多导向垂直堆栈中用于波长解复用的集成光学设备

摘要

本发明描述了一种集成光子设备，在由IH-V半导体构成的多导向垂直集成结构上实施，并以一个外延生长步骤生长，所述集成光子设备允许将在公共被动式波导内同向或双向传播的光学信号垂直和横向分裂成多个垂直集成的被动式或者主动式波长指定(wavelength designated)的波导，因此，使得在不同波长运行的波长指定波导被同一集成到相同的结构上，并连接到公用的被动式波导。在本发明的示范性实施例中，两个主动式波长指定波导中的每一个是激光器或者光电检测器，这两个主动式波长指定波导垂直集成在公共被动式波导上，其中该公共被动式波导连接到运行波长共用的输入/输出端口，从而形成单光纤、双波长接收器(两个波长指定的波导都是波导光电检测器)或者发射器(两个波长指定的波导都是边缘发射半导体注入式激光器)或者收发器(一个波长指定的波导是波导光电检测器，另一个是边缘发射半导体注入式激光器)。比现有技术有利的是，所提出的分裂和横向路由器允许减小迹线尺寸，同时大大改善设计柔性和/或器件性能。

主权项

一种可在III‑V半导体材料系统中实施的集成光子设备，其特征在于，包括：半导体基板，所述基板用于支持外延半导体生长；生长于所述半导体基板上的外延半导体结构，所述外延半导体结构以一个生长步骤生长且包括公共指定波导，所述公共指定波导位于所述外延半导体结构的底部并用于支持光学信号在预定的第一波长范围内传播；多个波长指定的波导中的至少一个，所述多个波长指定的波导位于所述公共指定波导上方，所述多个波长指定的波导按照波长带隙增加的顺序垂直设置，且每一个都支持预定的第二波长范围，所述预定的第二波长范围中的每一个都位于预定的第一波长范围内；所述多个波长指定的波导的其中一个的至少一部分包括垂直‑横向分裂器，所述垂直‑横向分裂器包括垂直元件，用于将所述多个波长指定波导的其中一个的预定第二波长范围内的光学信号从公共指定波导耦接到所述多个波长指定的波导的其中一个，以及横向元件，用于横向路由所述垂直耦接的光学信号，其中所述公共指定波导与所述多个波长指定波导的其中一个的垂直元件光学对准并沿着公共的传播方向形成。