波导芯层、模斑转换器、硅光器件及光通信设备制造技术

本申请提供一种波导芯层、模斑转换器、硅光器件及光通信设备。该波导芯层包括沿第一方向依次连接的第一波导区以及第二波导区；且第一波导区及第二波导区均沿第一方向延伸；第一波导区背离第二波导区的一端用于与硅光芯片连接，第二波导区背离第一波导区的一端用于与光纤连接；第一波导区沿第二方向的尺寸从背离第二波导区的一端向靠近第二波导区的一端增大；第二波导区的折射率从靠近第一波导区的一端向背离第一波导区的一端减小，使得光经过第一波导区及第二波导区可以由小模斑变换为与光纤匹配的大模斑，保证波导芯层与硅光芯片精确对接，提高了硅光器件及光通信设备的通道均匀性；并且波导芯层可以直接加工成型，无需熔接，制造成本低。

Waveguide Core Layer, Mode Spot Converter, Silicon Optical Device and Optical Communication Equipment

The application provides a waveguide core layer, a mode spot converter, a silicon optical device and an optical communication device. The waveguide core layer includes the first waveguide region and the second waveguide region connected in turn along the first direction; the first waveguide region and the second waveguide region extend along the first direction; one end of the first waveguide region deviating from the second waveguide region is used to connect with the silicon optical chip; the other end of the second waveguide region deviating from the first waveguide region is used to connect with the optical fiber; the size of the first waveguide region deviates from the second direction. The refractive index of the second waveguide region decreases from one end near the first waveguide region to one end away from the first waveguide region, so that light passing through the first waveguide region and the second waveguide region can be transformed from small mode spot to large mode spot matching with the optical fiber, which ensures that the waveguide core layer is accurately docked with the silicon optical chip, and improves the silicon optical devices and optical communication. Channel uniformity of communication equipment; and waveguide core can be directly processed and formed, without welding, and the manufacturing cost is low.

【技术实现步骤摘要】
波导芯层、模斑转换器、硅光器件及光通信设备
本申请涉及光通信
，尤其涉及一种波导芯层、模斑转换器、硅光器件及光通信设备。
技术介绍
随着通信技术的发展，硅光芯片在光纤通信
中的应用也越来越广范。由于硅光芯片的模斑尺寸较小，而光纤的模斑尺寸较大，导致硅光芯片与光纤之间因模斑大小不匹配而无法直接实现连接，因此，如何实现基于硅光芯片的收发模块与基于光纤的传输链路之间的有效耦合逐渐成为研究的热点。目前，为了保证光纤与硅光芯片的准确对接，光纤架设在V型槽中,使得光纤的中心可以正对硅光芯片的接口，然后在光纤的端部熔接一段高折射率差的小模斑光纤，然后将小模斑光纤连接到硅光芯片上，通过小模斑光纤实现硅光芯片的模斑与光纤模斑的过渡。但是，由于光纤及小模斑光纤的芯径不匹配，熔接工艺复杂且成本较高，另外，熔接后的小模斑光纤也需要架设在V型槽中，由于V型槽的结构容差直接影响小模斑光纤芯径的位置，使得小模斑光纤与硅光芯片对接后存在光损耗且通道均匀性差。
技术实现思路
本申请实施例提供一种波导芯层、模斑转换器、硅光器件及光通信设备，已解决目前熔接小模斑光纤的方式成本高且与硅光芯片对接后光损耗大、通道均匀性差的问题。本申请实施例提供一种波导芯层，包括：沿第一方向依次连接的第一波导区以及第二波导区；且所述第一波导区及所述第二波导区均沿所述第一方向延伸；所述第一波导区背离所述第二波导区的一端用于与硅光芯片连接，所述第二波导区背离所述第一波导区的一端用于与光纤连接；所述第一波导区沿第二方向的尺寸从背离所述第二波导区的一端向靠近所述第二波导区的一端增大；所述第二波导区的折射率从靠近所述第一波导区的一端向背离所述第一波导区的一端减小；其中，所述第二方向与所述第一方向垂直，可以实现波导芯层与硅光芯片的精确对接，减少了通信时的光损耗，提高了硅光器件及光通信设备的通道均匀性；另外，由于波导芯层无需熔接到光纤上，可以减低制造成本。如上所述的波导芯层，其中，所述第一波导区靠近所述第二波导区的一端具有第一截面；所述第二波导区靠近所述第一波导区的一端具有第二截面；所述第一截面与所述第二截面平行，且所述第一截面与所述第一方向垂直设置；所述第一截面沿所述第一方向在所述第二截面上的投影与所述第二截面重合，使得第一截面和第二截面实现完全对接，减少光从第一波导区进入第二波导区时的损耗。如上所述的波导芯层，其中，所述第二波导区的任意位置沿所述第二方向的尺寸都相等，从而方便加工，降低制造成本。如上所述的波导芯层，其中，所述第一波导区沿第三方向的尺寸与所述第二波导区沿所述第三方向的尺寸相等，其中，所述第三方向与所述第二方向垂直，且所述第三方向还与所述第一方向垂直，加工简单，成本低。如上所述的波导芯层，其中，所述第一波导区背离所述第二波导区的一端具有第三截面，所述第一截面沿所述第二方向的尺寸是所述第三截面沿所述第二方向的尺寸的2-5倍，保证模斑在第二方向上的扩大效果可以接近光纤的模斑在第二方向上的尺寸。如上所述的波导芯层，其中，所述第二波导区包括：沿所述第一方向从所述第二波导区的一端延伸至另一端的第一实心波导部；所述第一实心波导部靠近所述第一波导区的一端具有所述第二截面；所述第一实心波导部的折射率由靠近所述第一波导区的一端向背离所述第一波导区的一端减小，使得经过波导芯层后的模斑可以与光纤的模斑匹配，实现通信，且通道均匀性好。如上所述的波导芯层，其中，所述第二波导区包括沿所述第一方向间隔设置的多个第二实心波导部，多个所述第二实心波导部中靠近所述第一波导区的一个所述第二实心波导部具有所述第二截面，且所述第二截面位于所述第二实心波导部靠近所述第一波导区的一端，使得经过波导芯层后的模斑可以与光纤的模斑匹配，实现通信，且通道均匀性好。如上所述的波导芯层，其中，任意相邻两个所述第二实心波导部之间的距离均不相等，从而方便加工多个第二实心波导部。如上所述的波导芯层，其中，相邻两个所述第二实心波导部之间的距离由靠近所述第一波导区的一端向背离所述第一波导区的一端增大，扩斑效果好，并可以减小第二波导区的沿第一方向的长度尺寸。如上所述的波导芯层，其中，所述第一波导区包括：沿所述第一方向从所述第一波导区的一端延伸至另一端的第三实心波导部，从而方便加工第一波导区。如上所述的波导芯层，其中，所述第一波导区包括：沿所述第一方向依次设置的第一子波导区和第二子波导区；所述第二子波导区背离所述第一子波导区的一端与所述第二波导区连接；所述第一子波导区包括：沿所述第一方向从所述第一子波导区的一端延伸至另一端的第一实心子波导部；所述第二子波导区包括沿所述第一方向间隔设置的多个第二实心子波导部，当光经过第二子波导区后，其模斑不仅可以在第二方向上进一步扩大，同时，模斑在第三方向上也有所扩大，因此，光经过第二波导区后模斑所需要扩大的尺寸变小，进而可以缩短第二波导区沿第一方向的长度，进而缩小整个波导芯层的尺寸。如上所述的波导芯层，其中，任意相邻两个所述第二实心子波导部之间的距离不相等，从而方便加工多个第二实心子波导部。如上所述的波导芯层，其中，相邻两个所述第二实心子波导部之间的距离由靠近所述第一实心子波导部的一端向背离所述第一实心子波导部的一端增大，扩斑效果好，并可以进一步减小第二波导区的沿第一方向的长度尺寸。如上所述的波导芯层，其中，所述波导芯层还包括第三波导区，所述第一波导区通过所述第三波导区与所述硅光芯片连接；以垂直于所述第三波导区延伸方向的平面为横截面，所述第三波导区任意位置的所述横截面形状都相同，光在第三波导区中可以由不稳定状态变为稳定状态，保证了信号传输的稳定性。如上所述的波导芯层，其中，所述第三波导区靠近所述第一波导区的一端具有第四截面；所述第四截面与所述第三截面平行，且所述第三截面与所述第一方向垂直设置；所述第三截面沿所述第一方向在所述第四截面上的投影与所述第四截面重合，加工方便，成本低，减小光穿过第三截面和第四截面的损耗小。如上所述的波导芯层，其中，所述第三波导区的延伸方向与所述第一方向重合，可以准确实现单根光纤与硅光芯片的对接。如上所述的波导芯层，其中，所述第三波导区的延伸方向为曲线方向，可以准确实现光纤阵列与硅光芯片的多个接口对接。本申请实施例提供一种模斑转换器，包括：衬底层、覆盖层以及所述的波导芯层；所述波导芯层及所述覆盖层设置在所述衬底层上，且所述覆盖层包覆所述波导芯层，可以起到保护和支撑波导芯层的作用，并且方便安装，提高了模斑转换器的通道均匀性。如上所述的模斑转换器，其中，所述波导芯层的数量为多个，多个所述波导芯层沿所述第二方向间隔设置在所述衬底层上，从而可以实现光纤阵列与硅光芯片的对接。本申请实施例提供一种硅光器件，包括硅光芯片、光纤以及所述的模斑转换器；所述模斑转换器连接在所述硅光芯片与所述光纤之间，能够实现光通信，且通道均匀性好。如上所述的硅光器件，其中，所述硅光芯片包括基板以及设置于所述基板上的硅光芯片本体，所述硅光芯片本体与所述模斑转换器的所述波导芯层连接，使得硅光芯片本体可以形成在基板上，从而方便制造。如上所述的硅光器件，其中，所述硅光器件还包括盖板，所述盖板包括第一连接面和与所述第一连接面连接的第二连接面，所述第一连接面与所述第二连接面相互垂直，且所述第一连接本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种波导芯层，其特征在于，包括：沿第一方向依次连接的第一波导区以及第二波导区；且所述第一波导区及所述第二波导区均沿所述第一方向延伸；所述第一波导区背离所述第二波导区的一端用于与硅光芯片连接，所述第二波导区背离所述第一波导区的一端用于与光纤连接；所述第一波导区沿第二方向的尺寸从背离所述第二波导区的一端向靠近所述第二波导区的一端增大；所述第二波导区的折射率从靠近所述第一波导区的一端向背离所述第一波导区的一端减小；其中，所述第二方向与所述第一方向垂直。

【技术特征摘要】
1.一种波导芯层，其特征在于，包括：沿第一方向依次连接的第一波导区以及第二波导区；且所述第一波导区及所述第二波导区均沿所述第一方向延伸；所述第一波导区背离所述第二波导区的一端用于与硅光芯片连接，所述第二波导区背离所述第一波导区的一端用于与光纤连接；所述第一波导区沿第二方向的尺寸从背离所述第二波导区的一端向靠近所述第二波导区的一端增大；所述第二波导区的折射率从靠近所述第一波导区的一端向背离所述第一波导区的一端减小；其中，所述第二方向与所述第一方向垂直。2.根据权利要求1所述的波导芯层，其特征在于，所述第一波导区靠近所述第二波导区的一端具有第一截面；所述第二波导区靠近所述第一波导区的一端具有第二截面；所述第一截面与所述第二截面平行，且所述第一截面与所述第一方向垂直设置；所述第一截面沿所述第一方向在所述第二截面上的投影与所述第二截面重合。3.根据权利要求2所述的波导芯层，其特征在于，所述第二波导区的任意位置沿所述第二方向的尺寸都相等。4.根据权利要求3所述的波导芯层，其特征在于，所述第一波导区沿第三方向的尺寸与所述第二波导区沿所述第三方向的尺寸相等，其中，所述第三方向与所述第二方向垂直，且所述第三方向还与所述第一方向垂直。5.根据权利要求4所述的波导芯层，其特征在于，所述第一波导区背离所述第二波导区的一端具有第三截面，所述第一截面沿所述第二方向的尺寸是所述第三截面沿所述第二方向的尺寸的2-5倍。6.根据权利要求2-5任一项所述的波导芯层，其特征在于，所述第二波导区包括：沿所述第一方向从所述第二波导区的一端延伸至另一端的第一实心波导部；所述第一实心波导部靠近所述第一波导区的一端具有所述第二截面；所述第一实心波导部的折射率由靠近所述第一波导区的一端向背离所述第一波导区的一端减小。7.根据权利要求2-5任一项所述的波导芯层，其特征在于，所述第二波导区包括沿所述第一方向间隔设置的多个第二实心波导部，多个所述第二实心波导部中靠近所述第一波导区的一个所述第二实心波导部具有所述第二截面，且所述第二截面位于所述第二实心波导部靠近所述第一波导区的一端。8.根据权利要求7所述的波导芯层，其特征在于，任意相邻两个所述第二实心波导部之间的距离均不相等。9.根据权利要求8所述的波导芯层，其特征在于，相邻两个所述第二实心波导部之间的距离由靠近所述第一波导区的一端向背离所述第一波导区的一端增大。10.根据权利要求1-9任一项所述的波导芯层，其特征在于，所述第一波导区包括：沿所述第一方向从所述第一波导区的一端延伸至另一端的第三实心波...

【专利技术属性】
技术研发人员：王谦，吴文鹏，曾金林，
申请(专利权)人：华为技术有限公司，
类型：发明
国别省市：广东,44