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公开(公告)号：CN113113844B
公开(公告)日：2022-11-15
申请号：CN202110291566.4
申请日：2021-03-18
申请人： 北京大学
摘要： 本发明提供一种用于硅基光波导放大器和激光器的增益材料及其制备方法，所述增益材料为掺杂了铋元素的铒化合物。本发明通过在传统增益材料铒化合物中引入元素铋，可以有效降低铒化合物结晶所需的退火温度，使得其能在较低退火温度下实现发光，更有利于片上集成，而且降低增益材料的退火温度，有利于提升增益材料的质量，降低材料表面粗糙度，从而减小传输损耗，也更有利于与传统CMOS工艺兼容。同时，引入元素铋也能提升增益材料的光致发光强度，进一步提升增益系数。即本发明发现了一种低制备温度、高发光强度的增益材料，更有利于实现硅基光波导放大器和激光器，为硅基光电子技术的发展起到了推动作用。
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公开(公告)号：CN110808534B
公开(公告)日：2020-10-13
申请号：CN201911060943.2
申请日：2019-11-01
申请人： 北京大学
摘要： 本发明实施例提供的片上泵浦‑信号光共振的铒硅酸盐激光器及其制备方法，包括激光有源区和混合谐振腔，混合谐振腔加载在激光有源区的上表面；激光有源区由下至上依次设置有硅衬底层和增益介质层；增益介质层为氮化硅层与铒硅酸盐层交替结构，增益介质层的上下表面均为氮化硅层；混合谐振腔为条形波导结构，用于控制光场在激光有源区中沿波导方向传输，保证泵浦光与信号光在腔中同时进行谐振增强，以提高泵浦的吸收效率和信号光的谐振强度。通过采用铒硅酸盐化合物作为光增益材料，有效的提升了材料单位距离的光学增益；降低了波导的传输损耗；设置条形加载的谐振腔波导结构，解决了铒硅酸盐激光谐振腔的刻蚀困难的同时提高了激光的输出特性。
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公开(公告)号：CN111694093B
公开(公告)日：2021-08-10
申请号：CN202010482132.8
申请日：2020-05-29
申请人： 北京大学
IPC分类号： G02B6/10 , H04B10/291
摘要： 本发明实施例提供一种局部光放大的硅基光电子集成芯片及泵浦耦合方法，芯片包括光信号处理器件和传输波导，还包括增益层；增益层为在光信号处理器件上引出至少一根放大波导，在至少一根放大波导上蚀刻槽状结构且在槽状结构中填充增益材料形成的；和/或，在传输波导上蚀刻槽状结构，在槽状结构中填充增益材料形成的。本发明实施例对整个硅基光电子集成芯片中需要光放大的部分进行局部处理，填充增益材料，实现局部高性能的光放大，能有效补偿整个片上系统的传输损耗，为硅基光电子集成芯片引入可靠的片上放大。
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公开(公告)号：CN111934196A
公开(公告)日：2020-11-13
申请号：CN202010600408.8
申请日：2020-06-28
申请人： 北京大学
摘要： 本发明实施例提供一种电驱动的片上集成掺铒波导放大器及其制备方法，包括：在光路上依次设置的硅衬底、DBR底部反光镜、光波导、增益介质层、DBR顶部反光镜、键合层、Ⅲ-Ⅴ族泵浦层，Ⅲ-Ⅴ族泵浦层通过电致发光产生泵浦光，在信号光传输的相交方向上间接电驱动增益介质层产生放大，Ⅲ-Ⅴ族半导体光源通过外延生长或者贴片键合的方式集成到键合层上；DBR底部反光镜与DBR顶部反光镜构成DBR谐振腔，提高增益介质层中的泵浦功率；光波导与增益介质层形成混合波导结构。本发明采用III-V族半导体激光器作为泵浦，实现了电致发光；III-V族半导体激光器采用生长或贴片键合的方式集成到光波导放大器上，工艺简单，成本低。
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公开(公告)号：CN111694093A
公开(公告)日：2020-09-22
申请号：CN202010482132.8
申请日：2020-05-29
申请人： 北京大学
IPC分类号： G02B6/10 , H04B10/291
摘要： 本发明实施例提供一种局部光放大的硅基光电子集成芯片及泵浦耦合方法，芯片包括光信号处理器件和传输波导，还包括增益层；增益层为在光信号处理器件上引出至少一根放大波导，在至少一根放大波导上蚀刻槽状结构且在槽状结构中填充增益材料形成的；和/或，在传输波导上蚀刻槽状结构，在槽状结构中填充增益材料形成的。本发明实施例对整个硅基光电子集成芯片中需要光放大的部分进行局部处理，填充增益材料，实现局部高性能的光放大，能有效补偿整个片上系统的传输损耗，为硅基光电子集成芯片引入可靠的片上放大。
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公开(公告)号：CN110783805A
公开(公告)日：2020-02-11
申请号：CN201911060974.8
申请日：2019-11-01
申请人： 北京大学
IPC分类号： H01S3/0933 , H01S3/16
摘要： 本发明实施例提供一种基于片上泵浦的铒硅酸盐波导放大器及其制备方法，该放大器包括在光路上依次设置的硅衬底、DBR底部反光镜、泵浦光源、增益介质层以及DBR顶部反光镜，DBR底部反光镜与DBR顶部反光镜构成DBR谐振腔；泵浦光源用于通过电致发光产生泵浦光，泵浦光与经过增益介质层的信号光的传输方向相交；DBR谐振腔用于对泵浦光进行谐振增强。本发明实施例提供的铒硅酸盐波导放大器及其制备方法，通过将铒硅酸盐增益介质层与Ⅲ-Ⅴ族LED有源层进行集成，Ⅲ-Ⅴ族半导体光源提高了电光转换效率，同时提高了增益材料的光吸收和泵浦效率，为硅光子系统引入可靠的光源器件，为光放大器提供了高速、大容量的光信号放大基础。
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公开(公告)号：CN111934196B
公开(公告)日：2021-12-10
申请号：CN202010600408.8
申请日：2020-06-28
申请人： 北京大学
摘要： 本发明实施例提供一种电驱动的片上集成掺铒波导放大器及其制备方法，包括：在光路上依次设置的硅衬底、DBR底部反光镜、光波导、增益介质层、DBR顶部反光镜、键合层、Ⅲ‑Ⅴ族泵浦层，Ⅲ‑Ⅴ族泵浦层通过电致发光产生泵浦光，在信号光传输的相交方向上间接电驱动增益介质层产生放大，Ⅲ‑Ⅴ族半导体光源通过外延生长或者贴片键合的方式集成到键合层上；DBR底部反光镜与DBR顶部反光镜构成DBR谐振腔，提高增益介质层中的泵浦功率；光波导与增益介质层形成混合波导结构。本发明采用III‑V族半导体激光器作为泵浦，实现了电致发光；III‑V族半导体激光器采用生长或贴片键合的方式集成到光波导放大器上，工艺简单，成本低。
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公开(公告)号：CN113113844A
公开(公告)日：2021-07-13
申请号：CN202110291566.4
申请日：2021-03-18
申请人： 北京大学
摘要： 本发明提供一种用于硅基光波导放大器和激光器的增益材料及其制备方法，所述增益材料为掺杂了铋元素的铒化合物。本发明通过在传统增益材料铒化合物中引入元素铋，可以有效降低铒化合物结晶所需的退火温度，使得其能在较低退火温度下实现发光，更有利于片上集成，而且降低增益材料的退火温度，有利于提升增益材料的质量，降低材料表面粗糙度，从而减小传输损耗，也更有利于与传统CMOS工艺兼容。同时，引入元素铋也能提升增益材料的光致发光强度，进一步提升增益系数。即本发明发现了一种低制备温度、高发光强度的增益材料，更有利于实现硅基光波导放大器和激光器，为硅基光电子技术的发展起到了推动作用。
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公开(公告)号：CN110783805B
公开(公告)日：2021-04-13
申请号：CN201911060974.8
申请日：2019-11-01
申请人： 北京大学
IPC分类号： H01S3/0933 , H01S3/16
摘要： 本发明实施例提供一种基于片上泵浦的铒硅酸盐波导放大器及其制备方法，该放大器包括在光路上依次设置的硅衬底、DBR底部反光镜、泵浦光源、增益介质层以及DBR顶部反光镜，DBR底部反光镜与DBR顶部反光镜构成DBR谐振腔；泵浦光源用于通过电致发光产生泵浦光，泵浦光与经过增益介质层的信号光的传输方向相交；DBR谐振腔用于对泵浦光进行谐振增强。本发明实施例提供的铒硅酸盐波导放大器及其制备方法，通过将铒硅酸盐增益介质层与Ⅲ‑Ⅴ族LED有源层进行集成，Ⅲ‑Ⅴ族半导体光源提高了电光转换效率，同时提高了增益材料的光吸收和泵浦效率，为硅光子系统引入可靠的光源器件，为光放大器提供了高速、大容量的光信号放大基础。
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公开(公告)号：CN110808534A
公开(公告)日：2020-02-18
申请号：CN201911060943.2
申请日：2019-11-01
申请人： 北京大学
摘要： 本发明实施例提供的片上泵浦-信号光共振的铒硅酸盐激光器及其制备方法，包括激光有源区和混合谐振腔，混合谐振腔加载在激光有源区的上表面；激光有源区由下至上依次设置有硅衬底层和增益介质层；增益介质层为氮化硅层与铒硅酸盐层交替结构，增益介质层的上下表面均为氮化硅层；混合谐振腔为条形波导结构，用于控制光场在激光有源区中沿波导方向传输，保证泵浦光与信号光在腔中同时进行谐振增强，以提高泵浦的吸收效率和信号光的谐振强度。通过采用铒硅酸盐化合物作为光增益材料，有效的提升了材料单位距离的光学增益；降低了波导的传输损耗；设置条形加载的谐振腔波导结构，解决了铒硅酸盐激光谐振腔的刻蚀困难的同时提高了激光的输出特性。
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