可以由III-V族化合物半导体形成。具体地，有源层160可以由GaAs、InP、AlAs、AlGaAs、AlGaAsP、GaAsP和InGaAsP中的至少一种形成。

第二隔离层140可以设置在有源层160与衬底110之间，以将有源层160和衬底110分隔开。如图5和图6中所示，第二隔离层140可以设置在有源层160与衬底110之间以及第一隔离层130与衬底110之间。换言之，第二隔离层140可以覆盖有源层160的底表面和第一隔离层130的底表面。第二隔离层140可以包括氧化硅、氮化硅或氮氧化硅。

此外，根据本公开的实施例不限于此。例如，在一个实施例中，第二隔离层可以是附加隔离层120。在另一实施例中，光波导集成器件D可以如上参照图2所述包括设置在第二隔离层与衬底之间的附加隔离层120，或者光波导集成器件D可以如上参照图3所述包括附加隔离层120和补偿层120'。

另外，根据本公开的实施例的光波导集成器件还可以包括用于分别向有源层和光调制层施加电压的电极(未示出)。有源层和相应的电极可以构成发光部，以产生期望波长的光。调制层和相应的电极可以构成光调制部，以对由有源层传输到调制层中的光进行调制，进而实现将信号加载到相应光波上。

根据本公开的实施例的光波导集成器件可以至少获得以下有益效果：通过将由传统光波导材料形成的光波导结构和由诸如铌酸锂的电光晶体形成的光调制层集成来形成应用于电光调制器中的光波导集成器件，可以避免对铌酸锂的复杂的加工工艺，进而可以实现包括诸如铌酸锂的电光晶体的电光调制器的工业化生产；附加隔离层可以是折射率彼此不同的层交替堆叠在其中的堆叠结构，从而可以在光调制层与衬底之间以及光波导构件与衬底之间形成量子势阱以将从光波导构件或光调制层泄露的光反射回光波导构件或光调制层，进而减小光损耗；通过在衬底的底表面上形成补偿层，从而使得施加到衬底的两个面的应力相互抵消，以改善衬底翘曲；以及通过在压电薄膜层上形成有源层，可以获得包括作为发光层的有源半导体和作为波导层或光调制层的压电薄膜的复合结构，同时该复合结构可以兼具发光、导光和调制光的功能，将发光结构、波导结构和光调制结构结合以实现光电集成，可减小激光器或光电调制器的体积，并提高光电器件的集成度。

虽然上面参照附图描述了根据本公开的示例性实施例的光波导集成器件，但是本公开不限于此。本领域技术人员理解的是，在不脱离本公开的精神和范围的情况下，可以对其做出形式上和细节上的各种改变。

Claims (16)

1.一种光波导集成器件，所述光波导集成器件包括：

衬底；

第一隔离层，位于衬底上；

光波导构件，至少部分地嵌入第一隔离层中并与衬底分隔开；

过渡层，设置在第一隔离层和光波导构件上；以及

光调制层，设置在过渡层上并且与光波导构件的顶表面叠置，

其中，过渡层的位于光调制层与第一隔离层之间的部分和过渡层的位于光调制层与光波导构件之间的部分具有不同的成分，

其中，过渡层的位于光调制层与光波导构件之间的部分还包括N元素，并且N元素的含量从过渡层到光调制层逐渐减小。

2.根据权利要求1所述的光波导集成器件，所述光波导集成器件还包括附加隔离层，所述附加隔离层设置在衬底与第一隔离层之间，

其中，附加隔离层包括具有不同折射率且彼此交替堆叠的多个子隔离层。

3.根据权利要求1所述的光波导集成器件，所述光波导集成器件还包括：

有源层，设置在衬底与光波导构件之间；以及

第二隔离层，设置在衬底与有源层之间，

其中，有源层的一个端部与光波导构件的一个端部彼此叠置。

4.根据权利要求3所述的光波导集成器件，其中，当在平面图中观看时，有源层的所述一个端部在朝向光波导构件的方向上具有逐渐减小的宽度。

5.根据权利要求3所述的光波导集成器件，其中，有源层包括GaAs、InP、AlAs、AlGaAs、AlGaAsP、GaAsP和InGaAsP中的至少一种。

6.根据权利要求3所述的光波导集成器件，其中，第二隔离层包括具有不同折射率且彼此交替堆叠的多个子隔离层。

7.根据权利要求2所述的光波导集成器件，其中，所述多个子隔离层中的每个子隔离层的折射率小于光调制层的折射率或光波导构件的折射率。

8.根据权利要求7所述的光波导集成器件，其中，所述多个子隔离层包括第一子隔离层和第二子隔离层，并且

其中，第一子隔离层包括SiO₂，且第二子隔离层包括Si₃N₄。

9.根据权利要求2所述的光波导集成器件，所述光波导集成器件还包括设置在衬底的与顶表面背对的底表面上的补偿层，并且补偿层具有与附加隔离层相同结构。

10.根据权利要求1所述的光波导集成器件，其中，光调制层还与第一隔离层的顶表面的至少一部分叠置。

11.根据权利要求1所述的光波导集成器件，其中，光调制层与光波导构件具有相同的形状。

12.根据权利要求1所述的光波导集成器件，其中，当在剖面图中观看时，光波导构件的底表面和侧表面被第一隔离层包覆，光波导构件的顶表面由第一隔离层暴露且与第一隔离层的顶表面位于同一水平处。

13.根据权利要求1所述的光波导集成器件，其中，光波导构件的厚度为50nm至2μm，且光波导构件的宽度为50nm至20μm。

14.根据权利要求1所述的光波导集成器件，其中，光调制层包括铌酸锂、钽酸锂、石英、磷化铟、KDP、DKDP、KTP或RTP。

15.根据权利要求14所述的光波导集成器件，其中，光波导构件包括硅、SiO_x或SiN_y。

16.根据权利要求15所述的光波导集成器件，其中，光波导构件包括Si₃N₄。

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