激光器直接耦合的硅光芯片及其制造方法、电子装置与流程

本申请涉及光电领域，更具体地涉及一种激光器直接耦合的硅光芯片及其制造方法、电子装置。

背景技术：

1、硅光芯片的信息载体是光，而硅材料是间接带隙材料，因发光效率过低无法制作激光器器件。目前通常采用iii-v族激光器作为片外光源，使激光器和硅光芯片进行光学耦合，从而解决光源问题。相关技术存在采用激光器和硅光芯片直接耦合的方式，但是相关技术中的直接耦合方式的耦合效率较低。

技术实现思路

1、为了解决上述问题中的至少一个而提出了本申请。根据本申请第一方面，提供了一种激光器直接耦合的硅光芯片，所述硅光芯片包括：衬底、第一介质层结构和模斑转换结构；其中，所述第一介质层结构位于所述衬底上，所述第一介质层结构具有一用于与激光器的出光口端面直接耦合的第一端面，所述第一端面沿第一方向形成为第一柱面透镜形状、沿第二方向形成为第二柱面透镜形状；所述模斑转换结构位于所述第一介质层结构内部。

2、在本申请的一个实施例中，所述第一方向为竖直方向，所述第二方向为水平方向。

3、在本申请的一个实施例中，所述第一端面包括位于上部的第一部分和位于下部的第二部分，所述第一部分的表面倾斜向上，所述第二部分的表面倾斜向下。

4、在本申请的一个实施例中，所述第一介质层结构包括氧化硅层。

5、在本申请的一个实施例中，所述硅光芯片还包括位于所述第一端面外侧的所述衬底上的第二介质层结构，所述第二介质层结构包括相对设置的第二端面和第三端面，所述第二端面用于与所述激光器的出光口端面直接耦合，所述第三端面面向所述第一介质层结构的第一端面设置。

6、在本申请的一个实施例中，所述第一介质层结构与所述第二介质层结构为同一介质层形成的。

7、在本申请的一个实施例中，所述第二介质层结构的第二端面和第三端面与所述第一介质层结构的第一端面的形状结构相同。

8、在本申请的一个实施例中，所述激光器直接耦合的硅光芯片的制造方法包括：提供一衬底；在所述衬底上形成第一介质层，所述第一介质层内部形成有模斑转换结构；执行第一蚀刻步骤以在所述第一介质层中形成第一梯形凹槽，所述第一梯形凹槽为倒梯形凹槽，所述第一梯形凹槽的侧壁与所述模斑转换结构具有第一预定距离；执行第二蚀刻步骤以在所述第一梯形凹槽底部的所述第一介质层中形成第二梯形凹槽；其中，所述第一梯形凹槽和所述第二梯形凹槽临近所述模斑转换结构的侧壁形成与激光器的出光口端面直接耦合的第一端面，所述第一端面沿第一方向形成为第一柱面透镜形状、沿第二方向形成为第二柱面透镜形状。

9、在本申请的一个实施例中，所述第一方向为竖直方向，所述第二方向为水平方向。

10、根据本申请第三方面，还提供了一种电子装置，所述电子装置包括：激光器、以及上述任意一种所述激光器直接耦合的硅光芯片，其中，所述激光器的出光口端面与所述硅光芯片的第一端面直接耦合。

11、根据本申请实施例提供的激光器直接耦合的硅光芯片及其制造方法、电子装置，通过将第一端面直接设置为：沿第一方向形成为第一柱面透镜形状、沿第二方向形成为第二柱面透镜形状，从而使第一端面能够与外部的激光器的出光口端面直接耦合，以减小激光束在慢轴和快轴上的发散角，从而提高硅光芯片和激光器之间采用直接耦合方式时的耦合效率。

技术特征：

1.一种激光器直接耦合的硅光芯片，其特征在于，包括：

2.如权利要求1所述的硅光芯片，其特征在于，所述第一方向为竖直方向，所述第二方向为水平方向。

3.如权利要求1所述的硅光芯片，其特征在于，所述第一端面包括位于上部的第一部分和位于下部的第二部分，所述第一部分的表面倾斜向上，所述第二部分的表面倾斜向下。

4.如权利要求1所述的硅光芯片，其特征在于，所述第一介质层结构包括氧化硅层。

5.如权利要求1所述的硅光芯片，其特征在于，还包括位于所述第一端面外侧的所述衬底上的第二介质层结构，所述第二介质层结构包括相对设置的第二端面和第三端面，所述第二端面用于与所述激光器的出光口端面直接耦合，所述第三端面面向所述第一介质层结构的第一端面设置。

6.如权利要求5所述的硅光芯片，其特征在于，所述第一介质层结构与所述第二介质层结构为同一介质层形成的。

7.如权利要求5所述的硅光芯片，其特征在于，所述第二介质层结构的第二端面和第三端面与所述第一介质层结构的第一端面的形状结构相同。

8.一种激光器直接耦合的硅光芯片的制造方法，其特征在于，包括：

9.如权利要求8所述的制造方法，其特征在于，所述第一方向为竖直方向，所述第二方向为水平方向。

10.一种电子装置，其特征在于，包括：

技术总结本发明公开了一种激光器直接耦合的硅光芯片及其制造方法、电子装置，所述硅光芯片包括：衬底、第一介质层结构和模斑转换结构；其中，所述第一介质层结构位于所述衬底上，所述第一介质层结构具有一用于与激光器的出光口端面直接耦合的第一端面，所述第一端面沿第一方向形成为第一柱面透镜形状、沿第二方向形成为第二柱面透镜形状；所述模斑转换结构位于所述第一介质层结构内部。技术研发人员：刘亚东,方舟,蔡鹏飞受保护的技术使用者：NANO科技（北京）有限公司技术研发日：技术公布日：2024/9/29