技术摘要：
本发明提出了一种光信号放大器阵列，覆盖在一硅基波导阵列上，所述硅基波导阵列包括多个平行设置的硅基波导，所述光信号放大器阵列包括多个对应所述硅基波导的光信号放大器，每个光信号放大器覆盖在对应的硅基波导上，所述光信号放大器由三五族半导体材料构成。本发明  全部
背景技术：
随着数字地球6G通信时代的到来，小卫星高密度星网对通信模块提出了更多更高 的要求：Gb/s高带宽，dm甚至cm级集成化超小体积。为了实现大带宽，激光空间通信因为其 较高的功率(数瓦)和出众的光束指向性而备受关注。为了在数千公里的距离下实现Gb/s的 通信速率，厘米级的收发光口径必不可少。目前已有的实现方案主要为使用光纤激光器搭 配厘米级高速摆镜，或数百毫瓦半导体激光器搭配数厘米摆镜。这样的系统体积庞大(数 升)，价格高昂，且光束扫描速度也有限，影响了链路稳定时间。 如专利CN  200610063869中，公布了一种所述光纤放大器，包括，至少一个泵浦激 光器，至少一段增益介质和至少一个集成光器件，所述集成光器件包括多个光输入、输出端 口，所所述泵浦激光器与其中一个光输入端口直接或间接连接，所述增益介质与光输入及 输出端口直接或间接连接。该专利解决了光纤放大器中分立器件组合方式器件数量多、光 纤熔接点多导致性能不稳定及体积难于压缩的问题。 然而该专利中的放大器件，只适用于单根光纤的情形，而且由于与光纤本身是分 立的两个器件，因此使得组合之后的体积依然很大，且制作麻烦，不利于小面积下的大量集 成。 另一方面，随着三五族半导体材料的开发应用，利用三五族半导体材料做的半导 体光放大器(Semiconductor  Optical  Amplifier，SOA)正逐渐进入工业应用领域，譬如基 于半导体光学放大器的串级全光中继放大器等，然而现有的半导体光放大器的放大效率以 及尺寸仍然受限于串联方式的限制，无法实现小尺寸和高集成的效果。 由此，有必要对现有技术中的光信号放大器进行改进，已克服现有技术中体积大、 无法批量制作的问题。
技术实现要素：
有鉴于此，本发明的目的在于提出一种新的光信号放大器阵列，能够封装到硅基 波导阵列上，实现芯片级封装，同时可以提高光信号的放大增益。 根据本发明的目的提出的一种光信号放大器阵列，覆盖在一硅基波导阵列上，所 述硅基波导阵列包括多个平行设置的硅基波导，所述光信号放大器阵列包括多个对应所述 硅基波导的光信号放大器，每个光信号放大器覆盖在对应的硅基波导上，所述光信号放大 器由三五族半导体材料构成，包括与所述硅基波导接触的N型接触层，覆盖在所述N型接触 层上的量子阱以及覆盖在所述量子阱上的P型披覆层，所述N型接触层上设有N型电极，所述 P型披覆层上设有P型电极，所述N型电极和所述P型电极上施加正向电压。 优选的，所述硅基波导为脊型波导，所述量子阱设置在对应所述硅基波导的脊型 4 CN 111585171 A 说　明　书 2/5 页 突起位置的上方。 优选的，所述N型接触层的厚度使得所述硅基波导中传输的光波在所述N型接触层 的接触表面所形成的倏逝波能够至少部分透入至所述量子阱中。 优选的，所述硅基波导阵列设置在一基底上，该基底包括硅半导体层和二氧化硅 介质层，所述硅基波导阵列设置在所述二氧化硅层上。 优选的，所述光信号放大器还包括覆盖在所述N型接触层上的绝缘支撑体，所述量 子阱以及所述P型披覆层设置在所述绝缘支撑体中，且该绝缘支撑体对应所述P型披覆层的 上方设有开口，所述P型电极设置于所述开口中。 优选的，所述N型电极设置在所述量子阱的至少一侧，与所述N型接触层欧姆接触， 且与所述量子阱被所述绝缘支撑体隔离。 根据本发明的目的还提出了一种光学芯片，包括由多个硅基波导并列形成的硅基 波导阵列和覆盖在所述硅基波导阵列上的如上所述的光信号放大器阵列，其中所述光信号 放大器阵列中的每个光放大器占据所述硅基波导阵列中的每个硅基波导的至少部分段落。 优选的，所述硅基波导阵列的输入端设有分光单元，该分光单元用以将一外部光 源的光导入所述硅基波导阵列，使得所述硅基波导阵列中的至少一个硅基波导中具有光信 号传输。 优选的，在所述硅基波导阵列上还设有相位调制器阵列，，用以对每个硅基波导中 传输的光信号进行相位调制。 优选的，所述相位调制器阵列对每个硅基波导中传输的光信号的相位调制满足： 相邻硅基波导中的光信号相位偏差ΔΦ＝2Π(d/λ)sinθ，其中θ为对应硅基波导中的光信 号出射方向，d为相邻硅基波导中的间距。 优选的，所述硅基波导阵列的输出端设有光栅天线阵列，该光栅天线阵列包括对 应硅基波导数量的光栅天线，每根光栅天线设置在对应硅基波导的延伸方向上。 根据本发明的目的还提出一种如上所述的光学芯片的制作方法，包括步骤： 提供半导体基底，所述半导体基底包括硅材料层和二氧化硅层，在所述二氧化硅 层上外延硅层，并刻蚀出硅基波导阵列结构， 提供三五族材料构成的光信号放大器阵列芯片，该光信号放大器阵列芯片的底部 为P型披覆层，中间为量子井，上部分为N型接触层， 将所述光信号放大器阵列芯片旋转180度，通过晶圆键合工艺，将所述光信号放大 器阵列键合到所述硅基波导阵列上面，之后在对应N型电极和P型电极处刻蚀出电极位，并 填充金属电极，然后增加塑料支撑结构进行封装，完成光学芯片的集成。 与现有技术相比，本发明的技术方案具有如下的技术效果： 1)每个单通道硅基波导都可以做放大，通道越多功率放大倍数越大。 2)体积小，能够实现芯片级封装，有利于产业化。 3)采用的是整个晶圆全部做耦合，工艺简单，成本低。 4)通过异质集成的方案，控制性噪比，单个子通道出射的光，经过物体反射回来后 只能通过本通道接收，其他通道处于关闭状态或角度不够无法接收，这样可以提高性噪比。 5 CN 111585171 A 说　明　书 3/5 页 附图说明 图1是本发明的光学芯片的结构示意图。 图2是本发明的光学芯片的结构拓扑图。 图3是本发明一种实施方式下的单个光信号放大器结构示意图。 图4是本发明光学芯片制作方法中的部分状态示意图。