光学开关的制作方法

本文的公开内容涉及光学开关，例如集成光学开关，以及制造此类光学开关的方法。

技术实现要素：

一种说明性方法可以包括提供基板，该基板包括基础层和在基础层上的器件层。该方法还可以包括在器件层中形成输入端光学耦合器和输出端光学耦合器，这些光学耦合器将光传输到器件层中和从器件层中传输出来。另外，该方法可以包括在器件层中限定空腔。更进一步，该方法可以包括提供半导体光学放大器，该半导体光学放大器包括用于接收光学信号的光学放大器输入端和用于选择性地输出所接收的光学信号的光学放大器输出端。最后，该方法可以包括将半导体光学放大器放置在空腔中、将光学放大器输入端光学耦合到输入端光学耦合器，以及将光学放大器输出端光学耦合到输出端光学耦合器。

说明性设备可以包括基板、多个输入端、多个输出端，以及多个半导体光学放大器。多个输入端可以接收光学信号并且可以定位在基板上。多个输出端可以输出光学信号并且可以定位在基板上。多个半导体光学放大器可以被机械地放置在基板中，以光学耦合多个输入端和多个输出端，以提供布置在多个输入端与多个输出端之间的开关。多个半导体光学放大器可以能够操作以在多个输入端与多个输出端之间充当光学信号的闸门。

说明性光学闸门可以包括基板、输入端光学耦合器和输出端光学耦合器，以及半导体光学放大器。基板可以包括基础层和在基础层上的器件层。输入端光学耦合器和输出端光学耦合器可以形成在器件层中，并且可以将光传输到器件层中和从器件层中传输出来。半导体光学放大器可以机械地放置在器件层中。半导体光学放大器可以包括：光学放大器输入端，其光学耦合到输入端光学耦合器以接收光学信号；和光学放大器输出端，其光学耦合到输出端光学耦合器以选择性地输出所接收的光学信号。

附图说明

结合附图，考虑本公开的各种实施方案的以下详细描述，可以更全面地理解本公开。

图1至图7是贯穿集成光学开关构建过程的各个阶段的集成光学开关的横截面图。

图8是集成光学开关的一个实例的示意图。

具体实施方式

具有完全集成的半导体开关元件的光学开关(例如，集成光学闸门、集成光学开关)可以在超级计算机、网络等内的光学通信中提供优点。当不需要电到光的转换来进行信号开关和路由时，集成光学开关可以提供功率和速度在效率方面的改进。此外，集成的光学开关可以实现利用具有大量连接的高效光学开关的网络拓扑。

如本文所述的集成光学开关可以包括放置或定位到晶片上的半导体元件，和用于光的高耦合效率的光学耦合元件。此外，集成光学开关还可以包括一个或多个集成电路，以促进对集成光学开关的控制并实现高频性能。

如本公开中所述的实施方案包括术语“放置”和“直接键合”。应当理解，如本文所用的“放置”意味着将物品机械地移动和定位到一个地方或位置。例如，将半导体光学放大器放置在空腔中可以包括将半导体光学放大器机械地移动到空腔，并且还将半导体光学放大器定位在该空腔内。如本文将进一步描述的，“放置”诸如半导体光学放大器之类的物品的两个实例可以是“拾取并放置”和“转移印刷”。

应当理解，如本文所用，“直接键合”是晶片键合工艺，其中在第一层或第一物体与第二层或第二物体之间没有粘合剂或任何中间层的情况下，第一层或第一物体键合到第二层或第二物体。例如，半导体光学放大器可以键合到基板的表面。在将半导体光学放大器放置在表面上(例如，基板上或基板中)时，可以在不借助粘合剂的情况下将半导体光学放大器的表面键合到基板的表面。由此，可以形成直接键合。

图1至图7展示了在整个集成光学开关构建过程或方法中集成光学开关10的实例的示意图。如图1中所示，该构建过程或方法可以包括提供基础层14。如本文所述，如图1至图6中的每一个所示的部分完成的产品可以被称为基板12。因此，基础层14在图1中可以被称为基板。在将层和/或器件添加到基础层14时，此类附加层和/或器件与基础层14一起可以被称为基板12。可以使用任何合适的方法或技术，例如沉积工艺、生长工艺或用于形成复合材料的其他技术来提供基础层14。基础层14可以包括一种或多种材料(例如，由一种或多种材料形成)，所述材料诸如碳化铝钛、硅、砷化镓、磷化铟、氮化铝、蓝宝石、金刚石、碳化硅、氮化硅、氧氮化硅，等等。在至少一个实施方案中，基础层14是氧氮化硅。另外，基础层14可以采用或限定任何合适的大小或形状。例如，基础层14可以限定或具有约200微米至约1000微米的深度或厚度(例如，在两个主要平坦表面之间延伸，或垂直于主要表面测量)。在至少一个实施方案中，基础层14的深度或厚度为775微米。

在图2中，示例的构建过程还可以包括在基础层14上提供器件层16，从而得到更完整的基板12。可以使用任何合适的方法或技术，例如沉积、生长或印刷工艺来提供或形成器件层16。在一些实施方案中，器件层16可以在基础层14上生长或沉积。器件层16可以包括例如碳化铝钛、硅、砷化镓、磷化铟、氮化铝、蓝宝石、金刚石、碳化硅、氮化硅、氧氮化硅，等等。在至少一个实施方案中，器件层16是氮化硅。另外，器件层16可以采用或限定任何合适的大小或形状。例如，器件层16可以限定或具有约2微米至约15微米的深度或厚度(例如，在两个主要平坦表面之间延伸，或垂直于主要表面测量)。在至少一个实施方案中，器件层16的深度或厚度为7微米。

器件层16还可以包括绝缘层17。绝缘层17可以邻接基础层14。绝缘层17可以包括例如氧化硅、氮氧化硅、氮化硅、氧化铝，或具有合适的绝缘特性和折射率的任何其他材料。另外，该绝缘层可以采用或限定任何合适的大小或形状。例如，绝缘层17可以具有约100纳米至约1900纳米的深度或厚度(例如，在两个主要平坦表面之间延伸或垂直于主要表面测量)。在至少一个实施方案中，该绝缘层的深度为900纳米。

在图2中，示例性构建过程或方法还可以包括提供输入端光学耦合器18a、输出端光学耦合器18b、空腔20和散热器22。输入端光学耦合器18a和输出端光学耦合器18b(统称为输入端光学耦合器和输出端光学耦合器18)可以形成在器件层16中。输入端光学耦合器和输出端光学耦合器18可以使用任何合适的方法或技术形成，例如化学气相沉积(cvd)、等离子体增强化学气相沉积(pecvd)、原子层沉积(ald)，或者其他沉积工艺或生长工艺。输入端光学耦合器和输出端光学耦合器18可以包括用于引导光学信号的任何合适的结构(例如，基于硅的结构)，例如波导、分光器、光栅、渐逝结构，等等。另外，输入端光学耦合器和输出端光学耦合器18可以包括硅和一种或多种材料，诸如氧化物材料和/或氮化物材料(例如sin、sio、sion等)，或者由它们形成。

输入端光学耦合器和输出端光学耦合器18可以被配置或设计成将光学信号从器件层16的外部光学耦合到器件层16中，以及相反地，从器件层16的内部光学耦合到器件层16的外部。如本文进一步所述，输入端光学耦合器和输出端光学耦合器18中的每一个都可以将本文参照图4进一步描述的定位在器件层16外部的光学波导光学耦合到本文参照图4进一步描述的位于器件层16内的半导体光学放大器。换句话讲，输入端光学耦合器和输出端光学耦合器18可以包括任何合适的结构(例如，基于硅的结构)，以在器件层16中接收和引导光学信号。输入端光学耦合器和输出端光学耦合器18可以接收光学信号并将光学信号引导到半导体光学放大器，并且接收和引导由半导体光学放大器输出的光学信号。

示例性构建过程或方法还可以包括在器件层16中限定或形成一个或多个空腔20。空腔20可以使用任何合适的方法或技术(诸如，机械钻孔、激光钻孔、蚀刻等)来限定。空腔20可以至少部分地延伸到器件层16中。

空腔20可以延伸到器件层16中的部件的表面。如该实例中所示，这些空腔可以延伸到散热器22的表面，如本文进一步所述。在另一个实施方案中，空腔20可以延伸到与器件层16相邻的层，诸如基础层14。空腔20可以被限定在输入端光学耦合器和输出端光学耦合器18的输入端光学耦合器与输出端光学耦合器之间，或者位于所述输入端光学耦合器与输出端光学耦合器之间。换句话讲，空腔20可以被描述为“夹在”输入端光学耦合器和输出端光学耦合器18之间。输入端光学耦合器和输出端光学耦合器18可以将光学信号引导到空腔20中和从其引导出来。输入端光学耦合器和输出端光学耦合器18可以延伸到空腔20的面或侧壁表面21。空腔20可以提供空间或空隙，以便在其中放置器件，诸如图3的半导体光学放大器24。特别地，空腔20可以被描述为提供位置和布置，使得放置于其中的器件可以耦合到散热器22以便散热，并且光学耦合到输入端光学耦合器和输出端光学耦合器18。

该示例性过程或方法还可以包括在基础层14中提供散热器22。可以使用任何合适的方法或技术，例如电沉积、溅射、电化学沉积或其他沉积、生长或放置工艺来提供散热器22。散热器22可以包括诸如铜、银、金、金-锡、镍-铁、钴-铁或其他导热材料之类的材料(例如，由所述材料形成)。另外，散热器22可以采用或限定任何合适的大小或形状。例如，散热器22可以具有约200纳米至约2000纳米的深度或厚度(例如，在两个主要平坦表面之间延伸或垂直于主要表面测量)。在至少一个实施方案中，散热器22的深度为1000纳米。例如，散热器22可以为相邻器件(例如，在其中接触放置的器件)(例如图3的半导体光学放大器24)提供冷却。散热器22可以限定将被定位为与半导体光学放大器相邻和/或接触的表面。

在图3中，示例性过程或方法还可以包括提供和放置半导体光学放大器24。可以使用任何合适的方法或技术来提供半导体光学放大器24，诸如金属有机化学气相沉积(mocvd)、分子束外延(mbe)、液相外延(lpe)或其他外延生长技术。半导体光学放大器24可以包括任何iii-v族化合物半导体或由其形成，所述任何iii-v族化合物半导体诸如砷化镓、磷酸铟、磷酸镓、氮化镓、砷化铟镓，等等。换句话讲，半导体光学放大器24可以是或被称为iii-v族化合物半导体光学放大器。半导体光学放大器24中的每一个都可以包括用于接收光学信号的光学放大器输入端26和用于选择性地输出所接收的光学信号的光学放大器输出端28。可以描述半导体光学放大器24可以从输入端区域延伸到输出端区域，其中输入端区域包括光学放大器输入端26，而输出端区域包括光学放大器输出端26。

光学放大器24中的每一个都可以被放置在空腔20中的一个中。将半导体光学放大器24放置在空腔20中可以将半导体光学放大器24光学耦合到输入端光学耦合器和输出端光学耦合器18。半导体光学放大器24可以被定位成使得输入端26和输出端28被定位成与输入端光学耦合器和输出端光学耦合器18相邻。输入端26可以从输入端光学耦合器18a接收光学信号。输出端28可以将光学信号输出到输出端光学耦合器18b。此外，将半导体光学放大器24放置在空腔20中可以将半导体光学放大器24耦合到散热器22。例如，半导体光学放大器24可以热耦合到散热器22以便散热。

另外，如本文所述，将半导体光学放大器24机械地放置在基板上或基板中可以导致半导体光学放大器24与硅部件之间(例如，输入端26与输入端光学耦合器18a之间，以及输出端28与输出端光学耦合器18b之间)的间隙或间距小于或等于500纳米、小于或等于约300纳米，和/或小于或等于100纳米。换句话讲，本文所述的方法可以包括将iii-v族化合物半导体光学放大器24定位为贴近硅部件，使得它们之间的间隙可以小于或等于500纳米。小于或等于500纳米的间隙也可以增加性能，诸如，与导致大于500纳米的间隙的方法和设备相比，功率消耗较低，且响应时间较快。一般来讲，使用与硅基板和/或由硅形成的光学耦合器/输入端/输出端集成在一起的半导体光学放大器(诸如iii-v半导体光学放大器)的其他制造方法和设置可能导致它们之间的间隙大于500纳米(例如，大于1微米)。例如，半导体光学放大器可以与硅基板和其他硅结构(例如，基于硅的结构)一起原位生长，并且此类过程可能导致它们之间的间隙大于500纳米(例如，大于1微米)。

可以使用任何合适的工艺或方法将半导体光学放大器24放置在空腔中。在一些实施方案中，将半导体光学放大器24放置在空腔中可以包括使用“拾取并放置”设备将半导体光学放大器24放置在空腔中。例如，可以在不同于基础层14和器件层16的表面(例如晶片)上提供(例如，生长或沉积、制造等)半导体光学放大器24，“拾取和放置”设备可以从该表面“拾取”或“抓取”半导体光学放大器24、移动和定位待放置在空腔20中的半导体光学放大器24，然后将半导体光学放大器24移动到空腔20中以耦合在其中。

在其他实施方案中，将半导体光学放大器24放置在空腔20中可以包括将半导体光学放大器24转移印刷到空腔20中。转移印刷半导体光学放大器24可以包括在晶片上提供半导体光学放大器24，以及将半导体光学放大器24从晶片转移到空腔20。半导体光学放大器24可以通过释放层附接到晶片的基板。在将半导体光学放大器24转移到空腔20之前，可以先移除释放层。可以使用任何合适的方法或技术(诸如蚀刻、腐蚀等)来移除释放层。在移除释放层之后，可以从晶片拾取半导体光学放大器24。然后可以将半导体光学放大器24移动到空腔20中。在一些实施方案中，可以使用压模将半导体光学放大器24转移到空腔20。压模可以包括例如聚二甲基硅氧烷压模。可以由印模“拾取”半导体光学放大器24，将其移动到空腔20中，然后从印模释放，从而将半导体光学放大器24留在空腔20中。

放置半导体光学放大器24可以包括将半导体光学放大器24中的每一个直接键合在空腔20中。在一些实施方案中，半导体光学放大器24的表面可以在空腔20内键合到基板12的表面。在一些实施方案中，半导体光学放大器24可以各自直接键合到散热器22。直接键合可以导致在半导体光学放大器与基板12或散热器22之间形成键合，而无需粘合剂或附加层的帮助。

在一些实施方案中，放置半导体光学放大器24可以包括使用粘合剂将半导体光学放大器24粘附在空腔20中。粘合剂可以包括任何合适的材料，诸如苯并环丁烯(bcb)或任何其他粘合剂聚合物。可以将粘合剂放置在半导体光学放大器24的表面、空腔20内的基板12的表面、或散热器22的表面上。在已经施加粘合剂之后，可以将半导体光学放大器24放置到空腔20中。粘合剂可以将半导体光学放大器24键合到基板12和/或散热器22。

在图4中，示例性构建过程或方法还可以包括提供波导18c和耦合器18d。输入端耦合器和输出端耦合器18可以被形成为包括耦合器18d和波导18c。形成输入端耦合器和输出端耦合器18可以包括沉积和图案化波导(例如，波导18c)、耦合器(例如，耦合器18d)和/或分路器。输入端耦合器和输出端耦合器18可以将所接收的光学信号传送到半导体光学放大器24，并且将光学信号从半导体光学放大器24输出。例如，可以在耦合器18d中的一个处接收光学信号。所接收的信号可以由波导18c中的一个引导到半导体光学放大器24中的一个。光学信号可以由接收光学信号的半导体光学放大器24输出。输出端光学信号可以由波导18c的第二波导引导到半导体光学放大器24的第二半导体光学放大器或耦合器18的第二耦合器。

在图5中，示例性过程或方法还可以包括提供绝缘体层30和计算设备32。绝缘体层30可以设置在器件层16上。绝缘体层30可以包括诸如氧化硅、二氧化硅、氮氧化硅、氮化硅、氧化铝之类的材料，或具有合适的绝缘特性和折射率的任何其他材料。绝缘体层30可以采用或限定任何合适的大小或形状。例如，该绝缘体层可以具有约5微米至约100微米的深度或厚度(例如，在两个主要平坦表面之间延伸或垂直于主要表面测量)。在至少一个实施方案中，绝缘体层30的深度为70微米。

计算设备32可以包括至少一个或多个处理器、控制器、存储器、放大器等。计算设备32可以设置在绝缘体层30上。计算设备32可以可操作地耦合(例如，无线耦合、电耦合、光学耦合等)到半导体光学放大器24。计算设备32可以控制半导体光学放大器24的选通。通过控制半导体光学放大器24的选通，计算设备32可以控制集成光学开关10内的光学信号的路由和选择性输出。

在图6中，示例性过程或方法还可以包括提供包层34、导体36和触点38。包层34可以设置在绝缘体层30上。包层34可以反射光学信号，以将光学信号保持在输入端光学耦合器和输出端光学耦合器18内。包层34可以具有比输入端光学耦合器和输出端光学耦合器18更低的折射率。包层34可以包括诸如聚乙烯、氮氧化硅、氧化硅、氧化铝之类的材料，或具有合适折射率的其他材料。

导体36可以设置在通孔中。通孔可以穿过各种层(例如，包层34、绝缘体层30和器件层16)形成。通孔可以从包层34延伸到半导体光学放大器24。导体36可以至少部分地填充在通孔中。这些导体可以包括一种或多种材料，诸如铜、金、银、铝，或其他导电材料。

触点38可以形成在包层34上或该包层中。触点38可以在计算设备32的一部分之上延伸。触点可以将计算设备32电耦合到导体36。换句话讲，计算设备32可以通过导体36和触点38电耦合到半导体光学放大器24。触点38可以包括一种或多种材料，诸如铜、金、银、铝，或其他导电材料。

在图7中，示例性方法或过程还可以包括在触点38和v形槽40之上提供包层34。如图6中所示，可以向包层44提供附加的包层。包层34可以在触点38和计算设备32的至少一部分之上延伸。v形槽40可以形成在包层34中。v形槽40可以被配置或形成为接收和保持连接光纤，用于将光学信号输入到连接光纤/从连接光纤输出到输入端光学耦合器和输出端光学耦合器18。可以使用任何合适的方法或工艺(例如钻孔、激光蚀刻等)来形成v形槽40。v形槽40可以具有约100微米至约150微米的宽度。在至少一个实施方案中，v形槽的宽度为145微米。另外，v形槽40可以具有约50微米至约100微米的深度。在至少一个实施方案中，v形槽的深度为75微米。

如图1至图7中所示的构建过程的结果是一对光学闸门42，其可以提供说明性集成光学开关10。集成光学开关10可以包括一个或多个光学闸门42。可以将光学闸门42描述为包括基板(例如，基板12)，该基板可以包括基础层(例如，基础层14)和器件层(例如，器件层16)、输入端光学耦合器和输出端光学耦合器(例如，输入端光学耦合器和输出端光学耦合器18)，以及半导体光学放大器(例如，半导体光学放大器24)。光学闸门42还可以包括计算设备，诸如计算设备32。集成光学开关10可以包括光学闸门(例如，光学闸门42)，这些光学闸门被布置成允许将多个光学输入提供给多个光学输出端中的任一个。

换句话讲，光学闸门42可以用于形成或提供集成光学开关10，以提供能够接收多个光学信号并在集成光学开关10的任何输出端处选择性地输出所接收的光学信号的集成光学开关。例如，集成光学开关10可以包括：多个输入端，用于接收光学信号；多个输出端，用于输出光学信号；以及多个半导体光学放大器，用于在多个输入端与多个输出端之间充当光学信号的闸门。多个输入端和多个输出端可以定位在基板12上。另外，多个半导体光学输出端可以被机械地放置在基板中，以光学耦合多个输入端和多个输出端，以提供布置在多个输入端与多个输出端之间的开关。换句话讲，多个半导体光学放大器可以能够操作以在多个输入端与多个输出端之间充当光学信号的闸门。图8描绘了集成光学开关(例如，集成光学开关10)的一种示例布置的示意图50(例如，平面图或俯视图)。示意图50包括输入端i1–i8、输出端o1–o8、2x2闸门块52，和光学连接54。

输入端i1–i8和输出端o1–o8可以由光学介质(例如光纤电缆)提供。输入端i1–i8可以通过输入端耦合器(例如，输入端耦合器18)连接到集成光学开关。输入端i1–i8可以将光学信号提供给集成光学开关。从输入端i1–i8接收的信号可以在输出端o1–o8中的任一个处输出。输出端o1–o8可以通过输出端耦合器(例如，输出端耦合器18)连接到集成光学开关。输出端o1至o8可以接收由集成光学开关选择性地输出的光学信号。

2×2闸门块52中的每一个可以提供对由集成光学开关接收的光学信号的路由和选择性输出。2×2闸门块52中的每一个可以包括四个光学闸门42。2×2闸门块52中的每一个包括两个输入端和两个输出端。2×2光学闸门通过光学连接54光学耦合。光学连接54可以包括输入端光学耦合器和输出端光学耦合器(例如，输入端光学耦合器和输出端光学耦合器18)。通过选择性地断开与闭合2×2闸门块52的光学闸门，在输入端i1–i8处接收的光学信号可以被路由并选择性地输出到输出端o1–o8中的任一个。

本公开中所述的方法和/或逻辑，包括属于集成光学开关10或各种组成部件(例如，计算设备32)的那些，可以至少部分地以硬件、软件、固件或它们的任何组合来实现。例如，这些技术的各个方面可以在一个或多个处理器，包括一个或多个微处理器、微控制器、dsp、asic、fpga或任何其他等效的集成或分立逻辑电路系统，以及此类部件的任何组合或其他器件中实现。术语“处理器”或“处理电路系统”通常可以指单独的或与其他逻辑电路系统、或任何其他等效电路系统组合的任何前述逻辑电路系统。这样的硬件、软件和/或固件可以在同一个系统内或在分离的系统内实现，以支持本公开中所述的各种操作和功能。此外，所描述的部件中的任一个可以一起或单独地实施为离散但可互操作的逻辑器件。

当以软件实施时，归属于本公开中所述的系统、器件和方法的功能可以体现为计算机可读介质(诸如ram、rom、nvram、eeprom、闪存存储器、磁性数据存储介质、光学数据存储介质等)上的指令和/或逻辑。所述指令和/或逻辑可以由一个或多个处理器执行，以支持本公开中所述的功能的一个或多个方面。

因此，如本文所述，半导体光学放大器24可以被集成在集成光学开关10内(例如，使用转移印刷工艺)。因此，在制造集成光学开关10的其余部分时，如本文所述的半导体光学放大器24可以不耦合到集成光学开关10，例如，使得半导体光学放大器处于附接到集成光学开关10的外表面的独立封装中，而非原位生长。可以使用iii-v半导体沉积技术来使半导体光学放大器24生长，所述iii-v半导体沉积技术可能与器件层16以及所包括的波导和耦合器18的硅沉积技术不相容。因此，半导体光学放大器24可以与硅基板12及其中的结构(例如，基于硅的结构)分开生长。然后，在使用本文所述方法(例如，机械放置，诸如拾取和放置、转移印刷等)的情况下，使用iii-v半导体沉积技术生长的半导体光学放大器24可以与硅基板12集成，导致半导体光学放大器24与器件层16的耦合器18之间的间隙为诸如小于500纳米至约100纳米。与导致较大间隙的方法和设备相比，小于或等于500纳米、小于或等于300纳米和/或小于或等于100纳米的间隙可以允许使用较少的功率并具有更快的响应时间。

除非另外指明，否则在说明书和权利要求书中使用的表示特征尺寸、数量和物理特性的所有数字应当理解为在所有情况下均由术语“约”修饰。因此，除非有相反的指示，否则在前述说明书和所附权利要求书中列出的数值参数均为近似值，这些近似值可以根据本领域技术人员利用本文所公开的教导内容寻求获得的期望特性而变化。

由端点表述的数值范围包括该范围内所包含的所有数值(例如，1至5包括1、1.5、2、2.75、3、3.80、4和5)以及该范围内的任何范围。

如本说明书和所附权利要求中所用，单数形式“一个”、“一种”和“该”涵盖具有复数指代物的实施方案，除非上下文明确地另外指明。如本说明书和所附权利要求书中所用，术语“或”通常以其包括“和/或”的含义使用，除非上下文明确地另外指明。

需注意，在本公开中可以使用诸如“顶部”、“底部”、“在……上方”、“在……下方”等术语。这些术语不应被解释为限制结构的位置或取向，而应被用作提供结构之间的空间关系。

公开了波导和波导制造方法的实施方案。上述实施方式以及其他实施方式都在所附权利要求书的范围之内。本领域的技术人员将会知道，本公开可以用除了所公开的那些实施方案之外的实施方案来实践。所公开的实施方案是出于说明而非限制的目的而提出的，而本发明仅由所附权利要求书限定。

以下提供本发明的进一步的示例。

示例1.一种设备，包括：包含硅的基板；用于接收光学信号的多个输入端，所述多个输入端定位在所述基板上；用于输出所述光学信号的多个输出端，所述多个输出端定位在所述基板上；以及多个iii-v族化合物半导体光学放大器，其被机械地放置在所述基板中，以光学耦合所述多个输入端和所述多个输出端，以提供布置在所述多个输入端与所述多个输出端之间的开关，所述多个半导体光学放大器能够操作以在所述多个输入端与所述多个输出端之间充当所述光学信号的闸门。

示例2.如示例1所述的设备，其中所述多个iii-v族化合物半导体光学放大器集成在所述基板内，从而在所述多个iii-v族化合物半导体光学放大器中的每一个与所述基板的其他基于硅的结构之间限定小于或等于500纳米的间隙。

示例3.如示例1所述的设备，还包括计算设备，所述计算设备包括一个或多个处理器并且可操作地耦合到所述多个半导体光学放大器，以经由所述多个半导体光学放大器控制所述光学信号的选通。

示例4.如示例1所述的设备，其中所述多个半导体光学放大器中的每一个直接键合在所述基板中。

示例5.如示例1所述的设备，还包括粘合剂，所述粘合剂将所述多个半导体光学放大器中的每一个粘附在所述基板中。

示例6.如示例1所述的设备，还包括多个散热器，所述多个散热器中的每个散热器被定位成与所述多个半导体光学放大器中的一个半导体光学放大器相邻。

示例7.一种光学闸门，包括：基板，所述基板包括：基础层，和在所述基础层上的器件层；包含硅并形成在所述器件层中的输入端光学耦合器和输出端光学耦合器，所述光学耦合器将光传输到所述器件层中和从所述器件层中传输出来；以及机械地放置在所述器件层中的iii-v族半导体材料半导体光学放大器，所述半导体光学放大器包括：光学放大器输入端，其光学耦合到所述输入端光学耦合器以接收光学信号，和光学放大器输出端，其光学耦合到所述输出端光学耦合器以选择性地输出所接收的光学信号。

示例8.如示例7所述的光学闸门，还包括在所述光学放大器输入端与所述输入端光学耦合器之间的小于或等于500纳米的第一间隙，以及在所述光学放大器输出端与所述输出端光学耦合器之间的小于或等于500纳米的第二间隙。

示例9.如示例7所述的光学闸门，还包括计算设备，所述计算设备定位在所述器件层的外部并包括一个或多个处理器，并且可操作地耦合到所述半导体光学放大器，以经由所述半导体光学放大器控制所述光学信号的选通。

示例10.如示例7所述的光学闸门，其中所述半导体光学放大器直接键合在所述基板中。

示例11.如示例7所述的光学闸门，还包括将所述半导体光学放大器粘附在所述基板中的粘合剂。

示例12.如示例7所述的光学闸门，还包括被定位成与所述半导体光学放大器相邻的散热器。

示例13.一种方法，包括：提供基板，所述基板包括：基础层，和在所述基础层上的器件层；在所述器件层中形成输入端光学耦合器和输出端光学耦合器，所述光学耦合器将光传输到所述器件层中和从所述器件层中传输出来；在所述器件层中限定空腔；提供半导体光学放大器，所述半导体光学放大器包括：用于接收光学信号的光学放大器输入端，和用于选择性地输出所接收的光学信号的光学放大器输出端；以及将所述半导体光学放大器放置在所述空腔中、将所述光学放大器输入端光学耦合到所述输入端光学耦合器，以及将所述光学放大器输出端光学耦合到所述输出端光学耦合器。

示例14.如示例13所述的方法，其中将所述半导体光学放大器放置在所述空腔中包括将所述半导体光学放大器直接键合在所述空腔中。

示例15.如示例13所述的方法，其中将所述半导体光学放大器放置在所述空腔中包括使用粘合剂将所述半导体光学放大器粘附在所述空腔中。

示例16.如示例13所述的方法，其中将所述半导体光学放大器放置在所述空腔中包括将所述半导体光学放大器转移印刷到所述空腔中。

示例17.如示例13所述的方法，其中将所述半导体光学放大器放置在所述空腔中包括使用拾取和放置设备将所述半导体光学放大器放置在所述空腔中。

示例18.如示例13所述的方法，其中形成所述输入端耦合器和输出端耦合器包括形成波导以引导所述光学信号。

示例19.如示例13所述的方法，还包括：在所述器件层上提供绝缘体层；在所述绝缘体层上提供包括至少一个处理器的计算设备；以及将所述计算设备可操作地耦合到所述半导体光学放大器。

示例20.如示例19所述的方法，其中将所述计算设备可操作地耦合到所述半导体光学放大器包括：形成从所述绝缘体层的表面到所述半导体光学放大器的表面的通孔；在所述通孔中提供导体；以及形成触点以将所述计算设备和所述通孔中的所述导体电耦合。

示例21.如示例13所述的方法，还包括在所述基础层中在与所述半导体光学放大器相邻的位置提供散热器。