光检测器与解复用器输出的直接光耦合技术及使用该技术的光收发器制造技术

公开了一种光收发器中使用的阵列波导光栅装置，这种阵列波导光栅装置可将光信号解复用为N个信道波长。阵列波导光栅装置可包括阵列波导光栅芯片，阵列波导光栅芯片提供平面光波电路以解复用信道波长且将其发射至输出波导内。阵列波导光栅芯片的区域可以是锥形，使得通过输出波长传输的光线遇到锥形区域的倾斜表面并且朝阵列波导光栅芯片的输出接口区域反射。因此，检测器装置与阵列波导光栅芯片的输出接口区域直接光耦合，并且可避免通过光线阵列或其他中间装置耦合阵列波导光栅的输出到检测器的其他方式所引入的插入损耗。

Direct Optical Coupling Technology of Optical Detector and Demultiplexer Output and Optical Transceiver Using this Technology

An array waveguide grating device used in an optical transceiver is disclosed. The array waveguide grating device can demultiplex optical signals into N channel wavelengths. The arrayed waveguide grating device may include an arrayed waveguide grating chip, which provides a planar light wave circuit to demultiplex the channel wavelength and transmit it to the output waveguide. The area of arrayed waveguide grating chip can be tapered, so that the light transmitted through the output wavelength meets the inclined surface of the tapered area and reflects to the output interface area of the arrayed waveguide grating chip. Therefore, the detector device and the output interface area of the array waveguide grating chip are directly optically coupled, and the insertion loss introduced by other ways of coupling the output of the array waveguide grating to the detector through the ray array or other intermediate devices can be avoided.

【技术实现步骤摘要】
【国外来华专利技术】光检测器与解复用器输出的直接光耦合技术及使用该技术的光收发器
本公开是关于光收发器模块，特别是关于光检测器与光解复用器输出的直接光耦合以减少光纤使用和插入损耗。
技术介绍
光收发器用于针对各种应用发送与接收光信号，这些应用包括不限于互联网数据中心、有线电视宽带以及光纤到屋(fibertothehome；FTTH)应用。举例而言，与在铜电缆上的传输相比，光收发器在长距离上提供更高的速度和带宽。举例而言，在维持光学效率(功率)、热管理、插入损耗和制造产量方面，为了实现较低成本在较小的光收发器模块中提供更高的速度的期望已经带来了挑战。为了发送和接收光信号，光收发器可包括一或多个光发射次组件(transmitteropticalsubassembly；TOSA)和光接收次组件(receiveropticalsubassembly；ROSA)。随着信道密度变成光收发器的一个日益重要的方面，在保持标称收发器性能的同时规模缩小的能力提出了许多重要的挑战。
技术实现思路
一方面公开了阵列波导光栅芯片。阵列波导光栅(arrayedwaveguidegrating；AWG)芯片包括第一端、基板、平面光波电路、多个输出波导以及锥形区域。第一端用于耦合至光耦合插座以接收包括多个信道波长的光信号。平面光波电路被放置於此基板上，平面光波电路与第一端耦合且被配置为解复用多个信道波长的每一信道波长。多个输出波导耦合至平面光波电路，输出波导的每一个被配置为接收与平面光波电路发送的相关解复用信道波长对应的光线并且沿朝AWG芯片的第二端方向延伸的光程提供光线。AWG芯片的第二端处放置的锥形区域被配置为接收通过多个输出波导的光线并且将其朝AWG芯片的暴露输出接口区域的方向反射。此暴露输出接口区域将从位于此基板同侧上的阵列波导光栅芯片接收的光线发射，并未将接收的光线传递穿透基板。另一方面，公开了一种光收发器模块。光收发器模块包括收发器外壳、多信道光接收次组件、检测器装置的阵列以及多信道光发射次组件。多信道光接收次组件位于收发器外壳中并且包括阵列波导光栅芯片，AWG芯片包括第一端、平面光波电路、多个输出波导以及锥形区域。第一端用于与光耦合插座耦合以接收包括多个信道波长的光信号。用于耦合至光耦合插座的第一端包括一倾斜表面以降低被发射至AWG芯片内的光信号的背向反射。与第一端耦合的平面光波电路被配置为解复用多个信道波长的每一信道波长，多个输出波导耦合于平面光波电路，每一输出波导被配置为接收平面光波电路发送的相关解复用信道波长所对应的光线并且沿朝AWG芯片的第二端方向延伸的光程提供光线。AWG芯片的第二端处放置的锥形区域被配置为通过多个输出波导接收光线并且将其朝AWG芯片的输出接口区域的方向反射。检测器装置的阵列被放置为邻接AWG芯片的输出接口区域。多信道光发射次组件包括位于收发器外壳中的至少一个激光器封装，用于以不同的信道波长发送光信号。再一方面，公开了一种阵列波导光栅的形成方法。这种方法包括在基板上沉积包层和纤芯材料的顺序层以形成平面光波电路，移除基板的一部分以暴露平面光波电路的输出接口区域，以及移除平面光波电路的一部分以提供接近平面光波电路的输出接口区域的锥形区域。附图说明：图1是示例性阵列波导光栅(arrayedwaveguidegrating；AWG)装置的示意图。图2是输出与光纤阵列耦合的图1的阵列波导光栅装置的透视图。图3表示包括多信道光发射次组件和多信道光接收次组件的光收发器模块的实施例。图4是依照本公开实施例的具有多信道光发射次组件配置和包括直接耦合阵列波导光栅装置的多信道光接收次组件的小型(smallform-factor；SFF)示例性可插拔收发器的透视图。图5A表示依照本公开实施例的图4的阵列波导光栅装置的侧面图。图5B表示依照本公开实施例的沿线A-A的图5A的阵列波导光栅装置的剖面图。图6表示依照本公开实施例的图4的阵列波导光栅装置的俯视图。图7表示依照本公开实施例的沿线B-B的图6的阵列波导光栅装置的放大细节图。图8表示依照本公开实施例的图4的阵列波导光栅装置的直接耦合端的放大示意图。图9表示依照本公开实施例的图4的阵列波导光栅装置的直接耦合端的透视图。具体实施方式下面结合附图，并结合实施例对本专利技术做进一步的说明。实施例：如上所述，光收发器可包括光接收次组件(ROSA)，光接收次组件被配置为通过公共光纤接收多个信道波长并对其解复用，用于检测、放大和转换目的。光接收次组件的一些方法包括使用阵列波导光栅(AWG)，阵列波导光栅基于识别彼此线性干涉的不同波长的光波的一些基本光学原理进行操作。这些基本原理在波分复用(WavelengthDivisionMultiplexing；WDM)信号中证实自己，波分复用信号允许通过单根光纤载送多个信道波长，并且信道之间的串扰可忽略不计。阵列波导光栅可复用且解复用WDM信号。图1表示被配置为复用/解复用WDM信号的示例性阵列波导光栅装置100。AWG装置100可以是使用平面光波电路(planarlightwavecircuit；PLC)技术制造的基于二氧化硅的AWG装置，平面光波电路技术与用于生产集成电路的半导体工艺相似并且可包括在基板比如硅上沉积掺杂和未掺杂的二氧化硅层。AWG装置100包括输入耦合区域102和输出耦合区域104。输入耦合区域102耦合于光纤101、AWG芯片区域103或者用于解复用信道波长的电路。输出耦合区域104用于与光纤阵列106耦合，每一光纤106-1至106-4被配置为接收不同的信道波长。AWG芯片区域103包括波导107的阵列(也被称为相位阵列)以及两个耦合器109和111。输入波导例如波导105将由多个波长λ1–λn组成的光信号载送至第一输入耦合器109内，然后在波导阵列中分配光。接下来，光通过波导107的阵列传播至第二输出耦合器111。选择每一波导107的长度，使得邻接波导(dL)之间的光程长度差等于解复用器的中心波长λc的整数倍。当光在输出耦合器111中混合时，阵列波导107的线性增加长度将导致干涉和衍射。因此，每一波长聚焦到N个输出波导106-1至106-N的仅仅其中之一，N个输出波导106-1至106-N也被称为输出信道。图1所示的特定配置是1x4PLC导解复用器(或者分路器)，但是根据本公开，其他的信道配置例如1x8、1x16、2x8、2x16等应该是显而易见的。PLC式解复用器在操作温度的范围内可提供相对低的插入损耗、低偏振相关损耗(polarizationdependentloss；PDL)和功能。图2表示AWG装置100的一个示例性封装。如图所示，AWG装置100包括与光纤阵列106耦合的输出耦合区域104，光纤阵列106与检测器装置比如光电二极管(图未示)耦合。使用时，通过输入光纤101接收复用的光信号(例如，波分复用)，以及通过例如AWG电路103的波导107将其划分为分离的信道波长。然后，AWG装置100将分离的信道波长发射(launch)到光纤阵列106的各个光纤106-1至106-N内。基于例如光纤101和输入耦合区域102之间的光耦合，以及凭借AWG电路103本身，AWG装置100可引入大约3到7db的插入损耗。在输出端，基本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种阵列波导光栅芯片，包括：一第一端，用于耦合至一光耦合插座，以接收包括多个信道波长的一光信号；一平面光波电路，耦合于该第一端，被配置为解复用所述多个信道波长的每一信道波长；多个输出波导，耦合于该平面光波电路，所述多个输出波导的每一个被配置为接收该平面光波电路发射的相关解复用信道波长所对应的光线，并且沿朝该阵列波导光栅芯片的一第二端延伸的一第一光程提供该光线；以及一锥形区域，被放置于该阵列波导光栅芯片的该第二端，被配置为接收通过所述多个输出波导的光线，并且将其朝该阵列波导光栅芯片的一输出接口区域反射。

【技术特征摘要】
【国外来华专利技术】2016.04.25 US 15/137,8231.一种阵列波导光栅芯片，包括：一第一端，用于耦合至一光耦合插座，以接收包括多个信道波长的一光信号；一平面光波电路，耦合于该第一端，被配置为解复用所述多个信道波长的每一信道波长；多个输出波导，耦合于该平面光波电路，所述多个输出波导的每一个被配置为接收该平面光波电路发射的相关解复用信道波长所对应的光线，并且沿朝该阵列波导光栅芯片的一第二端延伸的一第一光程提供该光线；以及一锥形区域，被放置于该阵列波导光栅芯片的该第二端，被配置为接收通过所述多个输出波导的光线，并且将其朝该阵列波导光栅芯片的一输出接口区域反射。2.如权利要求1所述的阵列波导光栅芯片，其中该输出接口区域被配置为沿一第二光程将通过所述多个输出波导接收的反射光线传递出该阵列波导光栅芯片，该第二光程实际上与该第一光程正交。3.如权利要求1所述的阵列波导光栅芯片，其中该阵列波导光栅芯片定义从该第一端向该第二端纵向延伸的多个侧壁，以及其中该第二端的该锥形区域定义一倾斜表面，该倾斜表面从所述多个侧壁的一第一侧壁向所述多个侧壁的一第二侧壁延伸。4.如权利要求3所述的阵列波导光栅芯片，其中该倾斜表面具有相对于该输出接口区域约41至45度的一内角。5.如权利要求3所述的阵列波导光栅芯片，其中所述多个波导的每一个包括一纤芯材料，以及其中一包层材料被放置于该纤芯材料上，该纤芯材料定义该阵列波导光栅芯片的所述多个侧壁的至少一部分。6.如权利要求5所述的阵列波导光栅芯片，其中所述多个输出波导的每一个的该纤芯材料具有一第一折射率，该锥形区域外部和邻接的一介质具有一第二折射率，该第一折射率大于该第二折射率。7.如权利要求5所述的阵列波导光栅芯片，其中所述多个输出波导的每一个的该纤芯材料提供该倾斜表面的一部分，以及其中该倾斜表面被配置为基于该倾斜表面的至少一内角反射光线。8.如权利要求5所述的阵列波导光栅芯片，其中该纤芯材料包括具有约1.45至1.50折射率的掺杂二氧化硅。9.如权利要求6所述的阵列波导光栅芯片，其中外部的该介质包括具有约1.0折射率的一材料。10.如权利要求1所述的阵列波导光栅芯片，其中该阵列波导光栅芯片被配置为1xN解复用装置，由此单个光输入信号被解复用为N个不同的信道波长。11.如权利要求1所述的阵列波导光栅芯片，其中该阵列波导光栅芯片被实施于一阵列波导光栅装置封装中。12.一种光收发器模块，包括：一收...

【专利技术属性】
技术研发人员：何宜龙，缪正宇，李秦，
申请(专利权)人：祥茂光电科技股份有限公司，
类型：发明
国别省市：美国,US