CN111146683A - 基于硅光子的可调谐激光装置和其封装结构 - Google Patents

基于硅光子的可调谐激光装置和其封装结构 Download PDF

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Abstract

本发明涉及基于硅光子的可调谐激光装置和其封装结构。一种基于硅光子的可调谐激光装置，包括基板，基板配置有图案化区域，包括：一个或多个垂直限位器、面向第一方向的边缘限位器、沿着第一方向形成在图案化区域中的第一对准特征结构、以及设置在垂直限位器之间的接合垫；此外，可调谐激光器包括：集成耦合器，内置于基板中、位于边缘限位器处；以及激光二极管芯片，包括由P型电极覆盖的增益区域和在P型电极以外形成的第二对准特征结构。激光二极管芯片通过P型电极附接至接合垫并且增益区域耦合至集成耦合器的方式被翻转成抵靠一个或多个垂直限位器。而且，可调谐激光器包括被装配在基板中并且经由线形波导耦合至集成耦合器的调谐滤波器。

Description

基于硅光子的可调谐激光装置和其封装结构
技术领域
本发明涉及基于硅光子的可调谐激光装置和其封装结构。
背景技术
在过去几十年，通信网络的使用激增。在早期互联网中，流行的应用程序仅局限于电子邮件、公告牌、且大多是信息性和基于文本的网页浏览，并且传输的数据量通常相对较小。如今，互联网与移动应用程序需要大量带宽来传输照片、视频、音乐、以及其他多媒体文件。例如，类似Facebook的社交网络每天处理超过500TB的数据。由于对数据及数据传输如此高的需求下，需要对已有的数据通信系统进行改善来解决这些需求。
优于现有的单模光纤的40-Gbit/s以及100-Gbit/s数据速率的宽带DWDM(密集波分多路复用)光学传输是新一代光纤通信网络的目标。对于许多应用程序(诸如宽带DWDM通信和波长主导的光探测与测距(LIDAR)感测等)，芯片级的广泛可调谐的激光器引起了人们的兴趣。最近，将光学部件被集成在用于制造与微电子芯片共存的大型光子集成电路的Si(硅)基板上。主要在绝缘体上硅(SOI)平台中论证了各种各样的光子部件，包括滤波器、(解)多路复用器、分束器、调制器、以及光电检测器。由于Si(n＝3.48)及其氧化物SiO2(n＝1.44)是透明的并且形成完美地适合于中度至高度集成的光子集成电路(PIC)的高指数对比度、高度限制的波导，SOI平台尤其适合于1300nm和1550nm的标准DWDM通信波段。
发明内容
本发明涉及一种光通信技术。更具体地，本发明提供一种基于硅光子的可调谐激光器。尽管其他应用是可能的，但本发明仅通过实施例公开了这样一种可广泛调谐的激光器，即，包括经由翻转芯片通过P侧向下集成与基于InP的增益区域集成的硅光子热调谐部，以获得大于40nm的宽带DWDM光学通信。
在当代的电互连系统中，高速串行链路已经取代了并行的数据总线，并且由于CMOS技术的发展，串行链路速度正在迅速提高。遵循摩尔定律，互联网带宽几乎每两年都要加倍。但是，摩尔定律将在未来十年内终结。标准的CMOS硅晶体管将在5nm左右停止增长。并且互联网带宽增加由于生产规模而将处于平稳状态。但是，互联网与移动应用程序不断地需要超大的带宽来传输照片、视频、音乐、以及其他多媒体文件。本公开描述了除摩尔定律以外改善通信带宽的技术和方法。
在实施方式中，本发明提供一种基于硅光子的可调谐激光装置。可调谐激光装置包括基板，基板配置有图案化区域，包括：一个或多个垂直限位器、面向第一方向的边缘限位器、沿着第一方向形成在图案化区域中的第一对准特征结构、以及设置在垂直限位器之间的接合垫。可调谐激光装置还包括内置于基板中、位于边缘限位器处的集成耦合器。此外，可调谐激光装置包括激光二极管芯片，激光二极管芯片包括由P型电极覆盖的增益区域和在P型电极以外形成的第二对准特征结构，激光二极管芯片通过P型电极附接至接合垫并且增益区域耦合至集成耦合器的方式被翻转成抵靠一个或多个垂直限位器。进一步地，可调谐激光装置包括被装配在基板中并且经由线形波导耦合至集成耦合器的可调谐滤波器。
在可替代的实施方式中，本发明提供一种基于硅光子的可调谐激光装置。可调谐激光装置包括配置有第一图案化区域和第二图案化区域的基板。第一图案化区域和第二图案化区域中的每个包括两个垂直限位器、面向第一方向的边缘限位器、以及两个垂直限位器之间的接合垫。可调谐激光装置还包括第一集成耦合器和第二集成耦合器，第一集成耦合器内置于基板中、靠近与第一图案化区域相关联的边缘限位器，并且第二集成耦合器内置于基板中、靠近与第二图案化区域相关联的边缘限位器。此外，可调谐激光装置包括第一激光二极管芯片和第二激光二极管，第一激光二极管芯片翻转接合在具有与第一集成耦合器对准的第一增益区域的第一图案化区域中，并且第二激光二极管翻转接合在具有与第二集成耦合器对准的第二增益区域的第二图案化区域中。进一步地，可调谐激光装置包括硅光子可调谐滤波器，硅光子可调谐滤波器被装配在基板中，并且经由第一波导耦合至第一集成耦合器，以从第一激光二极管芯片接收输入光，并且经由第二波导耦合至第二集成耦合器，以从第二激光二极管芯片接收反射光。而且，可调谐激光装置包括波长锁定器，波长锁定器被装配在基板中并且耦合至硅光子可调谐滤波器，以监测用于锁定通过第一激光二极管芯片输出的激光的波长的反射光。
在又一可替代的实施方式中，本发明提供一种基于硅光子的可调谐激光器的封装结构。封装结构包括：散热器底板；和陶瓷板，包括围绕中心开口并且部分覆盖在散热器底板的一侧上的外围区域之上的实心环形体。实心环形体包括含具有靠近中心开口的多个接合垫的近端部分和具有远离中心开口的多个导体垫的远端部分的端部。封装结构还包括在陶瓷板的中心开口内附接在散热器底板上的热电冷却器子组件。此外，封装结构包括经由基台结构安装在热电冷却器子组件上的硅光子基板和翻转安装在硅光子基板上的至少一个激光二极管芯片。封装结构还包括设置在基台结构上、靠近硅光子基板、以与激光二极管芯片对准的透镜子组件。进一步地，封装结构包括与透镜子组件耦合的光学隔离器子组件。而且，封装结构包括由盖子覆盖并且与陶瓷板的实心环形体附接的金属框架，以形成底部具有散热器底板的密封封装、前端处形成用于安装与光学隔离器子组件对准的光纤接受器的视窗区域、以及用于允许陶瓷板的端部的远端部分保留在密封封装以外的后端。
本发明在已知的波导激光调制技术的上下文中实现了这些益处及其他益处。然而，通过本说明书及所附附图的后半部分，可以实现对本发明的性质和优点的进一步理解。
附图说明
下列图仅是实施例，其不得过度地限制权利要求的范围。本领域普通技术人员应当认识到许多其他的变型、改造、以及替代。还应当理解的是，此处描述的实施例和实施方式仅用于示出之目的并且将向本领域技术人员提议根据此的各种改造或改变并且包括在该过程的实质和范围及所附权利要求的范围内。
图1是根据本发明的实施方式的硅光子可调谐激光装置的简化图。
图2是示出根据本发明的实施方式的翻转接合至硅光子基板的激光二极管芯片的立体图的示意图。
图3是根据本发明的实施方式的硅光子可调谐激光器的波长调谐图的示例图。
图4是根据本发明的另一实施方式的硅光子可调谐激光装置的简化图。
图5是根据本发明的实施方式的用于调谐硅光子可调谐激光装置的激光输出的波长的方法的流程图。
图6是根据本发明的实施方式的具有硅光子可调谐激光装置中的不同半径的可调谐滤波器的相应两个环形谐振器的两个叠加传输光谱的示例图。
图7是根据本发明的实施方式的耦合至可调谐滤波器的两个环形谐振器的反射器的反射率光谱的示例图。
图8是根据本发明的实施方式的包括游标环形反射器配置中的两个环形谐振器、一个反射器、以及移相器的可调谐滤波器的简化框图。
图9是根据本发明的实施方式的两个合成光谱的示例图，分别对应于通过调谐游标环形反射器配置中的可调谐滤波器以及从1530nm至1570nm的对应增益曲线的从1555nm调谐至1535nm的波长。
图10是根据本发明的实施方式的通过硅光子可调谐激光装置输出的、具有从1555nm调谐至1535nm的激光波长的激光光谱的示例图。
图11是根据本发明的一些实施方式的基于Si波导中的SiN的三种类型的集成耦合器的示意图。
图12A是根据本发明的实施方式的耦合在可调谐滤波器与激光二极管芯片之间的集成耦合器的耦合损失与横向未对准之间的关系的示例图。
图12B是根据本发明的实施方式的耦合在可调谐滤波器与激光二极管芯片之间的集成耦合器的耦合损失与垂直未对准之间的关系的示例图。
图13是根据本发明的实施方式的硅光子可调谐激光装置的封装的横截面图的简图。
图14是根据本发明的实施方式的硅光子可调谐激光装置的封装的立体切割图的简图。
图15是根据本发明的实施方式的硅光子可调谐激光装置的封装(去除了盖)的立体俯视图的简图。
具体实施方式
本发明涉及一种光通信技术。更具体地，本发明提供一种基于硅光子的可调谐激光器。尽管其他应用是可能的，然而，本发明仅通过实施例公开了这样一种可广泛调谐的激光器，该激光器包括硅光子热调谐部，该硅光子热调谐部通过翻转芯片与基于InP的增益区域集成在一起，而P侧向下集成用于大于40nm的宽带DWDM光学通信。但其他应用也是可能的。可选地，采用两个增益区域的布局以获得更高的输出功率。可选地，集成光电二极管与基于Si和SiN导线的混合波长锁定器一起使用，以将波长锁定到宽带的相应信道，诸如C带内的ITU(国际电信联盟)信道。还公开了一种基于配置成游标环形反射器的可调谐滤波器执行波长调谐的方法。进一步地，还公开了硅光子可调谐激光装置的封装结构的实施方式。
图1是根据本发明的实施方式的硅光子可调谐激光装置的简化图。该简图仅是实施例，其不得过度地限制权利要求的范围。本领域普通技术人员应当认识到许多变型、替代、以及改造。如所示，硅光子可调谐激光装置10包括激光二极管翻转芯片400、可调谐滤波器200、以及集成耦合器300，它们全部被集成到单个硅光子基板100中。硅光子基板100包括预制造的图案化区域110，该预制造的图案化区域具有一个或多个垂直限位器112和113、大致沿着第一方向z分布的多个对准特征件114、115、以及大致铺设在一个或多个垂直限位器112与113之间的接合垫111。可选地，图案化区域110被配置成平坦表面区域，该平坦表面区域比由大致沿着第二方向x的边缘101隔离的其余平坦表面区域低一台阶。集成耦合器300被设置成靠近边缘101。激光二极管翻转芯片400被配置为附接至图案化区域110中以与接合垫111接合，同时抵靠在垂直限位器112和113上。此时，沿着边缘101的台阶部还用作激光二极管芯片400的端部的边缘限位器。
在具体实施方式中，可调谐滤波器200被配置成游标环形反射滤波器。可选地，可调谐滤波器200是在硅光子基板100中制造的Si线形波导220。可选地，可调谐滤波器200形成在图案化区域110以外的其余平坦表面区域120中。Si线形波导220包括至少两个环形谐振器221和222。可选地，两个环形谐振器被制成具有略微不同的半径。可选的，第一环221耦合至反射器环223，反射器环223也由Si线形波导的线性部制成，该Si线形波导经由1分为2的分束器(1-to-2splitter)耦合至环状结构。可选地，第二环222经由由不同材料制成的线性线形波导210耦合至集成耦合器300。可选地，线性线形波导210是在同一硅光子基板100中形成的SiN基波导。
在实施方式中，可调谐滤波器200还包括具有覆盖在第一环221之上的薄膜电阻层的第一环形加热器(Ring1_HTR)201、具有覆盖在第二环222之上的电阻薄膜的第二环形加热器(Ring2_HTR)202、以及覆盖在反射器环223之上的相位加热器(phase heater)(Phase_HTR)203。通过改变被供应至两个环形加热器(201和202)的电压而改变温度，能够调谐通过两个环形谐振器(221和222)中的每个环形谐振器的传输光谱的多个谐振峰值位置。因为两个环具有不同的半径，所以当两个传输光谱重叠时，在两个传输光谱之间存在偏移(见图6)。由于其穿过反射器环223，产生具有强峰的反射光谱(见图7)，并且通过改变被供应至相位加热器(203)的电压而改变温度，从而可以调谐该光谱。可选地，每个加热器由在几何学上覆盖每个环状线形波导的电阻薄膜制成，并且以两个用于接合至外部电源的接合垫终止。
在实施方式中，激光二极管芯片400包括增益区域。该增益区域包括被驱动以产生激光的基于InP的有源区域。将最初从InP有源区域产生的激光经由集成耦合器300和线性线形波导210输入至可调谐滤波器200中。光将通过至少两个环形谐振器222和221并且被反射器223反射回至激光二极管芯片400的增益区域。如图10中所示，反射率光谱使激光在波长处产生强峰。如图10中所示，通过调谐相位加热器203，该波长至少在从1560nm至1530nm的宽带范围内是可调谐的。如果可调谐激光装置10的整个光程的积分等于N2π(N是整数)，则当满足往返腔激光条件时，光以固定波长作为激光被输出。
图2是示出根据本发明的实施方式的翻转接合到硅光子基板的激光二极管芯片的立体图的示意图。该简图仅是实施例，其不得过度地限制权利要求的范围。本领域普通技术人员应当认识到许多变型、替代、以及改造。参考图2，示出了基板100的截面包括位于其余平坦表面区域120以外的图案化区域110。图案化区域110被配置成比其余平坦表面区域120低一个台阶的平坦区域。沿着一个台阶形成面向第一方向z的边缘限位器101。可选地，台阶沿着与第一方向z垂直的第二方向x。在图案化区域110上，沿着第一方向z形成有接合垫111。在接合垫111的两侧上，存在两个垂直限位器112和113，它们是具有特定高度的两个薄板。使用接合垫111的两个延伸部分117与外部电源接合。进一步地，沿着这些垂直限位器形成多个对准特征115。可选地，对准特征115包括沿着第一方向z排成一行或两行的多个基准点。
在实施方式中，能够预先制造激光二极管芯片400，其具有在顶部上以细长形状形成的增益区域410和金属电极411。增益区域410从芯片的一个边缘至另一边缘形成。可选地，金属电极411形成为与由基于InP的的P-N结量子阱结构制成的有源区域的P侧层接触。在金属电极411的两侧上，对准特征415形成在激光二极管芯片上，并且被配置为与图案化区域110上的对准特征115的多个基准点匹配。参考图2，激光二极管芯片是接合在基板100的图案化区域110上的翻转芯片。图案化区域110和激光二极管芯片400的配置允许后者抵靠前者的垂直限位器112和113，且由于后者的对准特征415与前者的多个基准点115啮合，后者的一个边缘抵靠前者的边缘限位器101。
图3是根据本发明的实施方式的硅光子可调谐激光器的波长调谐图的示例图。该简图仅是实施例，其不得过度地限制权利要求的范围。本领域普通技术人员应当认识到许多的变型、替代、以及改造。如所示，该简图被绘制为光谱2D映射随着被供应至上述所述可调谐滤波器中的两个环形加热器的两个电源的功率而变化。虚线矩形给出了可能的调谐范围。由于两个环形谐振器设置有不同的半径，因此当两个环形谐振器物理地耦合时，例如，在游标环形滤波器配置中，由于两个传输光谱发生叠加，其有效地获得光谱波长的延伸可调谐范围(见图8)。可选地，矩形的长边提供大于50nm的波长的相对粗调谐范围，例如，从～1520nm至～1575nm，并且矩形的短边提供～10nm的波长的相对细调谐范围，例如，从～1565nm至～1575nm。
图4是根据本发明的另一实施方式的硅光子可调谐激光装置的简化图。该简图仅是实施例，其不得过度地限制权利要求的范围。本领域普通技术人员应当认识到许多变型、替代、以及改造。如图所示，可调谐激光装置40包括：接合在基板100的第一图案化区域410上的第一激光二极管芯片430、接合在基板100的第二图案化区域420上的第二激光二极管芯片440、经由第一集成耦合器450耦合至第一激光二极管芯片430的第一增益区域435并且经由第二集成耦合器460耦合至第二激光二极管芯片440的第二增益区域445的可调谐滤波器470、以及被配置为锁定通过可调谐滤波器470从第二增益区域445反射的光的波长的波长锁定器480。
参考图1和图4，第一激光二极管芯片430与第二激光二极管芯片440中的每个大致被配置为与一个激光二极管芯片400相同，该激光二极管芯片具有与对应有源区域的P型层接触的金属电极并且向下翻转成金属电极，从而使该金属电极与同一基板100中的第一图案化区域410和第二图案化区域420的接合垫接合。具体地，第一激光二极管芯片430被配置成具有第一端面431和第二端面432的腔，且增益区域435作为沿着其间接合的有源区域的线形波导。由于第一激光二极管翻转(P侧向下)接合至第一图案化区域410，第一端面431抵靠与和第一集成耦合器450对准的第一图案化区域410相关联的边缘限位器。与第一增益区域435相关联的线形波导被配置为呈曲线形状，具有相对于第一端面431和第二端面432中的每个的非垂直角，以减少对应的端面对光的直接回反射。可选地，第一端面431包括抗反射涂层。可选地，第二端面432也涂敷有抗反射涂层。第一激光二极管芯片430由驱动器驱动，以经由第一波导491生成光作为可调谐滤波器470的输入光。第二激光二极管芯片440被配置成具有第三端面441和第四端面442的腔，且第二增益区域作为沿着其间接合的有源区域的线形波导。由于第二激光二极管芯片翻转(P侧向下)接合至第二图案化区域420，第一端面441抵靠与和第二集成耦合器460对准的第二图案化区域420相关联的边缘限位器。可选地，第三端面441涂敷有抗反射涂层并且第四端面442涂敷有高度反射的涂层来增强输入光的反射。反射光能够穿过第二集成耦合器460经由第二波导492回至可调谐滤波器470，以使得第二增益区域445的腔除提供反射光的增益以外，还用作大致游标环形反射器配置中的可调谐滤波器的环形反射器。
在实施方式中，可调谐滤波器470是在基板100中制造的Si线形波导，具体地，在第一图案化区域410和第二图案化区域420以外的区域120中制造。可调谐滤波器470包括两个环形谐振器：彼此耦合的第一环形谐振器471和第二环形谐振器472。两个环形谐振器经由二合一(2-to-1)耦合器473耦合至第一波导491，并且经由另一个二合一耦合器474耦合至第二波导492。可选地，二合一耦合器仍是波导形式，一端有一个端口，并且另一端有两个端口。可选地，分束器为一个端口端与两端口端或两端口端与一个端口端的组合。在基板100的区域120中制造第一波导491和第二波导492，以分别与第一集成耦合器450和第二集成耦合器460耦合。第一集成耦合器450被设置成靠近与第一图案化区域410相关联的边缘限位器。第二集成耦合器460被设置成靠近与第二图案化区域420相关联的边缘限位器。可选地，第一波导491和第二波导492中的每个由嵌入在Si基基板100中的SiN材料制成。可选地，可调谐滤波器470的线形波导由硅材料制成。
参考图4，可调谐滤波器470还包括：具有覆盖在第一环形谐振器471之上的电阻薄膜的第一加热器(Ring1_HTR)、具有覆盖在第二环形谐振器472之上的电阻薄膜的第二加热器(Ring2_HTR)、具有覆盖在与第二波导492连接的Si线形波导的移相器部475之上的电阻薄膜的第三加热器(Phase_HTR)。这些加热器被配置为改变温度，以使穿过相应环形谐振器的光的传输光谱发生变化。环形谐振器的每个传输光谱具有多个谐振峰值(见图6)。在实施方式中，两个环形谐振器471和472设置有略微不同的半径，因此，当其发生叠加时，两个传输光谱之间存在偏差(见图6)。第一加热器和第二加热器能够分别控制地改变第一环形谐振器和第二环形谐振器的温度，以使相应的谐振峰值移位至提供这些谐振峰值的波长的延伸可调谐范围。在穿过可调谐滤波器470的输入光被第二增益区域445的腔反射回来之后，反射率光谱给出更强的中心峰值(见图7)，可通过使用第三加热器改变移相器部475的温度来进一步的调谐。在这种情况下，如图8中所示，当移相器部475形成为靠近反射器、而非与反射器分离时，由于可调谐滤波器470被配置成游标环形反射器，第二增益区域445用作环形反射器。
可选地，可调谐滤波器470包括具有覆盖在一分为二耦合器473的一个支路的部分之上的电阻薄膜的第四加热器，第四加热器用于细微地平衡从第一波导491分成分别耦合至两个环形谐振器471和472的两个支路的输入光的功率。
在实施方式中，波长锁定器480被配置成基于在基板100中形成的Si波导的延迟线干涉仪(DLI)。可选地，波长锁定器480包括经由分束器耦合至第一波导491的输入端口，以接收来自可调谐滤波器470的反射光。可选地，输入端口的一端是耦合至第一波导491的SiN波导，该SiN波导也由SiN材料制成。输入端口的另一端连接至一分为二分束器481，以经由另一个一分为二分束器482将光的一部分导向至监测端口PM0中，并且将光的另一部分导向至DLI中。然后，光从DLI出来经由二对二(2-to-2)分束器483到达第一干涉输出端口PM1和第二干涉输出端口PM2。在实施方式中，对波长锁定器480进行预校准，以将锁定(来自可调谐滤波器的反射光的)波长的DLI设置成宽带的特定信道波长。可选地，信道波长是C带中的ITU信道。当然，本公开中的可调谐激光器能够适用于除C带以外的其他宽带，如O带。可选地，监测端口PM0、第一干涉输出端口PM1、以及第二干涉输出端口PM2中的每个都用光电二极管端接，该光电二极管用于测量根据光电流的光功率。将表征为PM1与PM2之间的光电流差对PM1与PM2之和的差分信号统称为第一激光二极管芯片和第二激光二极管芯片反馈至驱动器的误差信号，以对光的波长进行调整。理想地，当调整波长或将波长锁定至针对波长锁定器进行预校准的所需ITU信道时，误差信号应为零，即，PM1＝PM2。
另一方面，本公开还提供一种用于调谐上述所述基于硅光子的可调谐激光装置的波长的方法。图5是根据本发明的实施方式的用于调谐硅光子可调谐激光装置的激光输出的波长的方法的流程图。如所示，方法包括生成具有包括第一有源区域和第二有源区域的双增益配置中的ITU信道附近(例如，C带中)的波长的光的步骤。返回参考图4，在具体实施方式中，提供具有与第一有源区域的P型层接触的第一金属电极的第一激光二极管芯片，并且提供具有与第二有源区域的P型层接触的第二金属电极的第二激光二极管芯片。进一步地，具有第一金属电极的第一激光二极管芯片在基板的第一图案化区域中与接合垫翻转接合，以使得第一有源区域与第一集成耦合器对准，并且具有第二金属电极的第二激光二极管芯片在基板的第二图案化区域中与接合垫翻转接合，以使得第二有源区域与第二集成耦合器对准。第一有源区域与第二有源区域经由硅光子可调谐滤波器连接，以形成组合的谐振腔。参考图5，方法包括：驱动第一激光芯片和第二激光二极管芯片以在组合的谐振腔中生成光。具体地，该方法包括：以来自由其驱动器驱动的第一激光二极管芯片的第一有源区域的增益输入光的步骤。具有来自第一有源区域的增益的输入光耦合至第一集成耦合器至将输入光导向至基于硅光子的可调谐滤波器的第一波导。此外，来自第一有源区域的输入光经由第一波导穿过第一集成耦合器至可调谐滤波器中，并且其进一步经由第二波导并且穿过第二集成耦合器至第二有源区域中并且通过附加的增益被反射，通过组合谐振腔的往返程实现双增益。
该方法还包括：以附加增益反射具有来自第二激光二极管芯片的第二有源区域的光。具有来自第二有源区域的附加增益的反射光进一步穿过第二集成耦合器并且经由第二波导返回至可调谐滤波器。
此外，可调谐滤波器被配置为具有第一环形谐振器环1(Ring1)、第二环形谐振器环2(Ring2)、以及移相器部。方法还包括下列步骤：分别设置与第一环形谐振器相关联的第一加热器、与第二环形谐振器相关联的第二加热器、以及与移相器相关联的第三加热器，以将波长设置在ITU信道附近。第一加热器、第二加热器、以及第三加热器分别被配置成形成在基板中的电阻薄膜，以至少部分覆盖第一环形谐振器环1(Ring1)、第二环形谐振器环2(Ring 2)、以及移相器部。通过从外部电源施加至两个耦合电极的电压能够控制这些加热器中的每个加热器。在具体实施方式中，该步骤包括：从预设的查询表(LUT)中分别读取从第一加热器、第二加热器、以及第三加热器设置的电压。从LUT中读取的电压大致与对应的ITU信道相关。例如，为C带中的1535nm的波长对某些具体的电压值进行预设置。进一步地，步骤包括：将从LUT中读取的电压分别施加至第一加热器和第二加热器，以分别设置第一环形谐振器和第二环形谐振器的两个传输光谱，以获得具有延伸可调谐范围内的强峰波长的合成光谱。例如，延伸可调谐范围能够从1520nm改变至1570nm。在另一实施例中，当增益曲线(gain profile)相对受限制时，延伸可调谐范围至少能够从1535nm改变至1565nm。进一步地，步骤包括：将从LUT读取的电压施加至第三加热器，以设置具有延伸可调谐范围内的强峰波长的反射率光谱的相位。大致基于合成光谱对反射光谱进行设置。
可选地，方法还包括：基于从第二有源区域反射并且通过可调谐滤波器滤波的光，在从波长锁定器的输入端口分出的监测端口、第一干涉输出端口、以及第二干涉输出端口处对光电流进行监测(见图4)。监测端口、第一干涉输出端口、以及第二干涉输出端口各自分别以光电二极管(诸如PM0、PM1、以及PM2等，见图4)终止。这些光电二极管中的每个生成光电流作为其光功率的测量，能够实时监测其光功率。能够使用基于第一干涉输出端口与第二干涉输出端口之间的差分光功率的误差信号作为将光波长调谐至被锁定预校准的波长的反馈，例如，ITU信道。
进一步地，方法包括：对第一加热器和第二加热器进行调谐，以通过第一环形谐振器和第二环形谐振器中的每个对传输光谱进行粗略地调谐，直至第一干涉输出端口与第二干涉输出端口处的光电流相等。因为第一环形谐振器与第二谐振器分配略微不同的半径，所以两个传输光谱之间存在偏差。通过两个传输光谱的叠加能够获得合成光谱，由于两个环形谐振器的两个传输峰值未能是同一波长，两个传输光谱包括至少一个强峰。通过对第一加热器和第二加热器进行调谐，在延伸可调谐的范围内，该强峰在合成光谱中的位置发生移位。当第一干涉输出端口与第二干涉输出端口处的光电流相等时，其指由于误差信号变为零，将峰值波长大致调谐至与通过波长锁定器锁定的预校准波长匹配。当然，能够通过结合配置为游标环形反射器的可调谐滤波器470实现波长锁定功能的不同方式配置波长锁定器480。能够将基于硅光子的多数不同的波长锁定器配置称为共同委托给InphiCorporation的美国专利号10,056,733。
方法还包括：对第三加热器进行调谐，以通过最大化代表与第一有源区域和第二有源区域相关联的往返腔激光条件的最大增益的波长锁定器的监测端口的光电流而对反射光谱进行细微地调谐。可调谐滤波器的移相器部位于两个环形谐振器以外的Si线形波导的平直部。当将至少部分地放置在移相器部之上的第三加热器调谐至改变移相部的温度时，能够根据第一有源区域与第二有源区域之间的光的整个往返程对反射光的相位进行调谐。激光条件是在第一有源区域与第二有源区域之间的光路的物理设置下获得的最大增益和通过移相部优化的相位，即，表征为通过波长锁定器的监测端口处的光电流测量的最大功率。具有两个有源区域、而非单个有源区域的放大腔的确增强了可调谐激光装置的激光功率。
图6是根据本发明的实施方式的硅光子可调谐激光装置中具有不同半径的可调谐滤波器的相应两个环形谐振器的两个叠加传输光谱的示例图。该简图仅是实施例，其不得过度地限制权利要求的范围。本领域普通技术人员应当认识到许多变型、替代、以及改造。如所示，根据环的半径，环形谐振器的每个传输光谱包含具有一定间隔的多个峰值。因为环1(Ring1)和环2(Ring 2)设置有两个不同的半径，导致产生两个不同的自由光谱范围(SFR)，所以两个传输光谱之间存在偏差。然而，两个传输光谱的相应两个具体峰值未能是大致共同的波长，例如，～1540nm。
图7是根据本发明的实施方式的耦合至可调谐滤波器的两个环形谐振器的反射器的相应光谱的示例图。该简图仅是实施例，其不得过度地限制权利要求的范围。本领域普通技术人员应当认识到许多变型、替代、以及改造。由于穿过两个环形谐振器的光在线形波导的单个平直部中被重新组合并且从第二有源区域反射，在对两个传输光谱进行叠加之后，获得大致基于两个传输光谱的合成光谱的反射光谱。如所示，反射光谱表征为波长处的至少一个强峰，例如，～1540nm。
图8是根据本发明的实施方式的包括游标环形反射器配置中的两个环形谐振器、反射器、加上移相器的可调谐滤波器的简化框图。该简图仅是实施例，其不得过度地限制权利要求的范围。本领域普通技术人员应当认识到许多变型、替代、以及改造。如所示，可调谐滤波器包括三个部分：两个环形谐振器与相位控制部。两个环形谐振器具有略微不同的FSR，这允许通过游标效应将调谐范围延伸至FSR的最低公倍数。一个相位控制部是由环路波导和定向耦合器形成的环路反射器。可选地，环路反射器能够被另一激光二极管芯片的腔刻面替代。另一相位控制部能够仅是具有添加加热器的波导的一部分，添加加热器用于直接基于热光学效应对相位进行调谐。反射光谱大致是通过两个环形光谱的叠加而获得的合成光谱。外部激光腔配置在(第一激光二极管芯片)有源区域的刻面与环路反射器之间。当通过环的传输光谱的峰值相同并且通过环的峰值调整相位时，产生激光操作。当然，就环形谐振器与相位控制部的设置而言，存在可调谐滤波器配置的多种变型，从而产生不同的合成光谱。
图9是根据本发明的实施方式的通过调谐游标环形反射器配置的可调谐滤波器及从1530nm至1570nm的对应增益曲线而分别与从1555nm调谐至1535nm的波长对应的两个合成光谱的示例图。该简图仅是实施例，其不得过度地限制权利要求的范围。本领域普通技术人员应当认识到许多变型、替代、以及改造。如所示，由于两个传输光谱与不同SFR的多个共同的峰值波长叠加，合成光谱表征为强峰。通过在延伸可调谐范围内的最佳中心位置附近调谐游标环形反射器能够对峰值位置或波长值进行调谐。
图10是根据本发明的实施方式的通过硅光子可调谐激光装置输出的具有从1555nm调谐至1535nm的激光波长的激光光谱的示例图。该简图仅是实施例，其不得过度地限制权利要求的范围。本领域普通技术人员应当认识到许多变型、替代、以及改造。如所示，由光谱的峰值表示激光波长，通过调谐游标环形反射器的响应，在C带(或其他宽带)内，激光波长能够变得可调谐。在实施例中，将激光波长从1555nm调谐至1535nm。基于游标环形反射器配置的可调谐滤波器用作增益曲线的波长选择滤波器。通过使用被供应至与环1(Ring1)、环2(Ring2)、以及移相部相关联的电阻加热器的预校准电压设置最佳温度，能够对增益曲线的中心或最佳位置进行初始预设值。例如，能够将预校准电压存储在存储器的查询表中，每次，能够读取查询表对基于硅光子的可调谐激光装置进行初始化。通过改变环1(Ring1)和环2(Ring2)周围的温度能够实现粗略的波长调谐，以在通过与环1(Ring1)、环2(Ring2)、以及移相部相关联的加热器的初始设置设置的最佳增益曲线位置周围的延伸可调谐范围内对波长进行调谐。通过改变移相部周围的温度能够完成细微的波长调谐。激光区域还具有比环宽得多的波长相关增益曲线。
图11是根据本发明的一些实施方式的基于Si波导中的SiN的三种类型的集成耦合器的示意图。该简图仅是实施例，其不得过度地限制权利要求的范围。本领域普通技术人员应当认识到许多变型、替代、以及改造。类似FSR，具有两个环形谐振器的可调谐滤波器的耦合系数是重要的参数，以实现用于获得足够高的侧模式与其他模式的抑制比的较大模态增益差。判断耦合系数的一个关键因素是受限于集成耦合器中的光模式与传入的激光束的对准。另一方面，不同的集成耦合器设计存在的未对准的容差将是提高可调谐激光装置的生产力的优势。
参考图11，第一类型的集成耦合器设计是由嵌入在Si波导中的SiN材料制成的反纳米锥结构，具有指向波导端的尖头针。示出了该设计的较小模式的直径，给定响应相对小的未对准的较大耦合损失。第二类型的集成耦合器设计是由嵌入在Si波导中的SiN材料制成的三叉戟结构。SiN三叉戟结构包括由向上延伸至耦合器的波导端的两个SiN对称纳米锥在部分长度上横向地夹持的SiN纳米锥。示出了该设计的较大模式的直径，给定由未对准引起的较低耦合损失。第三类型的集成耦合器设计是由嵌入在Si波导中的SiN材料制成的叉结构。叉结构包括由高至波导端的两个SiN线性条带在整个长度上横向地夹持的SiN纳米锥。仍给定最小的耦合损失，尤其对于光模式与激光斑之间的较小的未对准，其具有中等大小模式的直径。
图12A是根据本发明的实施方式的耦合在可调谐滤波器与激光二极管芯片之间的集成耦合器的耦合损失与横向未对准之间的关系的示例图。该简图仅是实施例，其不得过度地限制权利要求的范围。本领域普通技术人员应当认识到许多变型、替代、以及改造。如所示，SiN三叉戟与SiN叉类型的集成耦合器抵消了较低的耦合损失，可替代地，SiN反纳米锥类型的集成耦合器与从激光二极管芯片发出的激光束和集成耦合器的模式直径之间的横轴未对准具有可比较的容差。在实施例中，来自模式未匹配的耦合损失基于2.5m的激光二极管光斑大小。图12B是根据本发明的实施方式的耦合在可调谐滤波器与激光二极管芯片之间的集成耦合器的耦合损失与垂直未对准之间的关系的示例图。该简图仅是实施例，其不得过度地限制权利要求的范围。本领域普通技术人员应当认识到许多变型、替代、以及改造。如所示，SiN三叉戟与SiN叉类型的集成耦合器抵消了较低的耦合损失，可替代地，SiN反纳米锥类型的集成耦合器与从激光二极管芯片发出的激光束和集成耦合器的模式直径之间的横轴未对准具有可比容差。此外，SiN叉类型的集成耦合器以更低的耦合损失(例如，小于1dB)提供比SiN三叉戟类型的集成耦合器的更紧凑的设计。在实施例中，叉类型的集成耦合器仅具有三叉戟类型的集成耦合器的一半长度。在实施例中，当横向或垂直方向上的未对准小于0.6m时，叉类型的耦合损失仅是三叉戟类型的耦合损失的一半。
另一方面，本公开提供一种用于基于硅光子的可调谐激光装置的紧凑型封装。图13是根据本发明的实施方式的硅光子可调谐激光装置的封装的横截面图的简图。该简图仅是实施例，其不得过度地限制权利要求的范围。本领域普通技术人员应当认识到许多变型、替代、以及改造。如所示，在横截面图中描述了基于硅光子的可调谐激光装置的封装结构1000。在实施方式中，可调谐激光装置被装配在由侧部的金属框架1001(其前端表示为1001F并且后端表示为1001B)、顶部的盖1002、以及底部与散热板1004接合的陶瓷环状板1003的密封的腔中。陶瓷环状板1003的其中间区域中意在被制成中空的，以允许热电冷却器子组件1010直接抵靠在散热板1004上。在具体实施方式中，陶瓷环状板1003由能够提供高密度的多层电互连和馈通件的高温共烧陶瓷(HTCC)材料制成。如图13中所示，在附接至金属框架1001的后端1001B的陶瓷板1003的后端区域周围形成馈通件。可选地，能够使用这些馈通件填充用于与多个接合垫和多个导体垫连接的导电材料，以用于与封装1000内的可调谐激光装置的电/输入/输出连接。
参考图13，基台1011形成在热电冷却器子组件1010的热侧上。在基台1011的顶部上，能够附接硅光子基板1020，其中，可调谐激光装置能够形成并且与至少一个激光二极管芯片1030耦合。经由引线接合1012提供热电冷却器子组件1010与外部电源的电连接。同样，经由引线接合1021还可以连接可调谐激光装置(诸如用于控制可调谐滤波器的加热器等)与陶瓷环状板1003上的接合垫的一些电连接。激光二极管芯片1030与向下朝向、以将接合垫接合在硅光子基板1020上的P侧电极翻转接合。接合垫进一步经由引线接合1031连接至外部驱动器。早前已经提供了关于激光二极管芯片1030的翻转接合的细节(见图2)。
参考图13，透镜子组件1040也附接在基台1010上，以与硅光子基板1020上的激光二极管芯片1030对准。可选地，透镜子组件被配置成具有长的作用距离的单透镜。基台1010包含用于支持具有与透镜子组件1040对准的激光二极管芯片1030的硅光子基板1020的应力释放特征。在光路的下游，光学隔离器子组件1050/1051也附接在基台1010上。隔离器1050是具有1.5级封装的紧凑型低剖面并且其自身附接有用于增强温度控制的具体热电冷却器1051，以实现激光束的高输出稳定性。
参考图13，金属框架1001的前端1001F包括附接有用于输出激光束的视窗玻璃1006的视窗区域1005。在前端1001F以外，附接光学光纤接受器1060。
图14是根据本发明的实施方式的硅光子可调谐激光装置的封装的立体切割图的简图。该简图仅是实施例，其不得过度地限制权利要求的范围。本领域普通技术人员应当认识到许多变型、替代、以及改造。如所示，从不同的角度观察封装1000。观察陶瓷环状板1003，其具有被分割成位于封装1000的腔内的近端部分1003N和位于腔外的远端部分1003F的端部。在端部的近端部分1003N上，形成多个接合垫1007。在端部的远端部分1003F上，多个导电垫1008形成并且分别通过在形成HTCC陶瓷板1003的过程期间形成的互连或馈通件连接至多个接合垫1007。图13中已经示出了封装1000的其他元件。
图15是根据本发明的实施方式的硅光子可调谐激光装置的封装(移除了盖)的立体俯视图的简图。该简图仅是实施例，其不得过度地限制权利要求的范围。本领域普通技术人员应当认识到许多变型、替代、以及改造。如所示，从立体俯视角度观察移除了盖的封装1000。能够观察到，两个激光二极管芯片1030翻转接合(P侧向下)至硅光子基板1020，以增强激光装置的输出功率。图4中已经公开了关于具有硅光子可调谐滤波器、两个有源区域、以及波长锁定器的可调谐激光装置的多个细节。
尽管上面是具体实施方式的完整描述，然而，可以使用各种改造、替代构造、以及等同物。因此，上述描述及例证不应被视为限制由所附权利要求限定的本发明的范围。

Claims (30)

1.一种基于硅光子的可调谐激光装置，包括：
基板，配置有图案化区域，所述图案化区域包括：一个或多个垂直限位器、面向第一方向的边缘限位器、沿着所述第一方向形成在所述图案化区域中的第一对准特征结构、以及设置在所述一个或多个垂直限位器之间的接合垫；
集成耦合器，被置于位于所述边缘限位器处的所述基板中；
激光二极管芯片，包括由P型电极覆盖的增益区域和在所述P型电极以外形成的第二对准特征结构，通过将所述P型电极附接至所述接合垫且将所述增益区域耦合至所述集成耦合器，所述激光二极管芯片被翻转以抵靠所述一个或多个垂直限位器；以及
调谐滤波器，被装配在所述基板中并且经由线形波导耦合至所述集成耦合器。
2.根据权利要求1所述的可调谐激光装置，其中，所述基板是绝缘体上硅基板，且所述图案化区域形成为比其他表面区域低一台阶，并且所述边缘限位器是沿着抵靠所述激光二极管芯片的边缘的第二方向的所述台阶的一部分。
3.根据权利要求1所述的可调谐激光装置，其中，所述第二对准特征结构与所述第一对准特征结构被配置成相互啮合的基准点，以使用图像识别系统将所述激光二极管芯片固定在所述基板上的适当位置。
4.根据权利要求1所述的可调谐激光装置，其中，所述增益区域包括基于InP的波导，所述基于InP的波导被配置为用于在第一端面与第二端面之间产生激光，所述集成耦合器包括与所述第一端面对准的基于Si/SiN的波导，以传递使耦合损失被控制在3dB内的激光。
5.根据权利要求4所述的可调谐激光装置，其中，所述基于Si/SiN的波导包括被嵌入在矩形Si波导中的SiN叉形结构，所述SiN叉形结构包括SiN纳米锥，所述SiN纳米锥由直到与所述第一端面对准的所述基于Si/SiN的波导的一端的两个SiN线性条带在整个长度上横向地夹持。
6.根据权利要求4所述的可调谐激光装置，其中，所述基于Si/SiN的波导包括被嵌入在矩形Si波导中的SiN三叉戟状的结构，所述SiN三叉戟状的结构包括SiN纳米锥，所述SiN纳米锥由延伸到与所述第一端面对准的所述基于Si/SiN的波导的一端的两个SiN对称纳米锥在部分长度上横向地夹持。
7.根据权利要求1所述的可调谐激光装置，其中，所述调谐滤波器包括所述线形波导，所述线形波导具有：平直部，所述平直部耦合至少两个环形谐振器，在所述至少两个环形谐振器之后是反射器部；应力部，所述应力部直接耦合至所述集成耦合器，以从所述激光二极管芯片的所述增益区域接收光；所述至少两个环形谐振器，所述至少两个环形谐振器具有不同的半径以允许在合成光谱的延伸波长范围内调谐所述光；以及所述反射器部，所述反射器部被表征为具有所述光的至少90％的反射率。
8.根据权利要求7所述的可调谐激光装置，其中，所述平直部包括SiN材料，所述至少两个环形谐振器和所述反射器部包括Si材料。
9.根据权利要求7所述的可调谐激光装置，其中，所述可调谐滤波器还包括至少三个薄膜电阻加热器，所述至少三个薄膜电阻加热器分别放置在所述基板上并且至少部分地位于所述至少两个环形谐振器与所述反射器部之上。
10.根据权利要求9所述的可调谐激光装置，其中，放置在所述至少两个环形谐振器之上的所述薄膜电阻加热器被配置为在至少从1530nm至1570nm的所述延伸波长范围内调谐所述光，并且放置在所述反射器部之上的所述薄膜电阻加热器被配置为将所述光的相位调谐至与所述激光二极管芯片的所述增益区域的两个端面之间的往返腔激光条件相匹配。
11.一种基于硅光子的可调谐激光装置，包括：
基板，配置有第一图案化区域和第二图案化区域，所述第一图案化区域和所述第二图案化区域中的每个包括两个垂直限位器、面向第一方向的边缘限位器、以及位于所述两个垂直限位器之间的接合垫；
第一集成耦合器和第二集成耦合器，所述第一集成耦合器被置于靠近与所述第一图案化区域相关联的所述边缘限位器的基板中，所述第二集成耦合器被置于靠近与所述第二图案化区域相关联的所述边缘限位器的基板中；
第一激光二极管芯片，翻转接合在所述第一图案化区域中，使得第一增益区域与所述第一集成耦合器对准；
第二激光二极管芯片，翻转接合在所述第二图案化区域中，使得第二增益区域与所述第二集成耦合器对准；
硅光子调谐滤波器，被装配在所述基板中并且经由第一波导耦合至所述第一集成耦合器，以从所述第一激光二极管芯片接收输入光，并且所述硅光子调谐滤波器经由第二波导耦合至所述第二集成耦合器，以从所述第二激光二极管芯片接收反射光；以及
波长锁定器，被装配在所述基板中并且耦合至所述硅光子调谐滤波器，以监测用于锁定通过所述第一激光二极管芯片输出的激光的波长的所述反射光。
12.根据权利要求11所述的可调谐激光装置，其中，所述基板是绝缘体上硅基板，所述第一图案化区域和所述第二图案化区域中的每个形成为比其他表面区域低一台阶，并且所述边缘限位器是沿着抵靠一个激光二极管芯片的边缘的第二方向的所述台阶的一部分。
13.根据权利要求12所述的可调谐激光装置，其中，所述第一图案化区域和所述第二图案化区域中的每个包括多个第一基准点，所述多个第一基准点分别形成在所述接合垫以外但位于沿着所述第一方向的所述两个垂直限位器内。
14.根据权利要求13所述的可调谐激光装置，其中，所述第一激光二极管芯片和所述第二激光二极管芯片中的每个包括多个第二基准点，多个第二基准点被配置为分别与所述多个第一基准点啮合，所述多个第一基准点和所述多个第二基准点分别用于将所述第一激光二极管芯片固定在所述第一图案化区域上使得一个边缘抵靠与所述第一图案化区域相关联的边缘限位器，并且将所述第二激光二极管芯片固定在所述第二图案化区域上使得一个边缘抵靠与所述第二图案化区域相关联的边缘限位器。
15.根据权利要求14所述的可调谐激光装置，其中，所述第一增益区域包括具有抗反射涂层的第一端面与具有抗反射涂层的第二端面之间的基于InP的单通腔，所述单通腔包括形成在所述第一激光二极管芯片的P型有源层的顶部上的第一金属电极；所述第二增益区域包括具有抗反射涂层的第三端面与具有高反射涂层的第四端面之间的基于InP的双通腔，所述双通腔包括形成在所述第二激光二极管芯片的P型有源层的顶部上的第二金属电极。
16.根据权利要求15所述的可调谐激光装置，其中，当所述第一激光二极管芯片被翻转成抵靠在所述第一图案化区域中的垂直限位器时，所述第一金属电极被配置为与所述第一图案化区域中的所述接合垫接合；当所述第一激光二极管芯片被翻转成抵靠在所述第二图案化区域中的垂直限位器时，所述第二金属电极被配置为与所述第二图案化区域中的所述接合垫接合。
17.根据权利要求11所述的可调谐激光装置，其中，所述第一集成耦合器和所述第二集成耦合器中的每个包括基于Si/SiN的波导，所述基于Si/SiN的波导包括被嵌入在矩形Si波导中的SiN叉形结构，所述SiN叉形结构包括SiN纳米锥，所述SiN纳米锥由直到与所述第一端面对准的所述基于Si/SiN的波导的一端的两个SiN线性条带在整个长度上横向地夹持。
18.根据权利要求11所述的可调谐激光装置，其中，所述第一集成耦合器和所述第二集成耦合器中的每个包括基于Si/SiN的波导，所述基于Si/SiN的波导包括被嵌入在矩形Si波导中的SiN三叉戟状的结构，所述SiN三叉戟状的结构包括SiN纳米锥，所述SiN纳米锥由延伸至与所述第一端面对准的所述基于Si/SiN的波导的一端的两个SiN对称纳米锥在部分长度上横向地夹持。
19.根据权利要求11所述的可调谐激光装置，其中，所述硅光子可调谐滤波器包括Si线形波导，所述Si线形波导包含至少两个环形谐振器和移相器，所述至少两个环形谐振器经由一分为二分束器耦合至所述第一波导，并且经由二合一组合器耦合至所述移相器，所述移相器还与所述第二波导耦合，所述至少两个环形谐振器具有不同的半径，以允许在合成光谱的延伸波长范围内调谐从所述第一增益区域输入的光和从所述第二增益区域反射的光。
20.根据权利要求19所述的可调谐激光装置，其中，所述第一波导和所述第二波导中的每个是SiN线形波导，所述至少两个环形谐振器和移相器包括所述Si线形波导。
21.根据权利要求19所述的可调谐激光装置，其中，所述波长锁定器包括在所述合成光谱的所述延伸波长范围内接收从所述第一激光二极管芯片反射的光的输入端口、从所述输入端口分出的监测端口、从延迟线干涉仪波导的两个支路分出的第一干涉输出端口和第二干涉输出端口。
22.根据权利要求21所述的可调谐激光装置，其中，所述硅光子可调谐滤波器还包括部分覆盖在所述至少两个环形谐振器之上的至少两个第一薄膜电阻加热器，以及部分覆盖在所述移相器之上的第二薄膜电阻加热器。
23.根据权利要求22所述的可调谐激光装置，其中，所述硅光子可调谐滤波器被配置为：通过调谐所述至少两个第一薄膜电阻加热器的电压供应而为所需ITU信道波长选择由预校准的所述波长锁定器锁定的波长，并且通过调谐所述第二薄膜电阻加热器的电压供应而调谐所选择波长的相位，用于与所述第一激光二极管芯片的第二端面和所述第二激光芯片的第四端面之间的往返腔激光条件相匹配，从而使得所述波长锁定器的所述监测端口处的光电流最大化。
24.一种硅光子可调谐激光装置的封装结构，包括：
散热器底板；
陶瓷板，包括围绕中心开口并且部分覆盖在所述散热器底板的一侧上的外围区域之上的实心环形体，所述实心环形体包括端部，所述端部包含具有靠近所述中心开口的多个接合垫的接近部分和具有远离所述中心开口的多个导体垫的远端部分；
热电冷却器子组件，附接在所述陶瓷板的所述中心开口内的所述散热器底板上；
硅光子基板，经由基台结构安装在所述热电冷却器子组件上；
至少一个激光二极管芯片，翻转安装在所述硅光子基板上；
透镜子组件，设置在所述基台结构上，所述基台结构靠近所述硅光子基板以与所述激光二极管芯片对准；
光学隔离器子组件，与所述透镜子组件耦合；以及
金属框架，由盖子覆盖并且与所述陶瓷板的所述实心环形体附接，以在底部形成具有所述散热器底板的密封封装件、在前端处形成用于安装与所述光学隔离器子组件对准的光纤接受器的视窗区域、以及用于使所述陶瓷板的端部的远端部分保留在所述密封封装件以外的后端。
25.根据权利要求24所述的封装结构，其中，所述陶瓷板包括多层高温共烧陶瓷材料，所述多层高温共烧陶瓷材料能够提供用于将位于所述后端的接近部分的所述多个接合垫连接至位于所述后端的所述远端部分的所述多个导体垫的高密度多层电互连和馈通件。
26.根据权利要求24所述的封装结构，其中，所述光学隔离器子组件包括具有由热电冷却器控制的温度的1.5级低剖面隔离器。
27.根据权利要求24所述的封装结构，其中，所述热电冷却器子组件经由引线接合与所述陶瓷板的所述后端的接近部分上的所述多个接合垫电连接。
28.根据权利要求24所述的封装结构，其中，所述至少一个激光二极管芯片包括金属电极，所述金属电极与有源区域的P型层接触并且被配置为面向下以与所述硅光子基板中的一个接合垫接合。
29.根据权利要求24所述的封装结构，其中，所述硅光子基板经由引线接合通过所述基台结构与所述陶瓷板的后端的所述接近部分上的所述多个接合垫中的一些电耦合。
30.根据权利要求24所述的封装结构，其中，所述金属框架包括热插拔形成因数，所述热插拔形成因数是从28G四通道小型可插拔形成因数QSFP、QSFP+、XFP、SFP中的一个选择的，并且所述多个导体垫被配置为提供与网络通信系统的输入/输出连接。
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