一种面向光电集成芯片的低成本紧凑型耦合组件制造技术

本发明专利技术涉及一种面向光电集成芯片的低成本紧凑型耦合组件，包括依次设置的透镜件和棱镜对，所述透镜件用于汇聚入射光；所述棱镜对用于改变汇聚后入射光的入射角度以匹配光栅耦合器；所述棱镜对包括相对设置的第一棱镜和第二棱镜，所述第一棱镜和第二棱镜的顶角相同，且折射率不同。本发明专利技术能够减小体积，有利于光模块的封装。

【技术实现步骤摘要】
一种面向光电集成芯片的低成本紧凑型耦合组件
本专利技术涉及光通信
，特别是涉及一种面向光电集成芯片的低成本紧凑型耦合组件。
技术介绍
随着高清视频，在线教育，远程会议，VR/AR，远程医疗等对于大带宽、低时延特性的新型网络架构的需求，建设5G光互联网络获得全球主要国家的大力支持和重点开发，而针对光电转换的低成本解决方案将是整个5G网络快速推动重要决定因素之一。近年来，基于传统半导体工艺的光电集成芯片受到越来越多的关注，因其集成度高、兼容性好、成本低等优势，可能为5G光互联网络建设提供高密度、低功耗、低成本的解决方案。如何对光电集成芯片进行耦合封装，成为光电集成芯片能否产业化的关键。光电芯片的光口一般有两种结构：光栅和模斑转换波导，本申请面向光栅型光电芯片。与传统的直接调制激光器芯片出光方向不同，光栅型光电芯片的出光方向为垂直于芯片向上，且与竖直方向有一个夹角(一般为8°)，由于整个光电转换模块的出光方向都是水平方向，这意味着必须有光线偏转的元件。传统的解决方案主要有两种：一种是90°光纤阵列；另一种是端面研磨的PLC波导。前者将光纤弯曲近90°，光纤的长期可靠性是个问题，且这样的光纤阵列单元高度较高，难以放进高度受限的设备中；后者的插损较大，且PLC波导元件的长度往往很长，在小封装场合应用受限。
技术实现思路
本专利技术所要解决的技术问题是提供一种面向光电集成芯片的低成本紧凑型耦合组件，能够减小体积，有利于光模块的封装。本专利技术解决其技术问题所采用的技术方案是：提供一种面向光电集成芯片的低成本紧凑型耦合组件，包括依次设置的透镜件和棱镜对，所述透镜件用于汇聚入射光；所述棱镜对用于改变汇聚后入射光的入射角度以匹配光栅耦合器；所述棱镜对包括相对设置的第一棱镜和第二棱镜，所述第一棱镜和第二棱镜的顶角相同，且折射率不同。所述第一棱镜和第二棱镜的侧面平行。所述第一棱镜和第二棱镜胶合在一起。所述第一棱镜和第二棱镜通过光学胶胶合在一起。所述第一棱镜和第二棱镜满足以下关系：sin(a)*nH＝sin(b)*nL＝sin(a+c)*nL，其中，nH为第一棱镜的折射率，nL为第二棱镜的折射率，a为第一棱镜的顶角，b为主光轴经过第一棱镜折射到第二棱镜后棱镜斜面垂直线与第二棱镜内的光轴的夹角，c为光栅耦合器的光栅最佳入射或出射角度。所述透镜件为单透镜或者透镜阵列。有益效果由于采用了上述的技术方案，本专利技术与现有技术相比，具有以下的优点和积极效果：本专利技术采用两个不同折射率的棱镜组成棱镜对，该棱镜对能够将透镜发出的垂直方向的光产生偏角，以与光栅耦合器的偏角匹配，来矫正光栅耦合器的出射光或入射光角度，实现波导到光栅正入射或正出射耦合，从而减小了耦合组件的体积，有利于光模块的封装。附图说明图1是本专利技术的结构示意图；图2是本专利技术中棱镜顶角和偏转角度的关系示意图；图3是本专利技术实施例1的一个应用的示意图；图4是本专利技术实施例1的另一个应用的示意图；图5是本专利技术实现实施例1的结构的流程图；图6是本专利技术实施例2的一个应用的示意图；图7是本专利技术实施例2的另一个应用的示意图；图8是本专利技术实施例3的一个应用的示意图；图9是本专利技术实施例3的另一个应用的示意图；图10是本专利技术实施例4的一个应用的示意图；图11是本专利技术实施例4的另一个应用的示意图。具体实施方式下面结合具体实施例，进一步阐述本专利技术。应理解，这些实施例仅用于说明本专利技术而不用于限制本专利技术的范围。此外应理解，在阅读了本专利技术讲授的内容之后，本领域技术人员可以对本专利技术作各种改动或修改，这些等价形式同样落于本申请所附权利要求书所限定的范围。本专利技术的实施方式涉及一种面向光电集成芯片的低成本紧凑型耦合组件，如图1所示，包括依次设置的透镜件003和棱镜对，所述透镜件003用于汇聚入射光；所述棱镜对用于改变汇聚后入射光的入射角度以匹配光栅耦合器；所述棱镜对包括相对设置的第一棱镜001和第二棱镜002，所述第一棱镜001和第二棱镜002的顶角相同，且折射率不同。本实施方式中，透镜件003可以是单透镜，也可以是透镜阵列，其采用的透镜可以是球面透镜、非球面透镜或者菲涅尔透镜。本实施方式中所述第一棱镜001和第二棱镜002的侧面平行，并通过光学胶胶合在一起。其中，当第一棱镜001和第二棱镜002的顶角相同时，且两个第一棱镜001和第二棱镜002的侧面平行时，第一棱镜001的折射率可以大于第二棱镜002的折射率，也可以小于第二棱镜002的折射率。当第一棱镜001的折射率nH大于第二棱镜002的折射率nL时，如图2所示，顶角为a，偏转角度c满足以下关系：sin(a)*nH＝sin(b)*nL＝sin(a+c)*nL。其中，a为第一棱镜的顶角，b为主光轴经过第一棱镜折射到第二棱镜后棱镜斜面垂直线与第二棱镜内的光轴的夹角，c为光栅耦合器的光栅最佳入射或出射角度，通常情况下为8°。因此，上式中仅第一棱镜的顶角a为未知量，a＝arccot((nH/nL-cos(c))/sin(c))，因此根据不同的折射率，可以得到第一棱镜的顶角a，如此就能实现波导到光栅正入射或正出射耦合。实施例1：平头光纤阵列或单个光纤如图3所示，其具体包括：光栅耦合器004、低折射率棱镜001、高折射率棱镜002、透镜003和光纤阵列005。光栅耦合器004上有一个或多个光栅，具有模场直径D1，出射角度为8°；低折射率棱镜001和高折射率棱镜002具有相同大小的顶角a，两者可以用胶水粘接成一个整体形成棱镜对，高折射率棱镜和低折射率棱镜的折射率分别为nH和nL。当两者的折射率选定时，可以通过调节棱镜的顶角a，来矫正光栅耦合器的出射光或入射光角度，实现正入射或正出射。当选定低折射率棱镜和高折射率棱镜的材质，即确定低折射率棱镜和高折射率棱镜的折射率后，即可根据a＝arccot((nH/nL-cos(c))/sin(c))，得到棱镜的顶角a。本实施例中，选择低折射率棱镜的折射率nL＝1.4，高折射率棱镜的折射率nH＝2.973，光栅耦合器角度c为8°，则a＝arccot((2.973/1.4-cos(8°))/sin(8°))，根据公式计算出a＝7°。透镜位于棱镜的上方，用于将光栅耦合器的模场转换成光纤阵列005的模场(模场直径D2)，实现高效率耦合。由于棱镜对已经将光栅耦合器的8°光轴转换成0°，此时调节光纤阵列005时，可以先无源调整好光纤阵列的角度，然后再进行X/Y/Z轴的平行耦合调节。其中，低折射率棱镜和高折射率棱镜的位置可以互换，只需要更改棱镜的角度方向。如图4所示。本实施例的实施步骤如图5所示，具体如下：步骤一，采用胶水把高折射率棱镜和低折射率棱镜胶合在一起，棱镜边缘无源对齐。步骤二，把胶合好的棱镜无源贴片到光栅上。步骤三，把透镜贴到棱镜上并使用胶水粘合，对齐方本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种面向光电集成芯片的低成本紧凑型耦合组件，其特征在于，包括依次设置的透镜件和棱镜对，所述透镜件用于汇聚入射光；所述棱镜对用于改变汇聚后入射光的入射角度以匹配光栅耦合器；所述棱镜对包括相对设置的第一棱镜和第二棱镜，所述第一棱镜和第二棱镜的顶角相同，且折射率不同。/n

【技术特征摘要】
1.一种面向光电集成芯片的低成本紧凑型耦合组件，其特征在于，包括依次设置的透镜件和棱镜对，所述透镜件用于汇聚入射光；所述棱镜对用于改变汇聚后入射光的入射角度以匹配光栅耦合器；所述棱镜对包括相对设置的第一棱镜和第二棱镜，所述第一棱镜和第二棱镜的顶角相同，且折射率不同。


2.根据权利要求1所述的面向光电集成芯片的低成本紧凑型耦合组件，其特征在于，所述第一棱镜和第二棱镜的侧面平行。


3.根据权利要求1所述的面向光电集成芯片的低成本紧凑型耦合组件，其特征在于，所述第一棱镜和第二棱镜胶合在一起。


4.根据权利要求3所述的面向光电集成芯片的...

【专利技术属性】
技术研发人员：方文银，封建胜，陈文君，
申请(专利权)人：博创科技股份有限公司，上海圭博通信技术有限公司，
类型：发明
国别省市：浙江;33