在光子集成电路中的衬底耦合光栅耦合器
阅读说明：本技术 在光子集成电路中的衬底耦合光栅耦合器 (Substrate coupled grating coupler in photonic integrated circuits ) 是由 王黎明 浦田良平 简·佩蒂凯维奇 吉尔·贝格尔 于 2020-12-30 设计创作，主要内容包括：本公开涉及在光子集成电路中的衬底耦合光栅耦合器。一种光子集成电路芯片,包括衬底和在所述衬底上的晶片。所述晶片本身包括具有锥形部分和光栅特征的光子光栅耦合器。所述光栅特征从所述锥形部分向所述衬底延伸。(The present disclosure relates to substrate coupled grating couplers in photonic integrated circuits. A photonic integrated circuit chip includes a substrate and a wafer on the substrate. The wafer itself includes a photonic grating coupler having a tapered portion and grating features. The grating features extend from the tapered portion toward the substrate.)
技术领域
本公开涉及在光子集成电路中的衬底耦合光栅耦合器。
背景技术
已知的光子集成电路(PIC)以包括厚衬底层的芯片的形式提供。衬底层是必需的，以向芯片提供足够的结构完整性以达到预期目的。用于限定PIC的功能的晶片通常沉积在所述衬底的顶部。PIC芯片的晶片侧常规地被称为顶侧，因为根据芯片的各层被堆叠的方向，所述晶片在顶部。类似地，参考PIC芯片架构的术语“上”和“下”常规地用于分别描述增加和减少与所述晶片的朝外表面的接近度，而不管芯片的实际取向如何。
光子信号，如光纤线缆承载的信号，通过耦合器传入或传出PIC。存在多种类型的耦合器，但是光栅耦合器通常用于以横向于晶片平面的角度发送或接收光子信号。典型的光栅耦合器包括由波导材料的一部分提供的喇叭部分，该部分在平行于晶片平面的平面上限定了大致三角形的形状。所述喇叭部分有时被称为锥形部分，因为它从宽端向下逐渐变细到与PIC的波导相连接的相对窄的连接点。在所述锥形部分的面向芯片包层的一侧上的不平坦特征形式的光栅将光子信号导入或导出所述锥形部分的平面。
在带有光栅耦合器的PIC与印刷电路板(PCB)通信的应用中，PIC被以衬底侧向下放置在PCB上。电接触焊盘在PCB的与衬底相反的功能层上图案化，并引线键合到所述PCB。PIC将光子信号转换成通过键合引线传送的电信号或者从电信号转换成光子信号。引线的电感随着其长度而增加，因此在PIC与PCB之间通信的频率响应受到键合引线长度的限制。因为引线键合从PIC的相反侧延伸到PCB，所以引线键合的长度必须超过整个PIC的厚度，包括衬底层。因此，在以这种方式布置的PIC与PCB之间的通信频率响应受到PIC最小总厚度的限制。
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