矽基光電子技術可以使得光模塊的尺寸顯著減小，能夠滿足小封裝需求，在未來非常有潛力。SOI全稱為Silicon-On-Insulator，即絕緣襯底上的矽，該技術是在頂層矽和背襯底之間引入了一層埋氧化層。目前，SOI材料的制作工藝成熟，頂層Si膜厚度不受限制，可制作大截面SOI光波導，從而降低耦合損耗。SOI材料用于光波導器件有許多優勢：

（1）SOI與Si工藝兼容，便于光子和電子集成；

（2）可制作三維結構和大規模集成；

（3）損耗小，具有良好的波導特性；

（4）用于光互連，光學回路的運算速度比電子回路快1萬倍；

（5）抗輻射，可在空間和軍事上應用。

目前，光電子芯片多采用III-V族材料制作，下面簡單介紹III-V族光電子芯片與SOI波導的耦合方法。

1、光電子芯片與SOI芯片直接耦合技術

最直接最簡單的方式是将III-V族芯片直接粘合到SOI芯片上，通過刻蝕面或解理面将光耦合進SOI波導中。

或者是将III-V族芯片和SOI芯片都粘合在一個分立的矽基光學平台（SiOB）上。這種通用方法适用于各種尺寸和形式的SOI波導和III-V族芯片，可應用于實驗室小規模樣品研制和批量生産，具有良品率高和成本低的優點。這種集成方法的好處還在于，在集成之前可以預先測試各分立元器件的性能，而且用于控制光芯片的電芯片也可以用同樣的方法集成到SOI或SiOB之上。

2、外延層剝離和層轉移技術實現異質結外延生長技術

另一種方法為亞微米級厚度SOI波導上的III-V族薄膜材料的外延層剝離（lift-off）和層轉移（layer transfer）異質集成技術。

在具有取向的晶體上生長單晶薄膜的外延技術是制備半導體光子器件的關鍵技術。這種技術可以在相同的單晶材料上進行同質外延生長，也可以在不同的單晶材料上進行異質外延生長。同質外延材料間具有相同的晶格常數，通常生長質量高、缺陷少。

相比之下，異質外延材料間具有不同的晶格常數和熱膨脹系數，導緻外延結構産生高密度缺陷。III-V族光電芯片與SOI芯片異質集成即存在此問題，也限制了該方法的發展。

一個溫和的解決方案是将生長的外延層從基闆上剝離和轉移，這項技術使得高度不匹配的材料系統的異質集成成為可能。Lift-off技術可将III-V族材料外延層薄膜轉移到SOI襯底上，再在薄膜上進行外延材料生長，從而實現III-V族光電子芯片與SOI波導的單片集成。SOI光子集成回路（PIC）中的III-V族層轉移技術已在激光器、波長轉換器、集成光電探測器、全光調制器等領域證明可行。

此外，在III-V族芯片有源層和SOI波導之間生長極其薄的結合層可确保了二者之間的倏逝波耦合。通常光波導利用的是全反射原理。常見的三層波導結構，芯層的折射率要高于包層折射率，光在折射率高的芯層介質向折射率低的包層介質傳輸時，在滿足全反射角度條件時會被反射回來繼續在芯層内傳輸，即光被限制在了芯層中。

然而，光的反射實際上并不是發生在兩種材料的界面處，入射光會經過界面繼續延伸到包層中約一個波長的深度後，再反射進入高折射率的芯層，反射面與入射面會存在一個波長量級的位移，即古斯-哈森[Goos-Hänchen]位移（在滿足全反射條件下，由介質界面反射光束在入射平面内的空間移動）。這個延伸的深度和位移的光的能量，稱為倏逝波，或叫隐失波、消失波，分光鏡就是利用倏逝波原理制造的。

當低折射率的包層足夠薄時，薄到一個波長量級的厚度，那麼此時入射到包層的光不會被全部反射回去，而是透射，此時，如果我們在下面設計一個條形波導，那麼光就會進入新的波導，并在其中傳輸，這個過程就稱為倏逝波耦合。

當低折射率層薄到遠遠小于波長的厚度時，那麼會産生一個很有意思的現象，此時入射進該層的光既不會反射也不會折射，而是被限制在窄層中，即矽波導中所說的狹縫波導（在兩個高折射率的矽波導中間嵌入低折射率的空氣或SiO2材料），也稱槽波導。

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