flip chip integration of InP to SiN photonic
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在本文中,作者介绍了InP(磷化铟)到SiN(氮化硅)光子集成接口的翻转芯片集成技术,这是一种创新的混合集成方法,适用于复杂的光子集成电路。文章详细阐述了这一技术的关键特点、实现过程以及其在集成高性能光电子器件方面的潜力。 一、简介 传统的硅基光子学平台,如SOI(硅-on-insulator)和SiN,虽然在光子集成方面取得了显著进步,但它们的光源通常受限于效率和功率。InP材料系统则提供高性能的半导体激光器,能够满足高功率和高效率的需求。通过翻转芯片集成,InP激光器可以与SiN光子电路实现高效连接,从而克服这一局限。 二、集成接口设计 该技术的关键在于一个垂直对齐的接口,包含对准停止结构,简化了对准过程,并允许如同单个芯片一样简单地进行阵列集成。水平对齐借助光学背散射反射光谱(Optical Backscatter Reflectometry, OBR)来实现,无需操作芯片即可获取主动反馈信号,解决了有源翻转芯片对准时的接触限制问题。 三、实验结果 作者展示了将InP分布反馈激光器(DFB Lasers)与SiN波导耦合,实现了超过60毫瓦的光学功率传输,平均耦合损失仅为-2.1分贝。这种集成方法不仅适用于单个芯片,也适用于整个芯片阵列。此外,他们还评估了该组装过程对于复杂光子集成电路的可行性,通过将InP增益芯片与SiN TriPleX外部腔体集成,证明了该过程的适应性和可监控性。 四、应用示例 成功制造出了一款全功能的混合集成可调谐激光器,它能够在整个C波段内进行调谐,且具有高达60毫瓦的光学输出功率。这表明该集成技术有望应用于未来的光通信、光计算和光传感等领域。 五、关键词 文章涉及的关键技术包括翻转芯片设备、混合集成电路、反射光谱技术、硅光子学和半导体激光器。 InP到SiN的翻转芯片集成技术为实现高性能、大规模的光子集成电路提供了新的途径。这种创新的集成方法降低了对准难度,提高了集成效率,同时保持了良好的光学性能,为未来光电子系统的进一步发展奠定了基础。
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