用于硅光芯片的四芯透镜光纤及硅光芯片封装结构制造技术

本实用新型专利技术提供了一种用于硅光芯片的四芯透镜光纤及硅光芯片封装结构，该四芯透镜光纤包括包层以及位于包层内并排设置的四根光纤纤芯，各所述光纤纤芯的头部均加工有楔形透镜，且各所述楔形透镜的上切面均位于同一平面，下切面也均位于同一平面，所述楔形透镜的上切面和下切面沿四根所述光纤纤芯的中心线所在的平面上下对称设置。本实用新型专利技术大大缩小了光纤的体积占用，同时解决了需要利用光纤V槽基板固定才能使光纤按周期排布的问题，去除光纤V槽基板后，光通道的空间占用大大降低；在四芯光纤的基础上，在各光纤纤芯的头部均加工楔形透镜，将垂直模场压缩，使得模场进一步缩小，能够有效的提升与硅光芯片之间的耦合效率。率。率。

【技术实现步骤摘要】
用于硅光芯片的四芯透镜光纤及硅光芯片封装结构


[0001]本技术属于光通信
，具体涉及一种用于硅光芯片的四芯透镜光纤及硅光芯片封装结构。

技术介绍

[0002]随着半导体技术的发展成熟，近年来硅光概念也得到了蓬勃的发展。
[0003]随着硅光技术的实现，光通信系统的集成度进一步提高；器件体积明显缩小，与之对应的光、电接口体积也必须随之一起缩小。现有的光接口受限于光纤体积，FA基板体积等一系列问题很难缩小体积，从而影响到光芯片的面积利用率。另一个问题是光耦合，光纤耦合技术是影响光纤系统的关键技术，光纤微透镜则是光纤耦合的关键部件。原有透镜光纤FA（光纤阵列）由于设计制作工艺复杂，无法满足大批量、低成本生产的要求，尽管性能出众，仍然停留在实验室应用阶段。而使用价格低廉的普通FA，遇到的则是耦合效率低下，或者光芯片输入输出接口设计复杂，实现难度加大的困难。

技术实现思路

[0004]本技术的目的在于提供一种用于硅光芯片的四芯透镜光纤及硅光芯片封装结构，旨在用于解决现有技术存在的上述至少部分问题。
[0005]本技术是这样实现的：
[0006]第一方面，本技术提供一种用于硅光芯片的四芯透镜光纤，包括包层以及位于包层内并排设置的四根光纤纤芯，各所述光纤纤芯的头部均加工有楔形透镜，且各所述楔形透镜的上切面均位于同一平面，下切面也均位于同一平面，所述楔形透镜的上切面和下切面沿四根所述光纤纤芯的中心线所在的平面上下对称设置。
[0007]进一步地，各所述光纤纤芯沿所述包层的直径方向排布。
[0008]进一步地，各所述光纤纤芯的外部均设有隔离层。
[0009]进一步地，所述包层的直径为125~140um。
[0010]进一步地，所述四芯透镜光纤的工作波长为1550nm
±
10nm，所述光纤纤芯的芯径为9um
±
10um，所述光纤纤芯与所述包层的折射率差为0.36%
±
0.1%。
[0011]进一步地，各所述光纤纤芯等间距排列且相邻两根光纤纤芯的芯径间距为25um
±
10um。
[0012]第二方面，本技术还提供一种硅光芯片封装结构，包括如上任一所述的用于硅光芯片的四芯透镜光纤。
[0013]与现有技术相比，本技术具有以下有益效果：
[0014]本技术提供的这种用于硅光芯片的四芯透镜光纤及硅光芯片封装结构，四芯透镜光纤包括包层以及位于包层内并排设置的四根光纤纤芯，利用光纤空分复用技术，在光纤整体直径不变的情况下，空间内容纳下更多的通光芯数，这样大大缩小了光纤的体积占用，同时解决了需要利用光纤V槽基板固定才能使光纤按周期排布的问题，去除光纤V槽
基板后，光通道的空间占用大大降低；在四芯光纤的基础上，在各光纤纤芯的头部均加工楔形透镜，将垂直模场压缩，使得模场进一步缩小，能够有效的提升与硅光芯片之间的耦合效率。
附图说明
[0015]图1为本技术实施例提供的一种用于硅光芯片的四芯透镜光纤的结构示意图；
[0016]图2为本技术实施例提供的一种用于硅光芯片的四芯透镜光纤的横截面示意图；
[0017]图3为本技术实施例提供的基模电场在光纤横截面的分布图；
[0018]图4为本技术实施例提供的相邻光纤纤芯基模电场的横向分布图；
[0019]图5为本技术实施例提供的楔形透镜加工的示意图。
[0020]附图标记说明：1
‑
包层、2
‑
光纤纤芯、3
‑
楔形透镜、4
‑
隔离层。
具体实施方式
[0021]下面将结合本技术实施例中的附图，对本技术实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅仅是本技术一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本技术中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其它实施例，都属于本技术保护的范围。
[0022]如图1和图2所示，本技术实施例提供一种用于硅光芯片的四芯透镜光纤，包括包层1以及位于包层1内并排设置的四根光纤纤芯2，利用光纤空分复用技术，在光纤整体直径不变的情况下，空间内容纳下更多的通光芯数，这样大大缩小了光纤的体积占用问题，同时解决了需要利用光纤V槽基板固定才能使光纤按周期排布的问题，去除光纤V槽基板后，光通道的空间占用大大降低；各所述光纤纤芯2的头部均加工有楔形透镜3，且各所述楔形透镜3的上切面均位于同一平面，下切面也均位于同一平面，所述楔形透镜3的上切面和下切面沿四根所述光纤纤芯2的中心线所在的平面上下对称设置，提高楔形透镜将垂直模场压缩，使得模场进一步缩小，能够有效的提升与硅光芯片之间的耦合效率。
[0023]优选地，如图2所示，各所述光纤纤芯2沿所述包层1的直径方向排布，此时排布的空间最大。进一步优选地，各所述光纤纤芯2的外部均设有隔离层4，可以减少相邻纤芯之间的串扰。
[0024]本优选实施例中，所述包层1的直径为125~140um，相当于一根传统单模光纤的直径，使得本实施例的四芯透镜光纤在提供四个通道的同时，整体直径仅相当于一根传统单模光纤的直径。优选地，所述四芯透镜光纤的工作波长为1550nm
±
10nm，所述光纤纤芯2的芯径为9um
±
10um，所述光纤纤芯2与所述包层1的折射率差为0.36%
±
0.1%，此时四芯透镜光纤的相邻光纤纤芯2之间的串扰较小。
[0025]本技术通过采用APSS数值仿真分析软件，计算不同光源波长、不同光纤纤芯2芯径、不同光纤纤芯2与包层1的折射率差下基模的场分布，其中光纤纤芯2和包层1的的折射率均取随波长变化的三阶Sellmeier公式计算值。当光源波长为1.55mm、光纤芯径为9mm、光纤纤芯2与包层1的折射率差为0.36%时，计算得到的基模电场在光纤横截面的分布如图3
所示，此时效果较佳。
[0026]进一步优选地，各所述光纤纤芯2等间距排列且相邻两根光纤纤芯2的芯径间距为25um
±
10um。
[0027]如图4所示是光纤纤芯2中心间距25mm时，相邻光纤纤芯2基模电场的横向分布。可以通过APSS软件模拟仿真光在波导中传输时，不同间距相邻波导之间模式的耦合和功率转换。也可以通过下式计算相邻波导之间模式的耦合系数Cij：
[0028][0029]其中Ni, Nj是模式的归一化系数，ψi,ψj是两个基模的场分布。
[0030]从图4可见，对于相邻的两根光纤纤芯2中的基模电场，一根光纤的场到达另一根光纤纤芯2位置（25mm处）时，幅度已经下降至10
‑6（
‑
60dB）以下。因此，按目前光纤参数计算，四芯透镜光纤中相邻纤芯之间的耦合很小可以忽略。
[0031]本实施例的用于硅光芯片的四芯透本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种用于硅光芯片的四芯透镜光纤，其特征在于：包括包层以及位于包层内并排设置的四根光纤纤芯，各所述光纤纤芯的头部均加工有楔形透镜，且各所述楔形透镜的上切面均位于同一平面，下切面也均位于同一平面，所述楔形透镜的上切面和下切面沿四根所述光纤纤芯的中心线所在的平面上下对称设置。2.如权利要求1所述的用于硅光芯片的四芯透镜光纤，其特征在于：各所述光纤纤芯沿所述包层的直径方向排布。3.如权利要求1所述的用于硅光芯片的四芯透镜光纤，其特征在于：各所述光纤纤芯的外部均设有隔离层。4.如权利要求1所述的用于硅光芯片的四芯透镜光纤，其特征在于：所述包层的直径为125~140um。5.如权利要...

【专利技术属性】
技术研发人员：关培，宋帆，
申请(专利权)人：武汉楚星光纤应用技术有限公司，
类型：新型
国别省市：