CN1768433A - 有内反射器的半导体光电检测器 - Google Patents

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Abstract

一种光电检测器，包括：有输入面和反射面的半导体基片，它们形成在基片上表面。反射面与基片表面形成锐角并放置在这样的位置，使得传输通过输入面进入基片的光束从反射面内反射到基片上表面。光电检测器激活区形成在基片上表面并放置在这样的位置，使得反射光束入射到激活区。光电检测器可以安装在第二基片上，它可以从第二基片上形成的平面型波导或第二基片上凹槽中安装的光纤中接收光束。

Description

有内反射器的半导体光电检测器
技术领域
本发明领域涉及半导体光电检测器。具体地说，此处描述一种包含内反射器的半导体光电检测器。
背景技术
图1A和1B表示在波导基片101上包含平面型波导120的普通配置。表面安装的光电检测器110放置在波导基片101上(或直接地，或在它的对准件/支承件上)，用于检测从波导120输出面传播的光功率。图1C和1D表示另一种普通配置，它包含对准槽152中放置照射光电检测器110(表面安装到凹槽基片151，如图1C和1D所示，或直接制作到凹槽基片上)的光纤150。在这种环境下利用光电检测器的理由是多方面的。例如，传播通过波导120或光纤150的光功率可以包括在高数据速率下(例如，等于或大于10Gbits/sec)调制的光远程通信信号，并可以利用高速光电检测器110作为接收器，把光信号转变成电子信号。在另一个例子中，传播通过波导120或光纤150的光功率可以包括半导体激光器或其他光源的部分输出，它是从主要光输出中分出用于监测目的。来自光电检测器的信号可用于信号归一化，作为稳定光源运行的反馈控制信号，和/或其他的目的。在这种类型应用中，可能要求或不要求高速光电检测器。可以想象出许多其他的环境，其中检测传播通过波导或光纤的光功率可能是有用的。
硅是常用的平面型波导基片，典型的是配置石英缓冲层和石英缓冲层上制作的一个或多个石英基平面型波导(所谓的平面型波导线路，或PLC)。这种基片还可以容易地配置容纳光纤末端的凹槽。通常的情况是(在远程通信装置中)，波导120或光纤150传输的光功率波长是在不适合于硅基光电检测器的1.3μm至1.5μm区域内。基于III-V族半导体的光电检测器适合于这个波长区，但该材料与直接制作在硅或石英表面上的光电检测器不相容。即使波导基片与检测器材料是相容的，但仍需要提供半导体光电检测器作为分开的元件用于随后装配或其他的原因(不相容的处理步骤，设计灵活性，波导和/或光电检测器的定型等)。所以，分开制作的半导体光电检测器110(III-V族等)往往装配到基片101或151(硅等)上，并通过对准以接收和检测传播通过波导120或光纤150的至少部分光功率。本发明公开的内容涉及合适制作和/或适配半导体110，它能够和/或便于这种装配。
为了安装到基本平面的基片101或151上，有利的是光电检测器110也制作/安装在其基本平面的基片上。被检测的光沿大致平行于这些平面基片传播。然而，在基片上形成的光电检测器激活区中各层也基本平行于这些基片，在许多情况下，它使得光电检测器对光的吸收和检测出现问题。重新引导光到平行于该基片平面之外便于它的检测。按照本发明公开内容实现的光电检测器采用从光电检测器基片倾斜面的内反射，可以引导光到它的激活区。
发明内容
一种光电检测器，包括：光电检测器基片，在基片上表面形成倾斜的输入面和反射面。反射面与基片上表面形成锐角，并相对于输入面放置，使得传输通过输入面进入基片的至少部分光束从反射面内反射到基片上表面。光电检测器激活区形成在基片上表面并在这样的位置上，使得从反射面反射的至少部分光束入射到至少部分的激活区。
利用晶片规模空间选择性材料处理技术，可以制作如此形成的大量光电检测器，它可以通过仅仅处理单个晶片表面实现。一旦制成以及(若采用晶片规模处理技术，则与晶片上的其他光电检测器分割开)，光电检测器可以倒置和安装到平面型波导基片上，用于接收从波导基片上形成的平面型波导末端射出的光束。至少部分的光束可以输入通过输入面，从反射面反射，并入射到激活区。按照这种方式，光电检测器可以容易地集成到平面型波导基片上组成的复合光学器件。或者，光电检测器基片可以配置光纤对准槽，或可以放置在有光纤对准槽的第二基片上，使得从凹槽中光纤端面射出的光可以输入通过输入面，从反射面反射，并入射到激活区。
在参照附图中表示的典型实施例以及以下的文字描述和/或权利要求书之后，有内反射器的半导体光电检测器的目的和优点是显而易见的。
附图说明
图1A和1B是在平面型波导基片上安装的光电检测器示意图。
图1C和1D是在有光纤的凹槽基片上安装的光电检测器示意图。
图2A和2B分别是有内反射器的光电检测器剖面图和顶视图。
图3A和3B分别是有内反射器的光电检测器剖面图和顶视图。
图4是有内反射器的光电检测器侧视图。
图5A和5B分别是侧视图和顶视图，说明制作有内反射器的光电检测器的过程序列。
图6A，6B，6C和6D说明制作有内反射器的光电检测器的处理步骤。
图7A和7B分别是有内反射器的光电检测器侧视图和顶视图。
图8说明在平面型波导基片上安装有内反射器的光电检测器。
图9A和9B分别是有内反射器的光电检测器侧视图和顶视图。
图10说明在平面型波导基片上安装有内反射器的光电检测器。
图11A和11B分别是有内反射器的光电检测器侧视图和顶视图。
图12说明在平面型波导基片上安装有内反射器的光电检测器。
图13说明在平面型波导基片上安装有内反射器的光电检测器。
图14说明在有光纤的凹槽基片上安装有内反射器的光电检测器。
图15说明在平面型波导基片上安装有内反射器的光电检测器。
图16说明在有光纤的凹槽基片上安装有内反射器的光电检测器。
图17是有内反射器的光电检测器顶视图。
图18是有内反射器的光电检测器顶视图。
图19是有内反射器的光电检测器顶视图。
应当注意，为了更清楚地描述典型的实施例，附图中所示各种结构的相对比例可以是扭曲的。各种光学器件，光波导，光学元件，对准件/支承件，电极/接点等等之间的相对尺寸以及它们相对的横向和/或纵向比例可以是扭曲的。在许多附图中，为了清晰起见，光学元件的横向尺寸相对于纵向尺寸是放大的，从而使横向尺寸随纵向位置发生的变化是夸大的。各层的厚度也可以是夸大的。
附图中所示的实施例是典型的实施例，不应当把它们解释成对本发明公开内容和/或所附权利要求书范围的限制。
具体实施方式
图2A和2B表示有内反射器的典型光电检测器。对半导体基片302进行空间有选择的处理以形成相邻的基片上表面区301和303，它们是在不同的高度并被输入面304分隔开。通过空间有选择的处理，在基片上表面(边界区303)形成反射面306。n型半导体层310(即，n层)，本征半导体层312(即，i层)，和另一个n层314形成在基片上表面区303。制作III-V族半导体检测器的典型材料是半绝缘的InP，即，基片302是n型InP，n层310和314是n型InP，和i层312是InGaAs。可以空间有选择地掺杂上部n层以产生p型区316(即，p层)。或者，p型层可以是最初存在的(而不是n层314)和空间有选择地蚀刻成p型区316(如图3A和3B所示)。构成p-i-n结的层310，312和316具有光电检测器激活区的功能。可以添加金属接触层，例如，n层310暴露部分上形成的接点310a，和p层316上形成的接点316a，从而给p-i-n光电检测器提供同侧接点。或者，可以采用n型基片，而接点310添加到基片302的相反侧。入射光功率可以通过输入面304进入基片并传播通过部分的基片302，且至少部分的入射光功率可以从反射面306内反射到至少部分的光电检测器激活区，从而产生电信号。
在本发明公开内容和/或所附权利要求书的范围内，可以制成任何合适类型的光电检测器激活区。这些例子可以包括，但不限于，p-i-n光电二极管(光电导或光生伏打)，雪崩光电二极管，Schottky二极管，光敏晶体管，金属-半导体-金属(MSM)光电检测器，它们的组合，和/或功能相当的器件。在本发明公开内容和/或所附权利要求书的范围内，可以采用任何合适的半导体材料或材料组合。这些例子包括，但不限于，硅和/或硅基半导体；锗和/或锗基半导体；III-V族半导体和/或它们的合金；掺n和/或掺p的变体；它们的组合；和/或功能相当的材料。
输入面304形成的倾斜角可以在很大的范围内，它取决于光电检测器的所需光学配置。许多有用的光学配置中角度α是在约60°与约120°之间的范围内，而典型配置采用的角度α可以在约85°与约110°之间的范围内。对于沿大致平行于相邻基片表面区301和303传播的光，输入面304与基片上表面区301和303之间约85°至约110°的角度产生的入射角是从约5°(反射面法线低于水平面)通过0°(正入射)到约20°(反射面法线高于水平面)。在本发明公开内容和/或所附权利要求书的范围内，可以采用其他的入射传播方向。可以利用干蚀刻方法(例如，活性离子蚀刻)制成输入面，它能控制最终蚀刻面的垂直角和水平取向。可以采用任选角度的其他蚀刻方法，或者，对于给定的基片材料和晶体取向，可以采用沿材料中晶面的蚀刻以实现所需的输入面角度。为了形成输入面304，可以采用锯齿切割或其他的机械材料处理技术。在制成输入面304时不管采用什么处理技术，在某些情况下，随后的处理可以导致制成的光电检测器中没有基片上表面区301，而在另一些情况下，制成的光电检测器至少可以包含部分的基片上表面区301。通过解理基片，可以制成沿晶面取向的输入面304，它也使制成的光电检测器中没有基片表面区301。
对于空气中的InP基片(n≈3.2)和沿大致平行于基片表面区301和303传播的入射光束，所述范围的输入面取向导致折射角的范围是从高于水平面约2°通过0°至低于水平面约14°。在低于水平面的折射中，折射光束较深地进入基片，离开相邻的基片上表面区303和离开光电检测器激活区(图4中标记的激活区318)。对于典型的透明“灌注”或密封介质(例如，n≈1.4-1.5)中埋入的InP基片，折射光束形成的角度范围是从高于水平面约2.3°至低于水平面约11°。输入面304可以是抗反射涂敷以减小反射损耗和/或降低光反馈到上游光学器件或元件(在非涂敷的InP/空气界面，约反射27％；在非涂敷的InP/密封剂界面，约反射14％)。非正入射到输入面304也可以减小输入面上反射的光反馈到上游光学器件或元件。若光电检测器用在多波长的光学系统或装置中，则在输入面上可以形成任何合适类型的波长选择性滤波器涂层，例如，长通，短通，带通，或陷波滤波器。
利用空间选择性的蚀刻方法可以制成反射面306。可以采用湿蚀刻方法制成反射面306，它是沿基片材料的晶面形成的。在InP中(晶面100基本平行于基片表面)，反射面306与基片表面形成约51°与约60°之间(通常约为55°)的角度(图4中的角度β)，使得在输入面304上折射(如上所述)并在基片内传播的光束可以向上内反射到基片表面的光电检测器激活区318。对于其他的晶体取向和/或其他的基片材料，反射面306可以沿晶面形成另一个角度。利用确定反射面306的晶面产生可重复的面取向和高光学质量的反射面。或者，利用任何其他合适的空间选择性蚀刻方法，包括干蚀刻方法，可以制成反射面306，它形成由基片晶体结构确定角度的反射面，或可以形成任何所需角度的反射面。还可以利用锯齿切割或其他的机械处理技术制成反射面306。反射面306与基片上表面303之间的角度通常是在约40°与约70°之间的范围内，更典型的是在约45°与约65°之间的范围内，而在许多普通的光电检测器实施方案中，它的范围可以在约51°与约60°之间。
有内反射器的光电二极管尺寸可能受到各种实际的约束。以下的典型尺寸可用于实现有内反射器的InP基光电检测器，但不能把它解释成限制本发明公开内容和/或权利要求书的范围。主要的约束是光电检测器激活区318边缘与蚀刻反射面306边缘之间的最小距离(图4中的尺寸A)。若光电检测器激活区太接近于蚀刻边缘(离开InP上p-i-n光电检测器的距离约小于5-7μm；这可能与材料质量和/或处理质量控制有关)，则光电检测器的性能可以降级，这种检测器潜在地显示不良的可靠性和/或高的暗电流。对于在这个位置上(至少离开反射器边缘5-7μm)到达光电检测器激活区的大部分光束，光束的上部应当在大于光电二极管基片302内最小深度的深度上从反射面306反射。这个最小深度也与反射面的角度有关。对于反射面角度在约51°与约60°之间的InP，反射光束的上部深度通常约大于5-7μm。为了容纳这个距离和典型的光束尺寸/发散度(见以下的描述)，反射面306的总蚀刻深度(图4中的尺寸B)在大多数情况下应当约大于10μm，典型的是在约30μm与约50μm之间。入射光束的尺寸和/或位置可能迫使这个最小蚀刻深度做得大一些。然而，这个蚀刻深度还有实际的上限。InP光电检测器基片302的厚度通常较薄(或许约为150μm或更小)。反射面的蚀刻深度不应当太大达到这个总厚度的几分之一，为的是避免过分削弱基片和潜在的器件失效。较大的蚀刻深度还要求较大的掩模基片面积，从而减小在单个基底晶片上制作的器件密度。湿蚀刻的蚀刻深度通常是受蚀刻剂浓度和蚀刻时间的控制，虽然可以采用其他技术(见以下的描述)以控制湿蚀刻，干蚀刻，或其他用于形成反射面306方法的深度。
在输入侧，输入面304的蚀刻应当足够深，它至少在光电检测器激活区318的高度以下(图4中的尺寸C)，可以容纳通过输入面304传输的光模(包括尺寸和位置)。有相对小和/或横向非对称芯的平面型波导支持的光模在从波导输出时仅有几个微米并相应地显示大的光束发散度。所以，这种进入输入面304的部分发散光束可能受到限制，除非输入面足够接近于波导端面或足够大以容纳远离波导端面的发散光束。或者，较大和相应较少发散的光模可以从平面型波导或光纤端部射出；这种较大的光模在横向范围上通常不超过约10μm。在这种情况下，输入面应当足够大以容纳波导端面与输入面304之间距离上变化不大的光模。输入面304的深度可能受所用蚀刻方法和/或平面型波导基片几何约束的限制(例如，若输入面必须放置成面向平面型波导端部，而同时光电检测器上的接点与波导基片接触)。形成输入面304的的最小蚀刻深度可以是约5μm(例如，适合于从接近于输入面的波导射出的小光模)，而利用蚀刻深度在约30μm与约50μm之间的输入面，可以制作较典型的光电检测器。通过输入面304传输的光束(一旦光电检测器安装到有平面型波导或光纤的第二基片上)中心通常是在激活区318高度以下约2.5μm与约50μm之间的输入面上，它通常是在激活区高度以下约10μm与约20μm之间的输入面上。在本发明公开内容和/或所附权利要求书的范围内，对于输入面上传输光束，可以采用输入面的其他蚀刻深度和其他位置。应当注意，输入面的上边缘可以与制成光电检测器中的激活区高度重合或不重合，它取决于制成输入面，反射面和激活区所采用的具体空间选择性材料处理技术。
输入面304的角度(图4中的角度α)，沿输入面304上边缘与反射面306上边缘之间基片上表面之间的距离(图4中的尺寸D)，和反射面的角度(图4中的角度β)一起确定光束在反射面306上反射的位置。典型光电检测器输入面304角度α的范围是在约95°与约99°之间，在反射面角度β约为55°的情况下，反射面上的入射角是在约29°与约33°之间。这些入射角是在全内反射的临界角之上(空气/InP界面约为18°；密封剂/InP界面约为27°)，从而导致反射面306的深度变化约为面对面距离的5％-10％。为了在反射面上实现至少5-7μm的最小深度(如以上所讨论的)，光束可以在大于或等于5-7μm的深度上传输通过输入面，或足够大的面对面距离可以适应较小的输入面深度。较大的输入面深度和/或较大的面对面距离导致较大的反射面深度。输入面深度可能有上限(如以上所描述的)，而光束的发散度，对光电检测器的灵敏度/速度要求，光电检测器的尺寸约束，和对反射面306蚀刻深度的任何处理限制(如以上所讨论的)，使面对面距离可能有上限(例如，约小于250μm)。许多典型光电检测器的面对面距离可以在约50μm与约250μm之间；然而，超出这个范围的距离仍然是在本发明公开内容和/或所附权利要求书的范围内。
在检测效率是重要的情况下，可能需要较小的面对面距离。这种情况是：光束是较发散的；入射光信号功率是小的；在高速[等于或大于10Gbits/sec]下，就要求光电检测器有较小的面积，等等。较小的面对面距离导致较大部分的光束入射到光电检测器的激活区，从而提高光电检测器的总检测效率。在检测效率不是太重要的应用中(较小的发散光束，低速检测，较大的激活区，大的光信号功率等)，可以采用较大的面对面距离，从而潜在地放宽制造容差和/或提高器件产量(例如，不需要光电检测器激活区318如此接近于蚀刻的反射面306)。
典型的光电检测器可以包含有p-i-n激活区的InP基片，其激活区约为15μm宽和24μm长，其中激活区与反射面边缘之间约为12μm的间隙。反射面角度(β)可以约为55°，而面对面距离约为100μm。输入面角度(α)的范围可以在约95°与约99°之间，而输入面深度(在激活区高度与传输通过输入面的光束中心之间)在非密封光电检测器中约为13.5μm，和在密封光电检测器中约为15.5μm。相应的反射面深度(在激活区高度与内反射的光束中心之间)在非密封光电检测器中约为18μm，而在密封光电检测器中约为20μm。
应当注意，各种处理步骤或序列也许不能产生清晰或明确的边缘或基片上表面与输入面304或反射面306之间的角度。在一些情况下，边缘可能是非故意的圆形或弯曲形状，或毛刺或突出材料可以残留在边缘，毛刺“底部”可以残留在蚀刻面基底，和/或在处理之后可能残留下不平整度。在其他的情况下，一个或两个表面可能不符合设计的基片上表面。此处所说的各个表面或面之间角度是指已实现预期几何结构的那些部分表面或面之间角度(例如，平坦输入面的基本平坦部分)，不管各个表面和面实际上是否满足。类似地，此处所说的面对面距离是指各个位置之间的测量距离，其中各个表面或面在边缘上没有不平整度或在处理之后已去除。
应当注意，为了增大光电检测器的总检测效率和减小面反射率与偏振的关系，要求在反射面306上发生全内反射，但角度低于临界角，从而导致仅仅部分的偏振有关内反射，这仍然是在本发明公开内容和/或所附权利要求书的范围内。在绝对收集效率是不重要的情况下，有内反射器的光电检测器可以仅仅是在反射面306上部分的内反射。此外，若入射角的范围包含临界角，则在光电检测器内传播并从反射面反射的发散光束中仅仅部分发散光束经受全内反射。部分的高度发散输入光束甚至可以直接入射到光电检测器激活区，而没有经受内反射。任何合适类型的反射涂层可以形成在反射面306上以增强任何所需入射角下的内反射，其代价是添加涂敷的额外处理步骤。这种反射涂层的例子包括金属反射器涂层和多层电介质反射器涂层。
利用以下典型的空间选择性处理步骤序列，可以制作有内反射器的光电检测器(图5A中的侧视图，图5B中的顶视图)。基片302可以包括半绝缘的InP，层310和314可以包括n型InP，而层312可以包括半绝缘或轻掺杂的InGaAs层。可以采用p型掺杂剂的掩模扩散以形成p型区316，然后再形成金属接触层316a。在可以去除保护接点316a和p型区316，部分的n型层314和层312的同时，可以沉积金属接点310a到n型层310的暴露部分。因此，给p型层310和n型层316提供电接入，这二层之间的插入层312形成p-i-n光电检测器激活区。可以沉积金属电接线310b和316b，它们能够分别电接入到接点310a和316a。可以采用掩模的干蚀刻以形成所需角度的输入面304，而采用掩模的湿蚀刻以形成反射面306(若在蚀刻输入面和/或反射面之前形成，则每个面可以保护接点和接线)。在单个半导体基片表面上可以完成制作光电检测器以及输入面和反射面的所有处理步骤，它不需要处理两个半导体表面，从而大大减小处理过程的复杂性和成本。典型的处理序列还产生有同侧接点的光电检测器，这在某些情况下是有利的。这种处理序列可以同时在许多光电二极管的晶片规模基片上实现。一旦完成处理步骤，可以把晶片分割成单独布置和使用的器件。可以设计和采用许多其他的材料组合，层厚度和/或处理序列，用于制作任何合适类型的光电检测器激活区，然而，它们都是在本发明公开内容和/或所附权利要求书的范围内。
为了可重复地实现湿蚀刻反射面306的正确定位，必须注意蚀刻过程没有下切用于确定基片表面上反射面边缘的掩模。只有在蚀刻过程没有下切掩模的情况下，反射面终止于具有高光学质量的预定位置，基本上一直到达基片表面。若掩模没有足够好地粘符到基片和发生下切现象，则反射面终止的位置非常接近于反射面306和光电二极管激活区(图4中的尺寸C和D太小)。这可以损坏光电检测器基片内光程的几何结构，并减小到达光电检测器激活区的入射光比例。光电检测器激活区与反射面306蚀刻边缘之间不足够的距离可以降低光电检测器的性能。在图2A/2B，3A/3B和5A/5B的具体例子中，可以利用选取材料的性质以减轻这种潜在的加工问题。处理序列的初始材料通常可以包括：n掺杂和/或p掺杂InP层310和314以及它们之间的InGaAs本征层312。这些层通常是外延生长和互相之间紧密的原子级接触(其界面通常是一个或几个单层厚)。所以，InGaAs层可以作为湿蚀刻制成反射面306的理想掩模材料。可以从沿对应于反射面306理想上边缘边界的基片上空间有选择地去除层310/314和InGaAs层314。当InP基片是沿晶面蚀刻时，InGaAs层不受蚀刻的影响并保护和抑制反射面的上边缘。基片，蚀刻剂和掩模材料的具体例子是典型的例子。可以相当地利用适合于粘符到基片材料的任何掩模和展示所需晶面选择性的任何蚀刻剂。
若利用沿两个晶面有选择蚀刻的空间选择性湿蚀刻，则解掩模区的尺寸可用于确定湿蚀刻的大小(包括深度)。例如，在图6A中，矩形区620是解掩模的。利用沿基片602中两个不同晶面有选择蚀刻的蚀刻剂(例如，加到InP(100)表面的含水HBr/H3PO4沿(111a)和(111b)晶面有选择地蚀刻；其他的蚀刻剂/晶体组合可以类似地展示这种双重选择性)。图6B，6C和6D表示双重选择性蚀刻过程的结果。四面体空腔蚀刻成在基片表面以下有倾斜面606a和606b的基片602，所以，每个倾斜面能够作为光电检测器的内反射面。表面607a和607b相对地倾斜，且当这两个表面相遇时，蚀刻过程就终止(与蚀刻剂的继续曝光无关)。所以，蚀刻过程的总蚀刻深度以及反射面的精确位置和尺寸仅仅由解掩模区620的原始尺寸和位置确定，而这个原始尺寸和位置是可以准确和精确地确定的。基片，蚀刻剂和掩模材料的具体例子是典型的例子。可以相当地利用适合于粘符到基片材料的任何掩模和展示所需晶面选择性的任何蚀刻剂。
输入面304和/或反射面306可以是适当弯曲的(沿一维或二维方向)，用于减小入射光束的发散度。可以容易地制成有横向曲率的输入面304(如图7A所示)，在形成时通过适当地改变空间选择性的蚀刻过程，可以形成凸的折射面。例如，若利用掩模蚀刻过程制成，则适当改变掩模可以使输入面304有所需的横向曲率。使输入面304有纵向曲率是一个更难的制作问题，然而可以采用这样的方法，减小入射光束沿垂直方向的发散度(如图7B所示)。诸如灰阶光刻法的技术可以产生所需的垂直曲率，使输入面304有凸的折射面。按照类似的方法可以使反射面306有合适弯曲的表面，它形成凹的内反射面以减小从输入面304传播的光束发散度。采用合适的相关空间选择性处理步骤(例如，改变掩模)，可以容易地使反射面306有横向曲率，但形成垂直曲率可能是较困难的问题(具体地说，由于反射面306是相对于基片表面凹进的)。利用局限于晶面的蚀刻过程不适合形成弯曲的反射面306。利用横向和/或纵向弯曲的输入面和/或反射面可以减小入射光束的发散度；可以增大入射到光电检测器激活区的入射光束比例；能够使用较长的面对面距离；能够使用较小，较快和/或较低效率的光电检测器；可以放宽光电检测器与提供入射光束的光波导或光纤之间的对准容差。
一旦在晶片上制作光电检测器并与其他光电检测器分开之后，可以倒置安装有内反射器的光电二极管(即，“倒装片”安装到PLC波导上，如图8中的例子)，它接收从基片上平面型波导端部射出的光。如果需要，可以提供这样的基片501，它有容纳可能延伸到平面型波导高度以下光电检测器中任何部分的凹坑。波导基片501上的平面型波导520适合于在其端部以发射传播通过的光。当它从波导端部传播时，射出的光束按照波导支持的模式发散。波导的输出端可以适合于模式扩展以减小输出光束的发散度。光束513可以沿基本平行于波导基片传播并通过输入面504进入光电检测器。在输入面504上折射之后，光束被重新引导更深地进入光电检测器基片502(在图8中是向上，因为光电检测器是倒置的)。光束在反射面506上发生内反射，并被引导到光电检测器激活区510。
在附图中没有画出可以制作在波导基片501和/或光电二极管基片502上的对准件/支承件，它们有助于在波导基片501上正确放置光电检测器，波导基片501与波导520端部基本对准(因此，从波导射出的光束至少照射部分的光电检测器激活区)。这种对准/支承结构可以包括：凹槽，凸缘，柱，薄片，切口，轭铁，焊剂/金属表面张力等，用于引导光电检测器放置到波导基片上。波导基片501可以配置电极，接点，和/或电接线，用于建立与光电检测器的电连接(为了清晰起见，在附图中已省略)。接点可以合并在对准/支承结构中，或可以包含分开的结构。形成光电检测器上接点与波导基片上配合接点之间电连接的焊剂或其他材料还可以作为机械粘合光电检测器到基片上。或者，利用合适的粘合剂可以使光电检测器机械粘合到波导基片。
基本透明的埋入式介质或密封剂1500可以大致填充平面型波导520端部与光电检测器输入面504之间的光程(图15)。这种基本透明的埋入式介质可以减小从平面型波导端面和从光电检测器输入面504的多余反射。埋入式介质的折射率可以接近于光电检测器和平面型波导中一个的折射率，或介于二者之间。可以利用任何合适的埋入式介质或密封剂(在所需的工作波长范围内基本透明)，它减小波导端面和光电检测器输入面相对于真空或周围空气的反射。埋入式介质1500可以空间有选择地加在波导端面与光电检测器输入面之间，或可以密封光电检测器与平面型波导的相邻端部，如图15所示。密封内反射面506可以增大全内反射的临界角，如果光电检测器需要全内反射，则增大临界角可以导致光电检测器角尺寸和线尺寸的更小范围和/或容差，还可以导致入射光束大小和发散度的更小范围和/或容差。
图14表示按照本发明公开内容制作的典型光电检测器，包括：检测器基片1402，输入面1404，内反射面1406，和凹槽基片1401上安装的光电检测器激活区1418(为了清晰起见，省略对准/支承结构)。凹槽1452适合于容纳光纤1450。这个典型的组合类似于图8中所示，其中平面型波导被光纤代替。基片1401上有合适放置的对准/支承结构(未画出)，使得从光纤1450(放置在凹槽1452中)射出的大部分光束1413进入输入面1404，从反射面1406反射，并入射到激活区1418。基片1401可以包括：在安装之后容纳光电检测器向下凸出的凹坑；电接点或接线；和/或在基片上安装光电检测器的对准/支承结构。光纤1450端部与光电检测器输入面1404之间的光程可以填充基本透明的埋入式介质或密封剂1600(如以上所描述的)，或密封剂1600可以密封光电检测器和相邻的光纤端部(图16)。在另一个典型的实施例中(未画出)，凹槽直接形成在检测器基片1402上，并在其中安装光纤。这个实施例的工作方式类似于图14和16所示，但它不使用分开安装光电检测器和光纤的第二基片。
图9A和9B表示有内反射器的另一个典型实施例光电检测器，其中在光电检测器基片902上有光电检测器激活区918以及任何所需的电接点和/或接线。如上所述，光电检测器可以是InP基片上的p-i-n光电检测器，或合适基片上形成的任何其他合适光电检测器。基片902还配置石英基，聚合物，或其他低折射率介质平板912，它有输入面913和倾斜蚀刻的反射面914。制成倾斜反射面914的角度是足够窄，从平板912向下传播到基片902传播的光发生全内反射。或者，倾斜反射面914上可以形成反射涂层(金属，介质等)，使光向下反射到基片。倾斜反射面914是在这样的位置，它引导平板912内传播的光束向下到达光电检测器918。在基片902与平板912之间可以有中间的反射器层916(金属，多层介质，或其他合适的反射器)，可以基本阻止光在到达激活区918之前从层912漏入到基片902。通过输入面913进入平板912的光束可以传播到反射面914，并反射到光电检测器918。图10表示平面型波导基片1001上倒置安装的图9A和9B中光电检测器，用于接收从平面型波导1020端部射出的光并引导该光到光电检测器918(为了清晰起见，省略对准/支承结构)。输入面913和/或反射面914可以是基本平面的，或沿一维或二维方向可以是弯曲的，为的是减小入射光束的发散度。图10中安装的光电检测器实施例在波导与光电检测器之间可以包含基本透明的埋入式介质，或可以按照类似于图15的方式进行密封。图9A和9B中的光电检测器实施例也可以安装到有光纤的基片上，其方式类似于图14或16中所示。
图11A和11B表示有内反射器的另一个典型实施例光电检测器。光电检测器基片1102上有光电检测器激活区1118以及任何所需的电接点和/或接线。如上所述，光电检测器可以是InP基片上的p-i-n光电检测器，或合适基片上形成的任何其他合适光电检测器。可以制作石英基，聚合物，或其他低折射率波导1112(包含芯层/包层的任何类型波导)到波导基片1102上，并在光电检测器激活区1118之上配置倾斜的端面1114。可以制作有足够窄角度的倾斜端面1114，它导致通过波导1112传播的光功率全内反射到光电检测器激活区1118。或者，反射面1114上可以配置反射涂层(金属，介质等)，它向下高效率反射光到基片上。
波导1112的输入部分1116可以适合于各种方式接收光电检测器检测的光功率。图12表示图11A和11B中所示光电检测器(包含基片1102，光电检测器1118，和波导1112)倒置安装到平面型波导基片1201上(为了清晰起见，省略对准/支承结构)。在这个例子中，波导1220和波导1112的输入端1116适合于在它们之间进行端部转移光功率，它要求足够精确的相对定位和对准以实现运行可接受的光功率转移。波导1220的输出面，波导1112的输入面，和/或反射面1114可以是平坦面，或其中一个或多个面沿一维或二维方向可以是适当弯曲的面，用于减小入射光束的发散度。图13表示图11A和11B中所示光电检测器(包含基片1102，光电检测器1118，和波导1112)倒置安装到平面型波导基片1301上(为了清晰起见，省略对准/支承结构)。在这个例子中，波导1320和波导1112的输入端1116适合于在它们之间进行横向转移光功率(模式干涉耦合或基本绝热耦合)，它要求足够精确的相对定位和对准以实现运行可接受的光功率转移(通常是，容差相对于端部转移较宽松)。反射面1114可以是平坦面，或沿一维或二维方向可以是适当弯曲的面，用于减小入射光束的发散度。图12中安装的光电检测器实施例在光纤与光电检测器之间可以包含基本透明的埋入式介质，或可以按照类似于图15的方式进行密封。图13中安装的光电检测器实施例也可以按照类似于图15的方式进行密封。图11A和11B中的光电检测器实施例可以安装到有光纤的基片上，其方式类似于图14或16所示。
在至此公开的典型实施例中，光电检测器的输入面和反射面沿水平方向基本上是互相平行的(如图2B，3B，5B，7B，9B和11B所示)，光束在水平方向上几乎是垂直入射通过输入面(如图17所示)。重新引导入射光束主要是在垂直方向(如图8和图14-16所示)，传输通过输入面的点，从反射面上反射的点，和光电检测器激活区的照射部分沿水平方向基本上是互相排成直线(如图17所示，它表示传输通过输入面1704的光束1701，从反射面1706上反射，并入射到光电检测器激活区1710)。在图17的装置中，相对于输入面和反射面的标称入射面基本上是在相同的垂直平面内。在某些情况下，可能要求光束在内反射之后沿水平和垂直方向被重新引导(如图18和19所示)。在这些装置中，相对于输入面和反射面的各个入射面不是平行的，而相对于反射面的入射面不是垂直的。这种多方向光束重新引导通常导致较大的入射角，因为光束入射到光电检测器激活区，从而增大通过激活区厚度的有效相互作用长度。所以，通过增大相互作用长度，可以提高检测效率，由于较大的入射角能够使用较薄的材料层(较容易和/或较廉价制造)以形成光电检测器激活区。此外，沿水平和垂直方向重新引导光束能够以相对于基片上波导的不同取向定位光电检测器到波导基片上(即，在光电检测器基片内发生一些光束转向)，从而能够在较小波导基片面积上更密集地排列光学器件。
在图18的典型实施例中，输入面1804与反射面1806是基本平行的，其中入射光束1801在传输通过输入面1804之后(沿水平方向)偏离法线。折射导致水平方向重新引导光束并(沿水平方向)非垂直入射到反射面1806。光电检测器激活区1810是在这样的位置上，为的是至少接收从反射面1806反射的部分光束。在从上面观看时，传输通过输入面1804的点，从反射面1806反射的点，和反射光束照射的部分激活区1810没有沿直线排列，而光电检测器激活区上的入射角大于水平对准实施例中的入射角。在图19的典型实施例中，输入面1804与反射面1806是不平行的，而入射光束1901在传输通过输入面1904之后是基本垂直的(沿水平方向)。非平行安排输入面1904和反射面1906导致(沿水平方向)非垂直入射到反射面1906。光电检测器激活区1910是在这样的位置上，为的是至少接收从反射面1906反射的部分光束。在从上面观看时，传输通过输入面1904的点，从反射面1906反射的点，和反射光束照射的部分激活区1910没有沿共同的直线排列，而光电检测器激活区上的入射角大于水平对准实施例中的入射角。利用输入面上的非垂直入射以及输入面与反射面的非平行安排，可以实现其他的一些实施例。
在以上的文字描述和/或所附权利要求书中，术语“光波导”(或相当地，“波导”或“透射光学元件”)此处表示适合于支持一个或多个光模的结构。这种波导在允许沿纵向传播的同时通常限制于沿两个横向的支持光模。横向和纵向尺寸/方向是弯曲波导的局部定义。光波导的例子可以包括，但不限于，各种类型光纤和各种类型平面型波导。术语“平面型光波导”(或相当地，“平面型波导”)此处表示在基本平面基片上形成的任何光波导。纵向(即，传播方向)是基本平行于基片。基本平行于基片的横向是指水平方向，而基本垂直于基片的横向是指垂直方向。这种波导的例子包括：脊形波导，埋式波导，半导体波导，其他的高折射率波导(“高折射率”是约高于2.5的折射率)，石英基波导，聚合物波导，其他的低折射率波导(“低折射率”是约低于2.5的折射率)，芯层/包层型波导，多层反射器(MLR)波导，金属-包层波导，空气引导波导，真空引导波导，光子晶体基或光子带隙基波导，含电光(EO)和/或电吸收(EA)材料的波导，含非线性光学(NLO)材料的波导，以及此处没有明确说明的无数其他例子，然后，它们都是在本发明公开内容和/或权利要求书的范围内。可以使用许多合适的基片材料，其中包括：半导体，晶体，石英或石英基，其他的玻璃，陶瓷，金属，以及此处没有明确说明的无数其他例子，然后，它们都是在本发明公开内容和/或权利要求书的范围内。
一种适用于此处公开的光学元件的典型平面型光波导是所谓的PLC波导(平面型光波线路)。这种波导典型地包括石英或石英基波导(往往是脊形波导或埋式波导；也可以采用基本平面型硅基片上(往往有插入的石英或石英基光缓冲层)支持的其他波导配置)。一个或多个这种波导的组合可以称之为平面型波导线路，光集成线路，或光电子集成线路。有一个或多个PLC波导的PLC基片容易地适合于安装一个或多个光源，激光器，调制器，和/或其他光学器件，它适合与PLC波导进行光功率的端部转移。有一个或多个PLC波导的PLC基片容易地适合于(例如，根据U.S. Patent Application Pub.No.2003/0081902和/或U.S.Appl.No.60/466,799)安装一个或多个光源，激光器，调制器，光电检测器，和/或其他光学器件，它适合与PLC波导进行光功率的横向转移(模式干涉耦合，或基本绝热的横向转移，也称之为横向耦合)。
在以上的文字描述和/或所附权利要求书中，“空间选择性材料处理技术”包括：外延，层生长，平板印刷，光刻，蒸发沉积，溅射，蒸汽沉积，化学蒸汽沉积，射束沉积，射束辅助沉积，离子束沉积，离子束辅助沉积，等离子体辅助沉积，湿蚀刻，干蚀刻，离子蚀刻(包括活性离子蚀刻)，离子铣蚀，激光机械加工，旋转沉积，喷射沉积，电化学镀或沉积，无电镀，光蚀刻，UV固化和/或致密，利用精密锯齿和/或其他机械切割/成形切刀的微机械加工，选择性金属化和/或焊剂沉积，用于平面化的化学机械抛光，任何其他合适的空间选择性材料处理技术，它们的组合，和/或功能相当的技术。特别是应当注意，任何涉及“空间选择性形成”层或结构的步骤可以包括：空间选择性沉积和/或生长，或基本均匀的沉积和/或生长(在给定区域)之后的空间选择性去除。任何空间选择性沉积，去除，或其他过程可以是所谓的直接写入过程，或可以是掩模过程。应当注意，此处所谓的“层”可以包括基本均匀的材料层，或可以包括一种或多种材料子层的非均匀组合。空间选择性材料处理技术可以在晶片规模上实现，在共同的基底晶片上同时加工/处理多种结构。
应当注意，此处所描述的各种元件，单元，结构，和/或层“固定到”，“连接到”，“安装到”，“沉积到”，“形成在”，“放置在”基片上可以是与基片材料的直接接触，或可以与基片上现有的一个或多个其他层和/或其他中间结构的接触，所以，它是间接地“固定到”，…，“放置在”基片上。还应当注意，诸如“基片上表面”，“垂直”，“水平”，“高度”等的单词和短语在用于描述光电检测器基片时并不表示空间中的绝对方向或位置，而是表示相对于半导体基片或晶片处理表面的方向或位置。“基片上表面”是指被处理的基片表面(或至少发生大部分处理的表面，用于形成各个面和激活区)；“水平”是指基本平行于被处理表面的方向；“垂直”，“高度”等是指基本垂直于被处理表面的方向；等等。
此处出现描述光电检测器各种性能水平的短语“工作可接受”，例如，收集效率，检测器响应度，检测带宽，等等。工作可接受水平可以由以下相关的内容确定，它们是性能，加工，器件产量，组装，测试，有效性，成本，供应，要求，和/或围绕制造，部署，和/或利用光电检测器或可以包含的光学装置等其他因素的适用条件和/或要求。所以，这些参数的这种“工作可接受”水平可以随适用条件和/或要求而变化。例如，在某些情况下，较低的收集效率可能是获得较高检测带宽的可接受折衷；而在其他的情况下，尽管降低了检测带宽，但可能要求较高的收集效率。因此，“工作可接受”的收集效率和检测带宽在不同的情况下发生变化。可以想象许多其他的这种折衷例子。在不同精确度的容差内，它取决于“工作可接受”的适用条件和/或要求，可以实现半导体光电检测器，它的制作方法，以及把它们合并到此处公开的光学器件和/或装置中。此处用到的诸如“基本透明”，“基本绝热”，“基本空间模式匹配”，“基本平行”，“基本垂直入射”等短语是在“工作可接受”性能的概念中。
虽然此处描述的具体例子采用特定材料和/或材料组合以及有特定的尺寸和配置，但应当注意，在本发明公开内容和/或权利要求书范围内限定的尺寸和/或配置中，可以采用其他的合适材料和/或材料组合。
我们的想法是，与所公开典型实施例和方法相当的内容是在本发明公开内容和/或所附权利要求书的范围内。我们的想法是，在本发明公开内容和/或所附权利要求书的范围内，可以改变与所公开典型实施例和方法相当的内容。

Claims (68)

1.一种光学设备，包括：
有基片表面的半导体基片；
在基片表面的基片上形成的输入面并与基片表面形成一个角度；
在基片表面的基片上形成的反射面并基片表面形成一个锐角，相对于输入面放置反射面，使得传输通过输入面进入基片的至少部分光束是从反射面内反射到基片表面；和
在基片表面形成的光电检测器激活区，激活区是在这样的位置，使得从反射面反射的至少部分光束入射到至少部分的激活区。
2.按照权利要求1的设备，其中光电检测器激活区包含p-i-n光电二极管。
3.按照权利要求2的设备，其中基片包含InP，且其中p-i-n光电二极管包含InPn层，InGaAsi层，和InPp层。
4.按照权利要求1的设备，其中光电检测器激活区包含雪崩光电二极管。
5.按照权利要求1的设备，其中输入面与基片表面形成约60°与约120°之间的角度。
6.按照权利要求5的设备，其中沿大致平行于基片表面传播并传输通过输入面进入基片的入射光束被折射离开基片表面。
7.按照权利要求5的设备，其中输入面与基片表面形成约85°与约105°之间的角度。
8.按照权利要求5的设备，其中输入面上包含抗反射涂层。
9.按照权利要求5的设备，其中输入面上包含波长选择性滤波器涂层。
10.按照权利要求1的设备，其中反射面与基片表面形成约40°与约70°之间的角度。
11.按照权利要求10的设备，其中沿大致平行于基片表面传播并传输通过输入面进入基片的入射光束在反射面上发生全内反射。
12.按照权利要求10的设备，其中反射面与基片表面形成约51°与约60°之间的角度。
13.按照权利要求10的设备，其中反射面上包含反射涂层。
14.按照权利要求1的设备，其中光电检测器激活区与反射面之间在基片表面上分开的距离约大于5μm。
15.按照权利要求1的设备，其中输入面与反射面之间在基片表面上分开的距离约大于50μm和约小于250μm。
16.按照权利要求1的设备，还包括：至少两个电接点，它们形成在基片表面上并连接到光电检测器激活区。
17.按照权利要求1的设备，其中输入面和反射面是这样安排的，使得正入射传输通过输入面的光束确定相对于反射面大致垂直的入射面。
18.按照权利要求1的设备，其中输入面和反射面是这样安排的，使得正入射传输通过输入面的光束确定相对于反射面非垂直的入射面。
19.按照权利要求1的设备，其中反射面大致平行于基片的晶面。
20.按照权利要求1的设备，其中输入面和反射面中至少一个面是弯曲的。
21.按照权利要求1的设备，还包括：第二基片上放置的透射光学元件，其中半导体基片安装在第二基片上，其基片表面面向第二基片，使得从透射光学元件端面射出的至少部分光束传输通过输入面进入基片，在反射面上发生内反射，并入射到至少部分的光电检测器激活区。
22.按照权利要求21的设备，其中透射光学元件是第二基片上形成的平面型波导。
23.按照权利要求21的设备，其中透射光学元件是第二基片上凹槽中安装的光纤。
24.按照权利要求21的设备，其中光束的中心是在光电检测器激活区高度以下约2.5μm和光电检测器激活区高度以下约50μm的输入面上。
25.按照权利要求21的设备，还包括：基本透明的埋入式介质，它大致填充透射光学元件端面与输入面之间的光程。
26.按照权利要求21的设备，其中安装的半导体基片和透射光学元件端面是密封的。
27.按照权利要求1的设备，还包括：基片上形成的凹槽和凹槽中基片上安装的光纤，使得从光纤端面射出的至少部分光束传输通过输入面进入基片，在反射面上发生内反射，并入射到至少部分的光电检测器激活区。
28.一种制作光学设备的方法，包括：
在基片表面的半导体基片上形成输入面，输入面与基片表面形成一个角度；
在基片表面的基片上形成反射面，反射面与基片表面形成锐角，并相对于输入面放置，使得传输通过输入面进入基片的至少部分光束从反射面内反射到基片表面；和
在基片表面上形成光电检测器激活区，激活区是在这样的位置，使得从反射面反射的至少部分光束入射到至少部分的激活区。
29.按照权利要求28的方法，其中光电检测器激活区包含p-i-n光电二极管。
30.按照权利要求29的方法，其中基片包含InP，且其中p-i-n光电二极管包含InPn层，InGaAsi层，和InPp层。
31.按照权利要求28的方法，其中光电检测器激活区包含雪崩光电二极管。
32.按照权利要求28的方法，其中输入面与基片表面形成约60°与约120°之间的角度。
33.按照权利要求32的方法，其中沿大致平行于基片表面传播并传输通过输入面进入基片的入射光束被折射离开基片表面。
34.按照权利要求32的方法，其中输入面与基片表面形成约85°与约105°之间的角度。
35.按照权利要求32的方法，还包括：在输入面上形成抗反射涂层。
36.按照权利要求32的方法，还包括：在输入面上形成波长选择性滤波器涂层。
37.按照权利要求28的方法，其中反射面与基片表面形成约40°与约70°之间的角度。
38.按照权利要求37的方法，其中沿大致平行于基片表面传播并传输通过输入面进入基片的入射光束在反射面上发生全内反射。
39.按照权利要求37的方法，其中反射面与基片表面形成约51°与约60°之间的角度。
40.按照权利要求37的方法，还包括：在反射面上形成反射涂层。
41.按照权利要求28的方法，其中光电检测器激活区与反射面之间在基片表面上分开的距离约大于5μm。
42.按照权利要求28的方法，其中输入面与反射面之间在基片表面上分开的距离约大于50μm和约小于250μm。
43.按照权利要求28的方法，还包括：在基片表面上至少形成与光电检测器激活区连接的两个电接点。
44.按照权利要求28的方法，其中输入面和反射面是这样安排的，使得正入射传输通过输入面的光束确定相对于反射面大致垂直的入射面。
45.按照权利要求28的方法，其中输入面和反射面是这样安排的，使得正入射传输通过输入面的光束确定相对于反射面非垂直的入射面。
46.按照权利要求28的方法，其中反射面大致平行于基片的晶面。
47.按照权利要求46的方法，其中利用蚀刻方法形成反射面，它对于基片的至少两个非平行晶面是选择性的，且反射面是沿一个晶面形成。
48.按照权利要求28的方法，其中输入面和反射面中至少一个面是弯曲的。
49.按照权利要求28的方法，还包括：在第二基片上放置透射光学元件，并在第二基片上安装半导体基片，其基片表面面向第二基片，使得从透射光学元件端面射出的至少部分光束传输通过输入面进入基片，在反射面上发生内反射，并入射到至少部分的光电检测器激活区。
50.按照权利要求49的方法，其中透射光学元件是第二基片上形成的平面型波导。
51.按照权利要求49的方法，其中透射光学元件是第二基片上凹槽中安装的光纤。
52.按照权利要求49的方法，其中光束的中心是在光电检测器激活区高度以下不小于约2.5μm和光电检测器激活区高度以下不大于约50μm的输入面上。
53.按照权利要求49的方法，还包括：利用基本透明的埋入式介质大致填充透射光学元件端面与输入面之间的光程。
54.按照权利要求49的方法，还包括：密封安装的半导体基片和透射光学元件端面。
55.按照权利要求28的方法，还包括：在基片上形成凹槽，并在凹槽中的基片上安装光纤，使得从光纤端面射出的至少部分光束传输通过输入面进入基片，在反射面上发生内反射，并入射到至少部分的光电检测器激活区。
56.一种制作光学设备的方法，包括：
在共同半导体基底晶片的表面上形成多对对应的输入面和反射面，每个输入面与晶片表面形成一个角度，每个反射面与晶片表面形成锐角，每个反射面是这样放置的，使得传输通过对应输入面进入基底晶片的至少部分光束从反射面内反射到晶片表面；
对于每对对应的输入面和反射面，在晶片表面上形成对应的光电检测器激活区，每个激活区是在相对于对应的输入面和反射面的位置上，使得从对应反射面反射的至少部分光束入射到至少部分的激活区；和
把半导体晶片分割成多个光电检测器基片，每个光电检测器基片至少有一组对应的输入面，反射面，和光电检测器激活区。
57.一种光学设备，包括：
半导体基片；
半导体基片上形成的光电检测器激活区；
半导体基片上形成的低折射率光学介质，其中内反射器放置在光电检测器激活区，使得在透射件内传播的至少部分光束从反射面内反射到至少部分的激活区。
58.按照权利要求57的设备，其中光学介质包括基本透明的电介质片。
59.按照权利要求58的设备，还包括：第二基片上放置的透射光学元件，其中半导体基片安装在第二基片上，使得从透射光学元件端面射出的至少部分光束传输通过电介质片的输入面，在反射面上发生内反射，并入射到至少部分的光电检测器激活区。
60.按照权利要求59的设备，其中透射光学元件是第二基片上形成的平面型波导。
61.按照权利要求59的设备，其中透射光学元件是第二基片上凹槽中安装的光纤。
62.按照权利要求57的设备，其中光学介质包含半导体基片上形成的平面型波导。
63.按照权利要求62的设备，还包括：第二基片上放置的透射光学元件，其中半导体基片安装在第二基片上，使得传播通过第二基片上透射光学元件的至少部分光功率进入半导体基片上的平面型波导，在反射面上发生内反射，并入射到至少部分的光电检测器激活区。
64.按照权利要求63的设备，其中透射光学元件是第二基片上形成的平面型波导并与半导体基片上的平面型波导发生横向耦合。
65.按照权利要求63的设备，其中透射光学元件是第二基片上形成的平面型波导，且从第二基片上平面型波导端面射出的光功率传输通过半导体基片上平面型波导的输入面。
66.按照权利要求63的设备，其中透射光学元件是第二基片上凹槽中安装的光纤，且从光纤端面射出的光功率传输通过半导体基片上平面型波导的输入面。
67.按照权利要求57的设备，其中光束在反射面上发生全内反射。
68.按照权利要求57的设备，其中反射面上包含反射涂层。
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