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混合光电子集成技术

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浏览 次【字号 】 发布时间:2012-9-9 打印本页

混合集成的光电子集成回路中光子器件和电子器件根据各自器件的材料结构和制作工艺的不同分别制作在不同的芯片上,通过焊接、封装等技术固化组合在一起。混合集成的光电子集成回路具有器件优化程度高,产品成品率高,可充分发挥光子器件和电子器件的性能,选择功能器件灵活等优点,集成后的OEIC体积小、功能多、性能大大提高,但是混合集成方式的集成度很低,很难实现大规模的生产,而且价格较高,在一定程度上限制了技术的发展和应用。近年来,对于集成光路的研究,以美国、日本、欧洲为中心,在世界各地持续高涨。外延生长和精细加工技术都取得了长足进展,并以这些技术为支柱,基本确立了用各种材料制作光波导的方法,无源器件、有源器件制作中所出现的问题也逐一得到解决。各种光学器件已经达到了较高的性能指标。但是,在分立光电子器件的混合集成上,还存在许多研究课题需要进行深入研究。

在工艺上以薄膜技术为基础的光电子技术,一直对所用的材料进行着深入的研究。光波导研制方面,寻求低损耗以及适用于集成的光波导材料一直是研究的重点内容之一。玻璃适合作为光波导材料使用,利用其热光效应还可以制作开关等有源元件。LiNbO3光波导由于具有良好的电光、声光和非线性等特征成为当前光波导研究中的常用材料。LiNbO3可以很好地用于1.3 μm的波长,但是在短波长,LiNbO3存在着光损伤和DC漂移问题,器仵的特性受到限制。随着集成光电子技术的发展,Si等III-V族化合物材料和聚合物基材料的研究将引起更多研究者的关注。

混合集成光路必须和激光二极管或光纤耦合,而且需要达到较高的耦合效率。现在最好的耦合方法是直接端面耦合法,效率可达80%以上,然而,在光纤的情况下,必须用硅制作V形沟槽消合器,而且还要将它们连接起来,这个过程既复杂又难于稳固,因此妨碍了集成光路的实用化。此外,在减小光波导传输损耗、降低散射和改善光调制器的消光比等方面还需要进行大量的研究。

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