一种混合多芯平面光波导的结构及其耦合结构和耦合方法技术

本发明专利技术涉及光波导耦合技术领域，提供了一种混合多芯平面光波导的结构及其耦合结构和耦合方法。其中，平面光波导内包括用于传递光信号的二氧化硅主波导，以及辅助进光的副波导；副波导包括氮化硅副波导，氮化硅副波导紧贴着二氧化硅主波导。本发明专利技术实施例提出的混合多芯波导是指在PLC的激光器接口端加上二氧化硅主波导以外的氮化硅/二氧化硅副波导，形成混合多芯波导，改善耦合效率和对位容差。由于氮化硅波导的数值孔径NA较高，收光能力比二氧化硅波导强。混合多芯波导的作用相当于附加了收光更强的进光口，在经过一段过渡后所有的副波导消失，从而使得从附加进光口进入的光，通过波导平行耦合的方式汇入主波导，达到改善耦合效率和对位容差的目的。

【技术实现步骤摘要】

本专利技术涉及光波导耦合
，特别是涉及一种混合多芯平面光波导的结构及其耦合结构和耦合方法。
技术介绍
目前主流的40G/100G光模块基本上还是基于棱镜，透镜，光滤波片等的自由空间耦合技术，其特点是工艺比较复杂，需要主动对光，封装成本高，更大规模的集成非常困难。另一方面，光子集成技术，泛指有源器件(激光器，探测器，光放大器，光调制器等)和无源器件(分光/合光器，光滤波器，光复用/解复用器等)的集成，从而实现单片多功能的光器件技术。光子集成技术被视为是近期乃至将来，特别是在数据中心等短距离光互联应用中，强有力的光模块技术。然而，如何有效地将单模激光器的光耦合到平面光波导(PlanarLightwaveCircuit，PLC)或者其他硅基光集成芯片，还是目前的一个大课题。除了耦合效率以外，如何使得工艺简单易行，可以使用自动设备来达到减低成本的效果，也同样是重要的课题。鉴于此，克服该现有技术所存在的缺陷是本
亟待解决的问题。
技术实现思路
本专利技术要解决的技术问题是如何有效地将单模激光器的光耦合到平面光波导或者其他硅基光集成芯片。本专利技术采用如下技术方案：第一方面，本专利技术实施例提供了一种混合多芯平面光波导的结构，所述结构包括，具体的：所述平面光波导内包括用于传递光信号的二氧化硅主波导，以及辅助进光的副波导；所述副波导包括氮化硅副波导，所述氮化硅副波导紧贴着二氧化硅主波导。优选的，所述氮化硅副波导由两条子副波导组成，其中，第一子副波导位于所述二氧化硅主波导的上表面，第二子副波导位于所述二氧化硅主波导的下表面。优选的，所述第一子副波导和第二子副波导均由过渡部分和锥体部分构成，其中过渡部分是一向光传输方向延伸的矩形立方体；其中锥体部分为底面与所述过度部分衔接，锥顶向光传输方向延伸的结构。优选的，所述氮化硅副波导由三条子副波导组成，其中，第一子副波导、第二子副波导和第三子副波导均位于所述二氧化硅主波导的上表面；三条子副波导为锥体结构，其中锥顶向光传输方向延伸。优选的，所述三条子副波导之间间隔预设距离，并且三条子复波波导之间平行排列。优选的，所述副波导还包括二氧化硅副波导，具体的：氮化硅副波导和二氧化硅副波导均由过渡部分和锥体部分构成，过渡部分是一向光传输方向延伸的矩形立方体；锥体部分为底面与所述过度部分衔接，锥顶向光传输方向延伸的结构；其中，氮化硅副波导位于二氧化硅主波导的上表面，所述二氧化硅副波导位于二氧化硅主波导的上表面，并且覆盖于所述氮化硅副波导之上。第二方面，本专利技术实施例提供了一种平面光波导的耦合结构，包括第一方面所述结构的平面光波导，则所述耦合结构还包括单模有源器件，具体的：所述平面光波导上位于所述二氧化硅主波导和氮化硅副波导的进光侧设置有单模有源器件固定台；所述固定台上设置有焊盘和对位标记，所述焊盘用于与所述单模有源器件上的相应焊盘完成焊接；所述对位标记用于为自动绑定机提供绑定焊点的寻址；在所述耦合结构中，所述单模有源器件和所述二氧化硅主波导和氮化硅副波导的进光口之间设置有耦合间隔空隙d，所述耦合间隔空隙中填充有用于折射率匹配的匹配胶。第三方面，本专利技术实施例还提供了一种平面光波导的耦合方法，所述耦合方法包括：确定单模有源器件的光波长和远场发射角；根据所述远场发射角选择与之适配的平面光波导；按照平面光波导上设置的焊盘和对位标记，焊接所述单模有源器件上；使用匹配胶填充单模有源器件出光口和平面光波导进光口之间的耦合间隔空隙。优选的，所述平面光波导由主波导和副波导构成，则所述根据所述远场发射角选择与之适配的平面光波导具体包括：根据所述远场发射角，确定所述单模有源器件是横向椭圆光源或者是纵向椭圆光源；若是横向椭圆光源，则选择副波导在主波导上单侧平铺方式埋入的平面光波导；若是纵向椭圆光源，则选择副波导在主波导上双侧平铺方式埋入的平面光波导。优选的，所述副波导在主波导上单侧平铺方式埋入的平面光波导，具体为：氮化硅副波导由三条子副波导组成，其中，第一子副波导、第二子副波导和第三子副波导均位于所述二氧化硅主波导的上表面；三条子副波导为锥体结构，其中锥顶向光传输方向延伸；或者，氮化硅副波导和二氧化硅副波导均由过渡部分和锥体部分构成，过渡部分是一向光传输方向延伸的矩形立方体；锥体部分为底面与所述过度部分衔接，锥顶向光传输方向延伸的结构；其中，氮化硅副波导位于二氧化硅主波导的上表面，所述二氧化硅副波导位于二氧化硅主波导的上表面，并且覆盖于所述氮化硅副波导之上；所述副波导在主波导上双侧平铺方式埋入的平面光波导，具体为：氮化硅副波导由两条子副波导组成，其中，第一子副波导位于所述二氧化硅主波导的上表面，第二子副波导位于所述二氧化硅主波导的下表面。与现有技术相比，本专利技术的有益效果在于：本实施例所提出的混合多芯波导是指在PLC的激光器接口端加上二氧化硅主波导以外的氮化硅/二氧化硅副波导，形成混合多芯波导，目的在于改善耦合效率和对位容差。由于氮化硅波导的数值孔径NA较高，所以收光能力比二氧化硅波导强。混合多芯波导的作用相当于附加了收光更强的进光口，在经过一段过渡后所有的副波导消失，从而使得从附加进光口进入的光，通过波导平行耦合的方式汇入主波导，达到改善耦合效率和对位容差的目的。【附图说明】图1是本专利技术实施例提供的一种基于平面光波导的耦合结构示意图；图2是本专利技术实施例提供的以图1中A-A’截面俯视图的部分放大图；图3是本专利技术实施例提供的图1中图2相应部分的正视图的部分放大图；图4是本专利技术实施例提供的以图1中B-B’截面相对于图2的左视图的部分放大图；图5是本专利技术实施例提供的以图1中A-A’截面俯视图的部分放大图；图6是本专利技术实施例提供的以图1中C-C’截面俯视图的部分放大图；图7是本专利技术实施例提供的图1中图5相应部分的正视图的部分放大图；图8是本专利技术实施例提供的以图1中B-B’截面相对于图5的左视图的部分放大图；图9是本专利技术实施例提供的基于模拟测试得到的定位公差图；图10是本专利技术实施例提供的以图1中A-A’截面俯视图的部分放大图；图11是本专利技术实施例提供的图1中图10相应部分的正视图的部分放大图；图12是本专利技术实施例提供的以图1中B-B’截面相对于图10的左视图的部分放大图；图13是本专利技术本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种混合多芯平面光波导的结构，其特征在于，所述结构包括，具体的：所述平面光波导内包括用于传递光信号的二氧化硅主波导，以及辅助进光的副波导；所述副波导包括氮化硅副波导，所述氮化硅副波导紧贴着二氧化硅主波导。

【技术特征摘要】
1.一种混合多芯平面光波导的结构，其特征在于，所述结构包括，具体的：
所述平面光波导内包括用于传递光信号的二氧化硅主波导，以及辅助进光
的副波导；
所述副波导包括氮化硅副波导，所述氮化硅副波导紧贴着二氧化硅主波导。
2.根据权利要求1所述的结构，其特征在于，所述氮化硅副波导由两条子
副波导组成，其中，第一子副波导位于所述二氧化硅主波导的上表面，第二子
副波导位于所述二氧化硅主波导的下表面。
3.根据权利要求2所述的结构，其特征在于，所述第一子副波导和第二子
副波导均由过渡部分和锥体部分构成，其中过渡部分是一向光传输方向延伸的
矩形立方体；其中锥体部分为底面与所述过度部分衔接，锥顶向光传输方向延
伸的结构。
4.根据权利要求1所述的结构，其特征在于，所述氮化硅副波导由三条子
副波导组成，其中，第一子副波导、第二子副波导和第三子副波导均位于所述
二氧化硅主波导的上表面；三条子副波导为锥体结构，其中锥顶向光传输方向
延伸。
5.根据权利要求4所述的结构，其特征在于，所述三条子副波导之间间隔
预设距离，并且三条子复波波导之间平行排列。
6.根据权利要求1所述的结构，其特征在于，所述副波导还包括二氧化硅
副波导，具体的：
氮化硅副波导和二氧化硅副波导均由过渡部分和锥体部分构成，过渡部分
是一向光传输方向延伸的矩形立方体；锥体部分为底面与所述过度部分衔接，

\t锥顶向光传输方向延伸的结构；其中，氮化硅副波导位于二氧化硅主波导的上
表面，所述二氧化硅副波导位于二氧化硅主波导的上表面，并且覆盖于所述氮
化硅副波导之上。
7.一种混合多芯平面光波导的耦合结构，其特征在于，包括如权利要求1-6
任一所述结构的平面光波导，则所述耦合结构还包括单模有源器件，具体的：
所述平面光波导上位于所述二氧化硅主波导和氮化硅副波导的进光侧设置
有单模有源器件固定台；
所述固定台上设置有焊盘和对位标记，所述焊盘用于与所述单模有源器件
上的相应焊盘完成焊接；所述对位...

【专利技术属性】
技术研发人员：陈奔，梁雪瑞，朱虎，胡百泉，张玓，刘成刚，周日凯，付永安，孙莉萍，马卫东，余向红，
申请(专利权)人：武汉电信器件有限公司，
类型：发明
国别省市：湖北;42