一种芯片耦合器件及芯片耦合方法技术

本发明专利技术涉及一种芯片耦合器件及芯片耦合方法，芯片耦合器件包括基板和贴合于基板上的芯片；芯片包括硅波导和与波导前端连接的模斑转换器；模斑转换器的前端设置有V型沟槽；V型沟槽包括面积相同的第一空隙端面和第二空隙端面；第一空隙端面与模斑转换器的端面相对应，且第一空隙端面与模斑转换器的端面之间具有耦合空隙；耦合空隙在V型沟槽延伸方向的宽度满足预设值，耦合空隙的面积大于模斑转换器的端面面积；第二空隙端面与芯片的对应端面对齐；耦合器件还包括光纤，且将光纤放入V型沟槽后，光纤的端面中心与模斑转换器的端面中心在V型沟槽的延伸方向吻合。本发明专利技术可以提高耦合效率。

【技术实现步骤摘要】
一种芯片耦合器件及芯片耦合方法
本专利技术涉及光学领域，特别是涉及一种芯片耦合器件及芯片耦合方法。
技术介绍
硅光模块的光引擎封装技术一直以来都是硅光子技术应用的一个难点和重点。目前较为成熟的封装方式有两种：第一种是基于光栅耦合器的垂直耦合，利用“90°弯折光纤阵列”与光栅耦合器进行耦合。这种方式的缺点是耦合损耗较大，且“90°弯折光纤阵列”成本较高；第二种是基于模斑转换器的端面耦合，利用水平光纤阵列与模斑转换器进行耦合。这种方式的优点是耦合损耗较小，水平光纤阵列成本较低，但耦合精度要求较高，有源耦合较为复杂。因此，目前普遍存在硅光传统方案中进行有源耦合的效率低下、耦合工艺复杂的问题。
技术实现思路
基于此，有必要针对目前有源耦合效率低下和工艺复杂的问题，提供一种芯片耦合器件及耦合方法。一种芯片耦合器件，包括基板和贴合于所述基板上的芯片；所述芯片包括硅波导和与所述波导前端连接的模斑转换器；所述模斑转换器的前端设置有V型沟槽；所述V型沟槽包括面积相同的第一空隙端面和第二空隙端面；所述第一空隙端面与所述模斑转换器的端面相对应，且所述第一空隙端面与所述模斑转换器的端面之间具有耦合空隙；所述耦合空隙在所述V型沟槽延伸方向的宽度满足预设值，所述耦合空隙的面积大于所述模斑转换器的端面面积；所述第二空隙端面与所述芯片的对应端面对齐；所述耦合器件还包括光纤，且将所述光纤放入所述V型沟槽后，所述光纤的端面中心与所述模斑转换器的端面中心在所述V型沟槽的延伸方向吻合。优选的，所述预设值在0至50um之间。优选的，所述芯片包括接收芯片和发射芯片，所述光纤包括发射光纤和接收光纤，所述发射光纤通过所述V型沟槽与所述发射芯片耦合，所述接收光纤通过V型沟槽与所述接收芯片耦合。优选的，所述发射光纤和接收光纤均具有4根光纤，且所述4根光纤分别通过对应的V型沟槽以及耦合间隙与所述接收芯片和发射芯片中模斑转换器的对应端面耦合。优选的，所述V型沟槽的两个槽面与芯片上表面之间的夹角在40度与60度之间。优选的，所述芯片耦合器件还包括第一盖板和第二盖板；所述第一盖板的下侧贴合于所述基板上，所述第一盖板的上侧设置有放置所述光纤的所述V型沟槽；所述第二盖板用于与贴合于所述第一盖板的上侧以固定所述光纤。一种芯片的耦合方法，所述方法包括：基于与所述芯片耦合的光纤的端面的尺寸，在所述芯片的模斑转换器前端刻蚀V型沟槽，所述V型沟槽包括面积相同的第一空隙端面和第二空隙端面，所述第一空隙端面与所述模斑转换器的端面相对应，且所述第一空隙端面与所述模斑转换器的端面之间具有耦合空隙，所述耦合空隙在所述V型沟槽延伸方向的宽度满足预设值，所述耦合空隙的面积大于所述模斑转换器的端面面积，所述第二空隙端面与所述芯片的对应端面对齐；将所述芯片贴合于基板上的第一预设位置；提供第一盖板和第二盖板，并在所述第一盖板上刻蚀所述V型沟槽后，将所述第一盖板贴合于所述基板上的第二预设位置，所述第二预设位置与所述第一预设位置相对；将光纤前部去除涂覆层留下纤芯后放入所述第一盖板上的V型沟槽，并将所述第二盖板放置在所述第一盖板上固定光纤；将延伸出所述第一盖板上的V型沟槽的光纤放入所述芯片中的V型沟槽，使所述纤芯的端面与所述第一空隙端面对齐；在所述耦合间隙中注满光学胶，使所述模斑转换器前端与所述光纤的端面通信耦合。优选的，将延伸出所述第一盖板上的V型沟槽的光纤放入所述芯片中的V型沟槽之后，所述方法还包括：将所述光纤的端面中心与所述模斑转换器的端面中心在所述V型沟槽的延伸方向吻合。本专利技术中，所述芯片包括硅波导和与所述波导前端连接的模斑转换器；所述模斑转换器的前端设置有V型沟槽；所述V型沟槽包括面积相同的第一空隙端面和第二空隙端面；所述第一空隙端面与所述模斑转换器的端面相对应，且所述第一空隙端面与所述模斑转换器的端面之间具有耦合空隙；所述耦合空隙在所述V型沟槽延伸方向的宽度满足预设值，所述耦合空隙的面积大于所述模斑转换器的端面面积；所述第二空隙端面与所述芯片的对应端面对齐；所述耦合器件还包括光纤，且将所述光纤放入所述V型沟槽后，所述光纤的端面中心与所述模斑转换器的端面中心在所述V型沟槽的延伸方向吻合；由此，本专利技术在将光纤与芯片耦合时，可以直接将光纤固定于芯片中的V型沟槽中，从而使光纤的纤芯端面与模斑转换器的端面直接对齐，然后可以直接在耦合间隙与V型槽中填充光学胶，使光纤端面与模斑转换器的端面完全通信耦合，由此，本专利技术通过V型沟槽可以提升光纤与芯片的耦合效率，通过耦合间隙可以方便填充光学胶，快速使芯片与光纤完成通信耦合。附图说明图1为芯片耦合器件的结构图；图2为图1中V型沟槽的结构图；图3为芯片耦合器件的侧视图；图4为纤芯端面与模斑转换器端面的耦合示意图；图5为发射与接收芯片集成在一个硅光芯片上；图6为一根光纤的端面与模斑转换器端面对齐后的放大示意图。具体实施方式为了使本专利技术的目的、技术方案及优点更加清楚明白，以下结合附图及实施例，对本专利技术进行进一步详细说明。应当理解，此处所描述的具体实施例仅仅用以解释本专利技术，并不用于限定本专利技术。图1为芯片耦合器件的结构图。如图1所示，该芯片耦合器件包括基板1和贴合于基板1上的芯片3；芯片3包括硅波导和与波导前端连接的模斑转换器；模斑转换器的前端设置有V型沟槽7；V型沟槽7包括面积相同的第一空隙端面和第二空隙端面；第一空隙端面与模斑转换器的端面相对应，且第一空隙端面与模斑转换器的端面之间具有耦合空隙；耦合空隙在V型沟槽延伸方向的宽度满足预设值，耦合空隙的面积大于模斑转换器的端面面积；第二空隙端面与芯片的对应端面对齐；耦合器件还包括光纤，且将光纤放入V型沟槽后，光纤的端面中心与模斑转换器的端面中心在V型沟槽的延伸方向吻合。本专利技术中，所述芯片包括硅波导和与所述波导前端连接的模斑转换器；所述模斑转换器的前端设置有V型沟槽；所述V型沟槽包括面积相同的第一空隙端面和第二空隙端面；所述第一空隙端面与所述模斑转换器的端面相对应，且所述第一空隙端面与所述模斑转换器的端面之间具有耦合空隙；所述耦合空隙在所述V型沟槽延伸方向的宽度满足预设值，所述耦合空隙的面积大于所述模斑转换器的端面面积；所述第二空隙端面与所述芯片的对应端面对齐；所述耦合器件还包括光纤，且将所述光纤放入所述V型沟槽后，所述光纤的端面中心与所述模斑转换器的端面中心在所述V型沟槽的延伸方向吻合；由此，本专利技术在将光纤与芯片耦合时，可以直接将光纤固定于芯片中的V型沟槽中，从而使光纤的纤芯端面与模斑转换器的端面直接对齐，然后可以直接在耦合间隙与V型槽中填充光学胶，使光纤端面与模斑转换器的端面完全通信耦合，由此，本专利技术通过V型沟槽可以提升光纤与芯片的耦合效率，通过耦合间隙可以方便填充光学胶，快速使芯片与光纤完成通信耦合。芯片可以为硅光芯片，其硅波导前端为模斑转换器，模斑转换器的前端对应刻蚀V型沟槽，V型沟槽的外形尺寸、宽度等进行计算并精密加工，保证光纤放置在V型沟槽中并与槽壁相切后，纤芯端面和模斑转换器的端面坐标始终对齐。本实施例中，芯片耦合器件还可以包括激光器、调制器、TIA及其他元器件，本实施例不再详细说明，可以理解，这些元件可以用于实现本专利技术，但并不用于限定本实施例的具体方案。在实际应用中，硅光芯片可以是发射芯片与接收芯片分本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种芯片耦合器件，其特征在于，包括基板和贴合于所述基板上的芯片；所述芯片包括硅波导和与所述波导前端连接的模斑转换器；所述模斑转换器的前端设置有V型沟槽；所述V型沟槽包括面积相同的第一空隙端面和第二空隙端面；所述第一空隙端面与所述模斑转换器的端面相对应，且所述第一空隙端面与所述模斑转换器的端面之间具有耦合空隙；所述耦合空隙在所述V型沟槽延伸方向的宽度满足预设值，所述耦合空隙的面积大于所述模斑转换器的端面面积；所述第二空隙端面与所述芯片的对应端面对齐；所述耦合器件还包括光纤，且将所述光纤放入所述V型沟槽后，所述光纤的端面中心与所述模斑转换器的端面中心在所述V型沟槽的延伸方向吻合。

【技术特征摘要】
1.一种芯片耦合器件，其特征在于，包括基板和贴合于所述基板上的芯片；所述芯片包括硅波导和与所述波导前端连接的模斑转换器；所述模斑转换器的前端设置有V型沟槽；所述V型沟槽包括面积相同的第一空隙端面和第二空隙端面；所述第一空隙端面与所述模斑转换器的端面相对应，且所述第一空隙端面与所述模斑转换器的端面之间具有耦合空隙；所述耦合空隙在所述V型沟槽延伸方向的宽度满足预设值，所述耦合空隙的面积大于所述模斑转换器的端面面积；所述第二空隙端面与所述芯片的对应端面对齐；所述耦合器件还包括光纤，且将所述光纤放入所述V型沟槽后，所述光纤的端面中心与所述模斑转换器的端面中心在所述V型沟槽的延伸方向吻合。2.根据权利要求1所述的芯片耦合器件，其特征在于，所述预设值在0至50um之间。3.根据权利要求1所述的芯片耦合器件，其特征在于，所述芯片包括接收芯片和发射芯片，所述光纤包括发射光纤和接收光纤，所述发射光纤通过所述V型沟槽与所述发射芯片耦合，所述接收光纤通过V型沟槽与所述接收芯片耦合。4.根据权利要求3所述的芯片耦合器件，其特征在于，所述发射光纤和接收光纤均具有4根光纤，且所述4根光纤分别通过对应的V型沟槽以及耦合间隙与所述接收芯片和发射芯片中模斑转换器的对应端面耦合。5.根据权利要求1所述的芯片耦合器件，其特征在于，所述V型沟槽的两个槽面与所述芯片上表面之间的夹角在40度与60度之间。6.根据权利要求1所述的芯片耦合器件，其特征在于，所述芯片耦合器件还包括第一盖...

【专利技术属性】
技术研发人员：朱宇，王洁，
申请(专利权)人：江苏亨通光网科技有限公司，亨通洛克利科技有限公司，
类型：发明
国别省市：江苏,32