【技術(shù)實現(xiàn)步驟摘要】
本專利技術(shù)涉及光電芯片的，尤其是涉及一種基于穿透基底準(zhǔn)直光柵的光芯片-光纖耦合器。
技術(shù)介紹
1、目前的數(shù)據(jù)中心/智算系統(tǒng)都是由成千上萬個服務(wù)器通過光纖網(wǎng)絡(luò)連接構(gòu)成。隨著交換帶寬的指數(shù)級增長，可插拔光模塊將逐步被共封裝光學(xué)(co-packaged?optics，cpo)取代。cpo將多個光芯片和電芯片共同封裝在一個基板上，降低了光電芯片間的射頻損耗，提高了信號質(zhì)量，顯著增加了系統(tǒng)集成度和邊緣交換帶寬密度。但是cpo的光接口的光纖數(shù)量顯著增加，光芯片到光纖陣列的耦合復(fù)雜度顯著增加，使得傳統(tǒng)依賴光纖陣列跳線的光連接器(如mpo)逐漸難以承載。為了滿足cpo超高密度的光纖連接，業(yè)界開始研究光纖連接器直接耦合到光芯片，同時光連接器依然可插拔的新型光接口，但在現(xiàn)有的技術(shù)方案中均有著工藝難度高，精度容錯低的問題
2、例如在文獻(xiàn)detachable?optical?chiplet?connector?for?co-packagedphotonics中intel提出用玻璃制作一個光學(xué)橋接接口與硅光芯片集成，將光從硅光芯片中耦出，光學(xué)橋接接口上有無源對準(zhǔn)結(jié)構(gòu)，光纖陣列具備匹配的無源對準(zhǔn)結(jié)構(gòu)，可以在插入時直接無源對準(zhǔn)耦合，并由機(jī)械結(jié)構(gòu)固定，平均耦合損耗為1.41db。該方案的玻璃橋接接口制作難度大，成本較高。
3、在專利us20230251428a1中博通提出在硅光芯片出光側(cè)面和光纖陣列端面貼上透鏡陣列用于耦合，并依靠外部機(jī)械結(jié)構(gòu)實現(xiàn)光纖陣列插入時的無源對準(zhǔn)。該方案在芯片出光側(cè)面貼透鏡，工藝精度要求高，端面耦合對準(zhǔn)容差小。<...
【技術(shù)保護(hù)點】
1.一種基于穿透基底準(zhǔn)直光柵的光芯片-光纖耦合器，其特征在于：包括基板，所述基板上設(shè)置有一個倒裝的光芯片，所述光芯片內(nèi)包括至少一個光器件、一個實現(xiàn)輸入與輸出的光波導(dǎo)陣列和一個準(zhǔn)直光柵陣列，所述準(zhǔn)直光柵陣列設(shè)置有漸變的周期和占空比使得從光波導(dǎo)陣列輸出的光經(jīng)過準(zhǔn)直光柵陣列向基底衍射，以基本準(zhǔn)直的光傳播到光芯片背面，在所述光芯片背面對應(yīng)于準(zhǔn)直光柵陣列出射光的位置設(shè)置有光耦合元件陣列將光耦合到一個光纖陣列。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種基于穿透基底準(zhǔn)直光柵的光芯片-光纖耦合器，其特征在于：所述光耦合元件陣列包括一個全反射微棱鏡和在所述全反射微棱鏡的出射光路上設(shè)置的一個微透鏡陣列，所述微透鏡陣列與光纖陣列對應(yīng)，設(shè)置為單個單元或一維陣列或二維陣列。
3.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種基于穿透基底準(zhǔn)直光柵的光芯片-光纖耦合器，其特征在于：所述基板的材料是Si或石英或玻璃或陶瓷或有機(jī)材料，所述基板上設(shè)置有若干個電芯片，所述光耦合元件陣列和光纖陣列與基板通過機(jī)械結(jié)構(gòu)連接。
4.根據(jù)權(quán)利要求3所述的一種基于穿透基底準(zhǔn)直光柵的光芯片-光纖耦合器，其特征在于：所述機(jī)械結(jié)構(gòu)包
5.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種基于穿透基底準(zhǔn)直光柵的光芯片-光纖耦合器，其特征在于：所述光芯片材料設(shè)置為InP或SOI或SiN或薄膜鈮酸鋰，光器件的種類包括激光器、光放大器、光調(diào)制器、光探測器、復(fù)用/解復(fù)用器，光芯片基底的背面鍍有光學(xué)增透膜。
6.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種基于穿透基底準(zhǔn)直光柵的光芯片-光纖耦合器，其特征在于：所述準(zhǔn)直光柵陣列的結(jié)構(gòu)設(shè)置為一維陣列或二維陣列，所述準(zhǔn)直光柵陣列具體為啁啾光柵，通過優(yōu)化設(shè)計光柵刻蝕深度和漸變的占空比獲得漸變的光柵耦合系數(shù)，使得耦合出射或入射的光具有一定的光場分布。
7.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種基于穿透基底準(zhǔn)直光柵的光芯片-光纖耦合器，其特征在于：所述準(zhǔn)直光柵陣列的上包層表面沉積一層金屬高反膜作為金屬反射鏡，調(diào)整所述金屬高反膜與所述準(zhǔn)直光柵的距離，使得從準(zhǔn)直光柵陣列向上包層衍射并被金屬高反膜反射再穿透準(zhǔn)直光柵陣列的光與被準(zhǔn)直光柵陣列直接向基底衍射的光干涉相長。
8.根據(jù)權(quán)利要求2所述的一種基于穿透基底準(zhǔn)直光柵的光芯片-光纖耦合器，其特征在于：所述全反射微棱鏡的材料是Si或石英或玻璃，所述全反射微棱鏡的反射面設(shè)置在斜邊處并對光全反射，所述斜邊的角度滿足將準(zhǔn)直光柵陣列的出射光轉(zhuǎn)向成平行光芯片平面方向，對準(zhǔn)光纖陣列；全反射微棱鏡的兩條直角邊鍍有光學(xué)增透膜，全反射微棱鏡的沿光束傳播方向的投影面積覆蓋準(zhǔn)直光柵陣列。
9.根據(jù)權(quán)利要求2所述的一種基于穿透基底準(zhǔn)直光柵的光芯片-光纖耦合器，其特征在于：所述微透鏡陣列貼裝在光纖陣列端面或設(shè)置在全反射微棱鏡上，所述微透鏡陣列將光芯片出射的準(zhǔn)直光聚焦耦合到光纖陣列。
10.根據(jù)權(quán)利要求2所述的一種基于穿透基底準(zhǔn)直光柵的光芯片-光纖耦合器，其特征在于：所述微透鏡陣列一體化制作在光芯片基底背面，所述微透鏡陣列將光芯片出射的準(zhǔn)直光聚焦耦合到光纖陣列。
...【技術(shù)特征摘要】
1.一種基于穿透基底準(zhǔn)直光柵的光芯片-光纖耦合器，其特征在于：包括基板，所述基板上設(shè)置有一個倒裝的光芯片，所述光芯片內(nèi)包括至少一個光器件、一個實現(xiàn)輸入與輸出的光波導(dǎo)陣列和一個準(zhǔn)直光柵陣列，所述準(zhǔn)直光柵陣列設(shè)置有漸變的周期和占空比使得從光波導(dǎo)陣列輸出的光經(jīng)過準(zhǔn)直光柵陣列向基底衍射，以基本準(zhǔn)直的光傳播到光芯片背面，在所述光芯片背面對應(yīng)于準(zhǔn)直光柵陣列出射光的位置設(shè)置有光耦合元件陣列將光耦合到一個光纖陣列。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種基于穿透基底準(zhǔn)直光柵的光芯片-光纖耦合器，其特征在于：所述光耦合元件陣列包括一個全反射微棱鏡和在所述全反射微棱鏡的出射光路上設(shè)置的一個微透鏡陣列，所述微透鏡陣列與光纖陣列對應(yīng)，設(shè)置為單個單元或一維陣列或二維陣列。
3.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種基于穿透基底準(zhǔn)直光柵的光芯片-光纖耦合器，其特征在于：所述基板的材料是si或石英或玻璃或陶瓷或有機(jī)材料，所述基板上設(shè)置有若干個電芯片，所述光耦合元件陣列和光纖陣列與基板通過機(jī)械結(jié)構(gòu)連接。
4.根據(jù)權(quán)利要求3所述的一種基于穿透基底準(zhǔn)直光柵的光芯片-光纖耦合器，其特征在于：所述機(jī)械結(jié)構(gòu)包括設(shè)置在所述光纖陣列外側(cè)的光纖連接器和基板上的光接口座，光纖連接器與光接口座活動連接，在所述光纖連接器插入時，所述光纖陣列的位置誤差滿足與準(zhǔn)直光柵陣列耦合的容差。
5.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種基于穿透基底準(zhǔn)直光柵的光芯片-光纖耦合器，其特征在于：所述光芯片材料設(shè)置為inp或soi或sin或薄膜鈮酸鋰，光器件的種類包括激光器、光放大器、光調(diào)制器、光探測器、復(fù)用/解復(fù)用器，光芯片...
【專利技術(shù)屬性】
技術(shù)研發(fā)人員：李喬力，劉浩，何建軍，
申請(專利權(quán))人：杭州蘭特普光電子技術(shù)有限公司，
類型：發(fā)明
國別省市：
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