本发明专利技术提供了一种光电探测器PD芯片与光波导芯片的集成装置，包括：光波导芯片，其中，光波导芯片上设有波导，波导的端面上设有光路转换结构，光路转换结构用于将在波导的端面上传输的光转换成垂直于光波导芯片的反射光路；PD芯片，其中，PD芯片的光敏面通过胶水倒装固定在光波导芯片上，且光敏面与反射光路对准。通过本发明专利技术，解决了PD芯片与波导混合集成结构复杂、封装工艺难度大的问题，进而达到了降低光波导芯片成本，使得光路更可靠的效果。
Integrated Device of Photodetector PD Chip and Optical Waveguide Chip
The invention provides an integrated device of a photodetector PD chip and an optical waveguide chip, including an optical waveguide chip, in which a waveguide is arranged on the optical waveguide chip, an optical path conversion structure is arranged on the end face of the waveguide, and an optical path conversion structure is used to convert the light transmitted on the end face of the waveguide into a reflection perpendicular to the optical waveguide chip. Optical path; PD chip, in which the photosensitive surface of the PD chip is fixed on the optical waveguide chip by flipping glue, and the photosensitive surface is aligned with the reflected light path. The invention solves the problems of complex structure and difficult encapsulation process of the hybrid integration of the PD chip and the waveguide, thereby reducing the cost of the optical waveguide chip and making the optical path more reliable.
【技术实现步骤摘要】
光电探测器PD芯片与光波导芯片的集成装置
本专利技术涉及通信领域，具体而言，涉及一种光电探测器PD芯片与光波导芯片的集成装置。
技术介绍
近年来，数据通信市场呈现爆发式增长，其对光模块的需求也日益苛刻。低成本、低功耗、高速率、高封装密度成为数据通信光器件的基本要求。目前主流的封装方案都是基于棱镜、透镜、滤光片等分立元件，通过复杂的光路设计和繁琐的耦合对准工艺实现光路整合输出。但是随着400G时代的到来，以透镜，滤光片为代表的空间光学封装方案几乎走到了头。400G封装尺寸并没有增加多少，但是光路集成度增加1倍，唯有集成化的封装方法才能胜任这种挑战。集成技术可以将空间光学中的复用、解复用、调制、滤波、衰减、开关等功能在单一芯片中完成，极大地减少了光路复杂度。目前集成技术主要有硅光集成和可编程逻辑控制器(ProgrammableLogicController，简称为PLC)混合集成。它们面临的最大挑战之一就是光波导与半导体激光器(LaserDiode，简称为LD)/光电二极管(PhotoDiode，简称为PD)之间的耦合。其中光波导与PD的耦合稍微容易，但仍存在一些问题。目前主要光路结构有直接耦合、光路转角耦合以及倒装贴片三种方法。直接耦合一般将PD安装在陶瓷载体上，竖起来，使其光敏面正对光波导输出光路，既可以通过视觉无源对准，也可以实时监控PD光电流，做有源对准。专利(授权公告号：CN205176331U)《一种光波分复用/解复用封装组件》中，就是采用的这种方法。光路转角耦合是将光波导输出光路转换90°，使水平光路变成垂直光路，PD安装在陶瓷基底上水平放置，PD的光敏面与光波导芯片波导转角光路对准。如专利(授权公告号：CN102981223B)《一种光波导芯片与PD阵列的耦合封装结构》中，将波导前端面加工成近45°全反射面，实现波导到PD的光路耦合。倒装贴片耦合工艺是在光波导前端面刻反射镜，并在光波导表面镀金属电极和焊料。如专利(授权公告号：CN102540365B)《一种光学集成结构及其制作方法》中，将PD倒装在无源器件衬底上，并需要在衬底上制作金属焊盘。由于PD光敏面尺寸数倍于波导尺寸，且远大于贴片机贴装精度，利用贴片机机器视即可将PD光敏面朝下，倒装放置在波导的反射光路上，实现无源对准，对准完成后用焊料将PD固定。倒装贴片耦合克服了直接耦合和光路转角耦合封装效率低，封装结构复杂的缺点，但是仍存在不足：第一：此工艺要求波导上刻蚀反射镜、镀电极和焊料，也要求PD背面有相应的对准标记和金属电极，光波导芯片成本将提高2～3倍。第二：刻蚀形成的反射镜反射光路很难达到理想状态，比如刻蚀面不平整或波导崩边，会使得光路散射增大，恶化耦合效率；第三：PD光敏面和波导之间有未填充的空隙，金属电极碎屑或者灰尘容易进入这个区域，影响可靠性。针对上述技术问题，相关技术中尚未提出有效的解决方案。
技术实现思路
本专利技术实施例提供了一种光电探测器PD芯片与光波导芯片的集成装置，以至少解决相关技术中PD芯片与波导混合集成结构复杂、封装工艺难度大的问题。根据本专利技术的一个实施例，提供了一种光电探测器PD芯片与光波导芯片的集成装置，包括：光波导芯片，其中，所述光波导芯片上设有波导，所述波导的端面上设有光路转换结构，所述光路转换结构用于将在所述波导的端面上传输的光转换成垂直于所述光波导芯片的反射光路；PD芯片，其中，所述PD芯片的光敏面通过胶水倒装固定在所述光波导芯片上，且所述光敏面与所述反射光路对准。可选地，所述波导的端面上设有光路转换结构，所述光路转换结构与所述PD芯片通过胶水对准固定；其中，所述光路转换结构用于将在所述波导中传输的光转换成垂直于所述光波导芯片的光。可选地，包括以下之一：所述胶水的折射率与所述光波导芯片的表面的折射率相同；所述胶水为紫外固化胶水；所述胶水为热固化胶水。可选地，包括以下之一：所述光路转换结构为光栅；所述光路转换结构为预定度数的全反射抛光面。可选地，所述全反射抛光面上镀有反射膜。可选地，所述光波导芯片包括以下之一：硅光芯片；阵列波导光栅芯片。可选地，所述阵列波导光栅芯片上设有多个所述波导，其中，每个所述波导的波导面与所述阵列波导光栅芯片之间成预定角度，每个所述波导的波导面上设有反射膜；多个所述波导的波导面的根部通过胶水分别对应与多个所述PD芯片的光敏面对准固定。通过本专利技术，由于采用胶水将PD芯片的光敏面固定在光波导芯片上，因此，可以解决相关技术中PD芯片与波导混合集成结构复杂、封装工艺难度大的问题，达到降低光波导芯片成本，使得光路更可靠的效果。附图说明此处所说明的附图用来提供对本专利技术的进一步理解，构成本申请的一部分，本专利技术的示意性实施例及其说明用于解释本专利技术，并不构成对本专利技术的不当限定。在附图中：图1是本实施例中的整体安装结构示意图；图2是本实施例中的光波导芯片的俯视图；图3是本实施例中的PD芯片光敏面与电极面的示意图；图4是本实施例中的胶水将对准好的PD固定后的俯视图；图5是本实施例中的装置的安装侧视图；图6是本实施例中的光波导芯片俯视图；图7是本实施例中的PD芯片光敏面与波导对准的示意图；图8是本实施例中的胶水将对准好的PD固定后的俯视图。附图标记：1-光波导芯片；12-波导；13-光波导芯片全反射端面；14-光栅；2-PD芯片；21-PD芯片光敏面；22-PD芯片电极；3-胶水。具体实施方式下文中将参考附图并结合实施例来详细说明本专利技术。需要说明的是，在不冲突的情况下，本申请中的实施例及实施例中的特征可以相互组合。需要说明的是，本专利技术的说明书和权利要求书及上述附图中的术语“第一”、“第二”等是用于区别类似的对象，而不必用于描述特定的顺序或先后次序。在本实施例中提供了一种光电探测器PD芯片与光波导芯片的集成装置，包括：光波导芯片，其中，上述光波导芯片上设有波导，波导的端面上设有光路转换结构，光路转换结构用于将在上述波导的端面上传输的光转换成垂直于上述光波导芯片的反射光路；PD芯片，其中，上述PD芯片的光敏面通过胶水倒装固定在上述光波导芯片上，且光敏面与上述反射光路对准。在本实施例中，PD芯片的光敏面是圆形的，波导的端面即光波导芯片的终点，二者都可以通过贴片机视觉识别观察到。通过贴片机实现PD芯片的光敏面与波导的端面的对准。优选的是光敏面的中心与波导的端面的重合对准。PD芯片的光敏面朝下与波导的端面光路对准，对准之后通过胶水固定，简化了封装的过程，节省了成本。光路转换结构的功能使得机器能同时看清PD光敏面和波导，为无源倒装这种高效率的耦合工艺成为可能。在一个可选的实施例中，包括以下之一：上述胶水的折射率与上述光波导芯片的表面的折射率相同；上述胶水为紫外固化胶水；上述胶水为热固化胶水。在本实施例中，胶水在PD光敏面和光波导之间的折射率匹配减少了光路反射损耗、胶水填充在光路上有效阻止了杂质对光路的污染，使得光路更稳定。克服了现有倒装技术容易受刻蚀端面质量影响，受灰尘污染的缺点。在一个可选的实施例中，包括以下之一：上述光路转换结构为光栅；光路转换结构为预定度数的全反射抛光面。在本实施例中，当光路转换结构为光栅时，光路转换结构与PD芯片的光敏面通过胶水对准固定，当光路转换结构为预定度数的全反射抛光面时，光路转换本文档来自技高网...
【技术保护点】
1.一种光电探测器PD芯片与光波导芯片的集成装置，其特征在于，包括：光波导芯片，其中，所述光波导芯片上设有波导，所述波导的端面上设有光路转换结构，所述光路转换结构用于将在所述波导的端面上传输的光转换成垂直于所述光波导芯片的反射光路；PD芯片，其中，所述PD芯片的光敏面通过胶水倒装固定在所述光波导芯片上，且所述光敏面与所述反射光路对准。
【技术特征摘要】
1.一种光电探测器PD芯片与光波导芯片的集成装置，其特征在于，包括：光波导芯片，其中，所述光波导芯片上设有波导，所述波导的端面上设有光路转换结构，所述光路转换结构用于将在所述波导的端面上传输的光转换成垂直于所述光波导芯片的反射光路；PD芯片，其中，所述PD芯片的光敏面通过胶水倒装固定在所述光波导芯片上，且所述光敏面与所述反射光路对准。2.根据权利要求1所述的装置，其特征在于，包括以下之一：所述胶水的折射率与所述光波导芯片的表面的折射率相同；所述胶水为紫外固化胶水；所述胶水为热固化胶水。3.根据权利要求1所述的装置，...
【专利技术属性】
技术研发人员：朱虎，
申请(专利权)人：中兴通讯股份有限公司，
类型：发明
国别省市：广东,44
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