TWM673602U - 光子晶片結構 - Google Patents

Abstract

一種光子晶片結構，包括一第一基板、一第一積體光學元件、至少一第一光子晶體面射型雷射器及一第一積體電路元件。第一積體光學元件配置於第一基板上，此至少一第一光子晶體面射型雷射器配置於第一積體光學元件上。第一積體電路元件配置於第一基板上，且電性連接至第一光子晶體面射型雷射器。

Description

光子晶片結構

本新型創作是有關於一種光電元件，且特別是有關於一種光子晶片結構。

積體光學（integrated optics）在概念上是利用半導體製程將光學元件直接製作在一個積體電路裡面，變成一個緊緻的光電積體電路元件。相較於電子積體電路是傳遞電子，積體光學元件主要是傳遞光學訊號，例如可見光或是紅外線波段的光學訊號，而線路中各元件的連接則是由光波導完成。這種小型化、穩定性高的積體光學元件將在光電通訊系統中發揮越來越大的作用，而對光電工業的發展產生深遠的影響。

在習知採用積體光學元件（integrated optics device）的光子晶片結構（photonic chip structure）中，是採用邊射型雷射器（edge emitting laser）（例如：分布回饋雷射器（distributed feedback laser, DFB laser））作為光源。然而，分布回饋雷射器所發出的光束較為發散而不準直，需要採用較為複雜且體積大的光學元件才能將光束導引至光纖中，再透過光纖耦合至光子晶片。如此一來，這種外部雷射光源的配置不僅使光子晶片結構的整體尺寸難以進一步縮小，同時也因為這些龐大且複雜的光學元件，導致分布回饋雷射器與光子晶片的整合變得更加困難，進而限制了光子晶片結構密度與整體效率的提升。

本新型創作提供一種光子晶片結構，其可具有較小的體積與較低的功耗。

本新型創作的一實施例提出一種光子晶片結構，包括一第一基板、一第一積體光學元件、至少一第一光子晶體面射型雷射器及一第一積體電路元件。第一積體光學元件配置於第一基板上，此至少一第一光子晶體面射型雷射器配置於第一積體光學元件上。第一積體電路元件配置於第一基板上，且電性連接至第一光子晶體面射型雷射器。

本新型創作的一實施例提出一種光子晶片結構，包括一基板、一積體光學元件、至少一光子晶體面射型雷射器、至少一光纖及一積體電路元件。積體光學元件配置於基板上，此至少一光子晶體面射型雷射器用以發出至少一光束。此至少一光纖配置於此至少一光束的光路徑上，且用以將此至少一光束傳遞至積體光學元件。積體電路元件配置於基板上。

在本新型創作的實施例的光子晶片結構中，採用了光子晶體面射型雷射器作為光源，其可發出較為準直的光束，而使得光束可以經由較簡單且體積小的結構耦合至積體光學元件。因此，本新型創作的實施例的光子晶片結構可具有較小的體積。此外，在本新型創作的實施例的光子晶片結構中，積體光學元件與積體電路元件共封裝至基板，大幅縮短導線長度，進而可以有效降低光子晶片結構的功耗。也就是說，光子晶片結構採用異質整合的方式，使晶片系統的體積更為縮小，且提高了光子晶片結構的結構密度及效能。

圖1A為本新型創作的一實施例的光子晶片結構的結構示意圖，而圖1B為圖1A中的光子晶體面射型雷射器配置於積體光學元件上的局部放大剖面示意圖。請參照圖1A與圖1B，本實施例的光子晶片結構100包括一基板110、一積體光學元件120、至少一光子晶體面射型雷射器200（圖1A與圖1B中是以一個光子晶體面射型雷射器200為例）及一積體電路元件130。積體光學元件120配置於基板110上，光子晶體面射型雷射器200配置於積體光學元件120上。積體電路元件130配置於基板110上，且電性連接至光子晶體面射型雷射器200。

積體光學元件120即光子積體電路（photonic integrated circuit, PIC），在本實施例中，積體光學元件120包括光耦合器、光波導、波長濾波器、光訊號調制器、光偵測器、其他光學元件或其組合。此外，在本實施例中，積體電路元件130即電子積體電路（electronic integrated circuit, EIC），其例如為特殊應用積體電路（application-specific integrated circuit, ASIC）、中央處理單元（central processing unit, CPU）、圖形處理器（graphics processing unit, GPU）或其他控制晶片（controller chip）。

在本實施例中，光子晶體面射型雷射器200包括一基板250、一摻雜半導體層210、一發光層220及一光子晶體層270。摻雜半導體層210配置於基板250上，發光層220配置於摻雜半導體層210上，且光子晶體層270配置於發光層220上。摻雜半導體層210例如是N型半導體層，光子晶體層270例如是P型半導體層。然而，在其他實施例中，也可以是摻雜半導體層210為P型半導體層，而光子晶體層270為N型半導體層。此外，在本實施例中，發光層220例如為多重量子井層、量子井層或量子點層。

光子晶體面射型雷射器200更包括一第一電極230，配置於基板250的下表面上，且暴露出基板250的下表面的一部分。在本實施例中，第一電極230例如為環狀電極，其暴露出基板250的下表面的中央部分。光子晶體面射型雷射器200更包括一第二電極240，配置於光子晶體層270上，且電性連接至光子晶體層270。

在本實施例中，第一電極230藉由基板250電性連接至摻雜半導體層210，藉由在第二電極240與第一電極230施加順向偏壓，可使光子晶體層270中的電洞與摻雜半導體層210中的電子遷移至發光層220中，並在發光層220中復合，以產生光束222。

發光層220所發出的光束222在光子晶體層270中產生在圖1B中的水平方向的共振，且光子晶體層270可包括二階光柵（grating）的結構，其將光束222往圖1B中的垂直方向導引，而往圖1B中的上方與下方傳遞。也就是說，發光層220為增益介質，發出光束222並提供光學增益，光束222進入光子晶體層270產生繞射共振後，產生垂直於發光層220的方向放射的雷射光束。此外，此二階光柵的結構可以是具有二維孔洞陣列的結構。在其他實施例中，光子晶體層270也可以是三階以上的光柵結構，此外，光子晶體層270也可以是一維光柵結構。光束222經由光子晶體層270繞射後，從光子晶體面射型雷射器200出射。在其他實施例中，光子晶體層270也可以包括成對的兩個圓形或矩形孔洞的二維陣列、三角形孔洞陣列或其他各種可能的光子晶體結構。在本實施例中，光束222的波長可以是從紫外光到紅外光的波長範圍內的任一波長，例如430奈米、650奈米、850奈米、905奈米、1310奈米、1380奈米、1550奈米或其他波長等。

在本實施例中，光子晶體層270包括一圖案化凹陷272，其中填充物274可填充於圖案化凹陷272中。圖案化凹陷272例如是上述孔洞陣列。填充物274的折射率可小於光子晶體層270的折射率。在一實施例中，圖案化凹陷272中也可以不要填充有填充物，而是填充有空氣或氣體，或存在一空間。

光子晶體面射型雷射器200更包括一絕緣層260，披覆光子晶體層270的側面與上表面的邊緣區域及發光層220的側面，且具有一開口262，以暴露出至少部分的圖案化凹陷272與填充物274。第二電極240配置於光子晶體層270與絕緣層260上，且經由開口262與光子晶體層270接觸。

在本實施例中，基板250的材料例如為砷化鎵、磷化銦、氮化鎵、銻化鎵、砷化銦、藍寶石（sapphire）或其他適當的材料，第一電極230與第二電極240的材料可以是金、鈦、鎳、鍺、鋁、其任兩者以上的合金或其他適當的材料，如可導電氧化物。摻雜半導體層210與光子晶體層270的材料可以是砷化鎵、磷化銦、氮化鎵、銻化鎵、砷化銦、砷化鋁鎵、砷銻化鋁鎵或其他適當的材料。發光層220的材質例如為In(Ga)As/Ga(Al)As、InGaAsSb/AlGaAsSb、InGaN/Ga(Al)N、AlGaInAs/InP、InGaInP/InP或其他適當的材質，其中括號內的元素表是可以有或沒有皆可，而斜線「/」是代表採用了斜線前與斜線後的兩種材質來形成量子井或量子點的界面，而多重量子井則是由這兩種材質交替堆疊而成。絕緣層260的材質例如為介電質或聚合物，其中介電質例如為二氧化矽、氮化矽、氧化鋁或其他適當的材質。此外，基板110例如是矽基板或以其他適當材料製成的基板。

在本實施例中，第一電極230與第二電極240可以分別藉由貫穿積體光學元件120的導電柱232與242及基板110上的電路而電性連接至積體電路元件130，因此光子晶體面射型雷射器200的發光可受到積體電路元件130的控制。

光子晶體面射型雷射器200用以發出光束222，其中光束222進入積體光學元件120中。在本實施例中，積體光學元件120包括一光波導122及一光耦合器（例如一繞射光柵124），繞射光柵124用以將光子晶體面射型雷射器200所發出的光束222導引至光波導122內，並使光束222在光波導122中傳遞。然而，在其他實施例中，也可以使用超穎表面（metasurface）來取代繞射光柵124，超穎表面也有將光子晶體面射型雷射器200所發出的光束222導引至光波導122內並使光束222在光波導122中傳遞的功能。超穎表面可以有類似繞射光柵的功能，或有類似透鏡的功能，當超穎表面具有類似透鏡的功能時，此種超穎表面也可稱為超穎透鏡（metalens）。

在本實施例的光子晶片結構100中，採用了光子晶體面射型雷射器200作為光源，其可發出較為準直的光束222，而使得光束222可以經由較簡單且體積小的結構耦合至積體光學元件120。因此，本實施例的光子晶片結構100可具有較小的體積。此外，在本實施例的光子晶片結構100中，積體光學元件120與積體電路元件130共封裝至基板110，大幅縮短導線長度，進而可以有效降低光子晶片結構100的功耗。也就是說，光子晶片結構100採用異質整合的方式，使晶片系統的體積更為縮小，且提高了光子晶片結構100的結構密度及效能。

此外，在本實施例的光子晶片結構100中，由於光子晶體面射型雷射器200所發出的光束222具有優異的光束品質，因此可進一步優化光耦合製作程序與耦合效率，且搭配光束控制設計，可進一步提升光耦合效率。另外，採用光子晶體面射型雷射器200的面射型形式具備晶片上整合（on-chip integration）優勢（此晶片上整合或稱整合式雷射光源（integrated laser source）），更容易實現晶片級量產方案，且可採用光柵耦合形式進行封裝，大幅簡化封裝難度，此有利於大規模封裝及量產。其中，採用光柵耦合形式的耦合對位誤差容許度高，採用面射型雷射器封裝可緊密集成，實現高密度光子積體電路以提高頻寬，晶片上整合封裝則可提供晶圓級製作及量產的可行性。

再者，光子晶體面射型雷射器200直接集成在基板110上的緊密集成設計，可實現高密度和小尺寸的光子器件，且由於集成度高，電能轉換效率較高，而減少了功耗。此外，這樣的設計適合高頻寬和高速數據傳輸的應用，例如數據中心和光通訊，或適用於光學雷達（LiDAR）的應用，例如適用於調頻連續波光學雷達（frequency-modulated continuous wave LiDAR, FMCW LiDAR）的應用。

在本實施例中，光子晶體面射型雷射器200更包括一封裝元件280，包覆第二電極240及導電柱242，以保護第二電極240及導電柱242。此外，在本實施例中，光子晶片結構100更包括一電路板140，例如是印刷電路板。積體電路元件130與積體光學元件120電性連接至基板110，而基板110電性連接至電路板140，電路板140可電性連接至外部的電源供應器，以供應積體電路元件130與積體光學元件120所需的電能。

圖2為本新型創作的另一實施例的光子晶片結構中光子晶體面射型雷射器配置於積體光學元件上的局部放大剖面示意圖。請參照圖2，本實施例的光子晶片結構與圖1A的光子晶片結構100類似，而兩者的差異如下所述。在本實施例中，光子晶體面射型雷射器200b的出光端設有一超穎表面290，用以將光束222導引至繞射光柵124（此繞射光柵也可以用超穎表面取代）。超穎表面290可使光束222傾斜入射繞射光柵124，以有效提升光耦合效率。在另一實施例中，也可以用一繞射光柵來取代超穎表面290，而超穎表面290或此繞射光柵可以是基板250的下表面上的表面結構，或可以是成長或貼附於基板250的下表面上的結構。超穎表面290可以有類似繞射光柵的功能，或有類似透鏡的功能，當超穎表面290具有類似透鏡的功能時，此種超穎表面290也可稱為超穎透鏡。

圖3為本新型創作的又一實施例的光子晶片結構中光子晶體面射型雷射器配置於積體光學元件上的局部放大剖面示意圖。請參照圖3，本實施例的光子晶片結構與圖1A的光子晶片結構100類似，而兩者的差異如下所述。在本實施例中，光子晶體面射型雷射器200a用以往背對積體光學元件120的方向發出一光束222，且光子晶片結構更包括一光纖150，配置於光子晶體面射型雷射器200a上方，且用以接收光束222。在本實施例中，光子晶體層270配置於積體光學元件120與基板250之間，第二電極240a連接於光子晶體層270與導電柱242a之間，且第一電極230連接於基板250的下表面與導電柱232之間，而第一電極230與導電柱232也可以為一體成型。

圖4為本新型創作的再一實施例的光子晶片結構中光子晶體面射型雷射器配置於積體光學元件上的局部放大剖面示意圖。請參照圖4，本實施例的光子晶片結構與圖3的光子晶片結構類似，而兩者的差異如下所述。在本實施例中，光子晶體面射型雷射器200c在背對積體光學元件120的出光端上設有一超穎表面290c，用以使光束222傾斜地從出光端發出，且光纖150的入光端152相對於光子晶體面射型雷射器200c呈傾斜狀態地接收光束222。在另一實施例中，也可以用一繞射光柵來取代超穎表面290c，而超穎表面290c或此繞射光柵可以是基板250的上表面上的表面結構，或可以是成長或貼附於基板250的上表面上的結構。

圖5為本新型創作的另一實施例的光子晶片結構中光子晶體面射型雷射器配置於積體光學元件上的局部放大剖面示意圖。請參照圖5，本實施例的光子晶片結構與圖1A的光子晶片結構100類似，而兩者的差異如下所述。在本實施例中，光子晶體面射型雷射器200d用以朝向積體光學元件120發出一第一光束2221，且用以朝向背對積體光學元件120的方向發出一第二光束2222，且第一光束2221進入積體光學元件120中。在本實施例中，光子晶片結構更包括一基板160及一積體光學元件170，基板160相對基板110配置，積體光學元件170配置於光子晶體面射型雷射器200d與基板160之間，其中第二光束2222進入積體光學元件170中。在本實施例中，基板160例如為矽基板或以其他適當材質製成的基板，而積體光學元件170包括光耦合器、光波導、波長濾波器、光訊號調制器、光偵測器、其他光學元件或其組合。

在本實施例中，第二電極240d具有一開口241，封裝元件280d具有一開口281，開口241與開口281暴露出部分的光子晶體層270，以使來自光子晶體層270的第二光束2222能夠通過開口241與開口281而傳遞至積體光學元件170。

圖6為本新型創作的又一實施例的光子晶片結構中光子晶體面射型雷射器配置於積體光學元件上的局部放大剖面示意圖。請參照圖6，本實施例的光子晶片結構與圖5的光子晶片結構類似，而兩者的差異如下所述。在本實施例中，積體光學元件170e設有一超穎表面172、一繞射光柵174或其組合（即設有超穎表面172與繞射光柵174的至少其中之一），用以將來自光子晶體面射型雷射器200d的第二光束2222導引至積體光學元件170e內部。在本實施例中，第二光束2222依序經由超穎表面172與繞射光柵174的繞射而進入積體光學元件170e的內部，例如是進入積體光學元件170e的光波導內。

圖7為本新型創作的再一實施例的光子晶片結構的結構示意圖。請參照圖7，本實施例的光子晶片結構100f與圖1A的光子晶片結構100類似，且與圖5的實施例的光子晶片結構類似，而其差異如下所述。本實施例的光子晶片結構100f除了包括如圖5所示的光子晶體面射型雷射200d、積體光學元件170及基板160之外，還包括一光子晶體面射型雷射器300及一積體電路元件180。光子晶體面射型雷射器300配置於積體光學元件170上，且位於積體光學元件120與積體光學元件170之間，其中光子晶體面射型雷射器300用以朝向積體光學元件170發出一第三光束3221，且用以朝向積體光學元件120發出一第四光束3222，其中第三光束3221進入積體光學元件170中，且第四光束3222進入積體光學元件120。積體電路元件180配置於基板160上，且電性連接至光子晶體面射型雷射器300。

在本實施例中，光子晶片結構100f可更包括一電路板190，基板160配置於電路板190上，且電性連接至電路板190。在本實施例中，電路板190例如為印刷電路板。

圖8為本新型創作的另一實施例的光子晶片結構中光子晶體面射型雷射器配置於積體光學元件上的局部放大上視示意圖。本實施例的光子晶片結構與圖1A的光子晶片結構100類似，而兩者的主要差異如下所述。在本實施例中，光子晶片結構包括多個光子晶體面射型雷射器200，其在積體光學元件120上排成陣列，在圖8中是以排成二維陣列為例，然而在其他實施例中，也可以是排成一維陣列。

在本實施例中，這些光子晶體面射型雷射器200所發出的多個光束的波長彼此不同，而可以使光子晶片結構100達到粗波長分割多工（coarse wavelength division multiplexing, CWDM）或高密度波長分割多工（dense wavelength division multiplexing, DWDM），如此可進一步提高頻寬。這些波長可以在800奈米至2000奈米中分布（例如光通訊應用的CWDM方式，波長可為1270奈米、1290奈米、1310奈米及1330奈米）。然而，在其他實施例中，這些光子晶體面射型雷射器200所發出的多個光束的波長也可以彼此相同。

圖9A為本新型創作的又一實施例的光子晶片結構的結構示意圖，而圖9B為圖9A中的光子晶體面射型雷射器與光纖的局部放大立體示意圖。請參照圖9A與圖9B，本實施例的光子晶片結構100g與圖1A的光子晶片結構100類似，而兩者的主要差異如下所述。本實施例的光子晶片結構100g包括至少一光子晶體面射型雷射器200a（如圖3所示的光子晶體面射型雷射器200a，而在本實施例中是以一個光子晶體面射型雷射器200a為例）及至少一光纖150（在本實施例中是以一個光纖150為例）。光子晶體面射型雷射器200a用以發出一光束222，光纖150配置於光束222的光路徑上，且用以將光束222傳遞至積體光學元件120。

在本實施例的光子晶片結構100g中，由於採用光子晶體面射型雷射器200a作為光源，因此可以簡化雷射光（即光束222）與光纖150的耦合介面，以降低鏡組與組裝成本。此外，光子晶體面射型雷射器200a所發出的光束222具有高光束品質，而可以有效提升光耦合效率。光子晶片結構100g相當於採用了外部雷射源（即光子晶體面射型雷射器200a是藉由光纖150外接），外部雷射源可以在不同的波長和功率下工作，提供了更多的選擇性。此外，外部雷射源易於更換和維護。

圖10為本新型創作的再一實施例的光子晶片結構中的光子晶體面射型雷射器、準直透鏡與光纖的局部放大立體示意圖。請參照圖10，本實施例的光子晶片結構與圖9A的光子晶片結構100g類似，而兩者的主要差異如下所述。在本實施例中，光子晶片結構更包括至少一準直透鏡195及一光隔離器（在圖10中是以一個準直透鏡195為例），配置於光束222的光路徑上，且位於光子晶體面射型雷射器200a與光纖150之間。由於光子晶體面射型雷射器200a所發出的光束222具有良好的光束品質且較為準直，因此只需要簡單的準直透鏡195即可將光束222良好地耦合至光纖150中。

圖11為本新型創作的另一實施例的光子晶片結構中的光子晶體面射型雷射器與光纖的局部放大立體示意圖。請參照圖11，本實施例的光子晶片結構與圖9A的光子晶片結構100g類似，而兩者的主要差異如下所述。在本實施例中，是採用如圖4的光子晶體面射型雷射器200c，只是其超穎表面290c的設計與圖4不同。也就是說，光子晶體面射型雷射器200c的出光端設有超穎表面290c，用以將光束222分成多個子光束2223，且光子晶片結構包括分別配置於這些子光束2223的光路徑上的多個光纖150。這些光纖150將這些子光束2223導引至積體光學元件120。

圖12為本新型創作的又一實施例的光子晶片結構中的光子晶體面射型雷射器與光纖的局部放大立體示意圖。請參照圖12，本實施例的光子晶片結構與圖9A的光子晶片結構100g類似，而兩者的主要差異如下所述。在本實施例中，光子晶片結構包括排成陣列的多個光子晶體面射型雷射器200a及多個光纖150，這些光纖150的入光端相對於這些光子晶體面射型雷射器200a排成陣列（例如是一維陣列或二維陣列），且這些光纖150分別將這些光子晶體面射型雷射器200a所分別發出的多個光束222傳遞至積體光學元件120。

在本實施例中，這些光子晶體面射型雷射器200a所發出的多個光束222的波長彼此不同，而可以使光子晶片結構達到粗波長分割多工（coarse wavelength division multiplexing, CWDM）或高密度波長分割多工（dense wavelength division multiplexing, DWDM），如此可進一步提高頻寬。這些波長可以在800奈米至2000奈米中分布（例如光通訊應用的CWDM方式，波長可為1270奈米、1290奈米、1310奈米及1330奈米）。光子晶體面射型雷射器200a的面射型雷射型式有利於形成雷射器陣列以提高頻寬。然而，在其他實施例中，這些光子晶體面射型雷射器200a所發出的多個光束222的波長也可以彼此相同。

在其他實施例中，圖12中的每一對光子晶體面射型雷射器200a與光纖150之間也可以設有如圖10的準直透鏡195，或者也可以採用圖11的具有超穎表面290c或繞射光柵的光子晶體面射型雷射器200c來取代圖12中的光子晶體面射型雷射器200a。

綜上所述，在本新型創作的實施例的光子晶片結構中，採用了光子晶體面射型雷射器作為光源，其可發出較為準直的光束，而使得光束可以經由較簡單且體積小的結構耦合至積體光學元件。因此，本新型創作的實施例的光子晶片結構可具有較小的體積。此外，在本新型創作的實施例的光子晶片結構中，積體光學元件與積體電路元件共封裝至基板，大幅縮短導線長度，進而可以有效降低光子晶片結構的功耗。也就是說，光子晶片結構採用異質整合的方式，使晶片系統的體積更為縮小，且提高了光子晶片結構的結構密度及效能。

100、100f、100g:光子晶片結構 110、160:基板 120、170、170e:積體光學元件 122:光波導 124、174:繞射光柵 130、180:積體電路元件 140、190:電路板 150:光纖 152:入光端 172、290、290c:超穎表面 195:準直透鏡 200、200a、200b、200c、200d、300:光子晶體面射型雷射器 210:摻雜半導體層 220:發光層 222:光束 2221:第一光束 2222:第二光束 2223:子光束 230:第一電極 232、242、242a:導電柱 240、240a、240d:第二電極 241、262、281:開口 250:基板 260:絕緣層 270:光子晶體層 272:圖案化凹陷 274:填充物 280、280d:封裝元件 3221:第三光束 3222:第四光束

圖1A為本新型創作的一實施例的光子晶片結構的結構示意圖。 圖1B為圖1A中的光子晶體面射型雷射器配置於積體光學元件上的局部放大剖面示意圖。 圖2為本新型創作的另一實施例的光子晶片結構中光子晶體面射型雷射器配置於積體光學元件上的局部放大剖面示意圖。 圖3為本新型創作的又一實施例的光子晶片結構中光子晶體面射型雷射器配置於積體光學元件上的局部放大剖面示意圖。 圖4為本新型創作的再一實施例的光子晶片結構中光子晶體面射型雷射器配置於積體光學元件上的局部放大剖面示意圖。 圖5為本新型創作的另一實施例的光子晶片結構中光子晶體面射型雷射器配置於積體光學元件上的局部放大剖面示意圖。 圖6為本新型創作的又一實施例的光子晶片結構中光子晶體面射型雷射器配置於積體光學元件上的局部放大剖面示意圖。 圖7為本新型創作的再一實施例的光子晶片結構的結構示意圖。 圖8為本新型創作的另一實施例的光子晶片結構中光子晶體面射型雷射器配置於積體光學元件上的局部放大上視示意圖。 圖9A為本新型創作的又一實施例的光子晶片結構的結構示意圖。 圖9B為圖9A中的光子晶體面射型雷射器與光纖的局部放大立體示意圖。 圖10為本新型創作的再一實施例的光子晶片結構中的光子晶體面射型雷射器、準直透鏡與光纖的局部放大立體示意圖。 圖11為本新型創作的另一實施例的光子晶片結構中的光子晶體面射型雷射器與光纖的局部放大立體示意圖。 圖12為本新型創作的又一實施例的光子晶片結構中的光子晶體面射型雷射器與光纖的局部放大立體示意圖。

100:光子晶片結構

110:基板

120:積體光學元件

130:積體電路元件

140:電路板

200:光子晶體面射型雷射器

222:光束

Claims (18)

1. 一種光子晶片結構，包括： 一第一基板； 一第一積體光學元件，配置於該第一基板上； 至少一第一光子晶體面射型雷射器，配置於該第一積體光學元件上；以及 一第一積體電路元件，配置於該第一基板上，且電性連接至該第一光子晶體面射型雷射器。
2. 如請求項1所述的光子晶片結構，其中該第一積體光學元件包括光耦合器、光波導、波長濾波器、光訊號調制器、光偵測器或其組合。
3. 如請求項1所述的光子晶片結構，其中該第一光子晶體面射型雷射器用以發出一光束，該光束進入該第一積體光學元件中。
4. 如請求項3所述的光子晶片結構，其中該第一積體光學元件包括： 一光波導；以及 一第一繞射光柵或第一超穎表面，用以將該第一光子晶體面射型雷射器所發出的該光束導引至該光波導內。
5. 如請求項4所述的光子晶片結構，其中該第一光子晶體面射型雷射器的出光端設有一第二繞射光柵或第二超穎表面，用以將該光束導引至該第一繞射光柵或第一超穎表面。
6. 如請求項1所述的光子晶片結構，其中該第一光子晶體面射型雷射器用以往背對該第一積體光學元件的方向發出一光束，且該光子晶片結構更包括一光纖，配置於該第一光子晶體面射型雷射器上方，且用以接收該光束。
7. 如請求項6所述的光子晶片結構，其中該第一光子晶體面射型雷射器在背對該第一積體光學元件的出光端上設有一繞射光柵或超穎表面，用以使該光束傾斜地從該出光端發出，且該光纖的入光端相對於該第一光子晶體面射型雷射器呈傾斜狀態地接收該光束。
8. 如請求項1所述的光子晶片結構，其中該第一光子晶體面射型雷射器用以朝向該第一積體光學元件發出一第一光束，且用以朝向背對該第一積體光學元件的方向發出一第二光束，且該第一光束進入該第一積體光學元件中。
9. 如請求項8所述的光子晶片結構，更包括： 一第二基板，相對該第一基板配置；以及 一第二積體光學元件，配置於該第一光子晶體面射型雷射器與該第二基板之間，其中該第二光束進入該第二積體光學元件中。
10. 如請求項9所述的光子晶片結構，其中該第二積體光學元件設有一超穎表面、一繞射光柵或其組合，用以將來自該第一光子晶體面射型雷射器的第二光束導引至該第二積體光學元件內部。
11. 如請求項9所述的光子晶片結構，更包括： 一第二光子晶體面射型雷射器，配置於該第二積體光學元件上，且位於該第一積體光學元件與該第二積體光學元件之間，其中該第二光子晶體面射型雷射器用以朝向該第二積體光學元件發出一第三光束，且用以朝向該第一積體光學元件發出一第四光束，該第三光束進入該第二積體光學元件中，且該第四光束進入該第一積體光學元件中；以及 一第二積體電路元件，配置於該第二基板上，且電性連接至該第二光子晶體面射型雷射器。
12. 如請求項1所述的光子晶片結構，其中該至少一第一光子晶體面射型雷射器為在該第一積體光學元件上排成陣列的多個第一光子晶體面射型雷射器。
13. 如請求項12所述的光子晶片結構，其中該些第一光子晶體面射型雷射器所發出的多個光束的波長彼此不同。
14. 如請求項12所述的光子晶片結構，其中該些第一光子晶體面射型雷射器所發出的多個光束的波長彼此相同。
15. 一種光子晶片結構，包括： 一基板； 一積體光學元件，配置於該基板上； 至少一光子晶體面射型雷射器，用以發出至少一光束； 至少一光纖，配置於該至少一光束的光路徑上，且用以將該至少一光束傳遞至該積體光學元件；以及 一積體電路元件，配置於該基板上。
16. 如請求項15所述的光子晶片結構，其中該至少一光子晶體面射型雷射器為排成陣列的多個光子晶體面射型雷射器，且該至少一光纖為多個光纖，該些光纖的入光端相對於該些光子晶體面射型雷射器排成陣列。
17. 如請求項15所述的光子晶片結構，更包括至少一準直透鏡，配置於該至少一光束的光路徑上，且位於該至少一光子晶體面射型雷射器與該至少一光纖之間。
18. 如請求項15所述的光子晶片結構，其中該至少一光子晶體面射型雷射器的出光端設有一繞射光柵或超穎表面，用以將該光束分成多個子光束，該至少一光纖為分別配置於該些子光束的光路徑上的多個光纖。