光子集成芯片你知道吗?三种硅基激光器详解

硅基激光器是用于硅基光子集成芯片的重要器件，为硅基光电子集成芯片提供光源。然而，由于硅材料本身的缺陷，很难用于实现硅基红外光源。因此，如何实现硅基激光器是硅基光子学的研究热点之一。

目前，硅基激光器主要有三个技术方向：1.将半导体激光器封装在Laser-Box中，通过光栅耦合器耦合进硅波导中；2.将III-V族的DFB芯片倒装焊（flip-chip）在SOI晶圆上，将光通过端面耦合进硅波导；3在SOI晶圆键合III-V族材料，然后再制作激光器，通过倏逝波耦合将光耦合进硅波导。

方案1以Luxtera为代表，通常在实用中需要定制大功率的激光器芯片。参考图1。

图1、Luxtera开发的硅基激光器

方案2，欧洲和日本的研究单位研究的较深入，它将III-V族的DFB芯片通过端面耦合到SOI的光回路中。在工艺方面，这种方案对于DFB芯片波导和Si波导对准及端面反射的要求非常严格，通常要求对准精度<±0.5μm，这对倒装焊设备的要求非常高。参考图2。

图2、德国Fraunhofer实验室制作的

方案3，主要以Intel为代表，将III-V材料通过wafer-bonding的方式键合在SOI晶圆上，利用硅波导制作光栅，实现单模输出，可以较容易地在同一个芯片上制作不同波长的激光器。参考图3。

图3、Intel和UCSB合作开发的基于wafer-bonding技术的硅激光器