一种光纤FA结构及高回损光接收器件制造技术

本发明专利技术提供了一种光纤FA结构及高回损光接收器件，该光纤FA结构包括二氧化硅基板、玻璃盖板和光纤，二氧化硅基板上表面具有V型槽，且二氧化硅基板的一端面具有全反射斜面，该全反射斜面的倾斜角α为41±0.5°，光纤置于V型槽内，玻璃盖板覆盖部分光纤。该光接收器件包括光纤FA结构，光电探测器以及接收组件，光电探测器包括光电探测PD芯片和聚焦透镜，聚焦透镜的通光孔中心与光电探测PD芯片的有效光探测面中心在纵向上错位且在横向上对齐布置。该发明专利技术光接收器件耦合容差大，耦合工艺简单，具有低噪声、高回损等优良特性，在目前的贴片机精度、物料生产精度和耦合水平下，较易于实现量产，有利于光器件在提升速度的条件下进一步降低成本。

A fiber FA structure and high return loss optical receiver

【技术实现步骤摘要】
一种光纤FA结构及高回损光接收器件
本专利技术属于光学通信
，具体涉及一种光纤FA结构及高回损光接收器件。
技术介绍
光通信技术的迅猛发展，要求数据传输速率和数据传输容量不断增加，在保证高传输速率的同时，还要求模块传输距离长、器件的封装体积小、集成度高、成本低。对于光接收器件而言，随着传输速率的提高，为了获得更大的带宽，光电探测器的有效接收光敏面积越来越小，多家芯片公司提供的用于100G单波、400G等系列单模系统中光电探测器的光敏接收面积大多只有甚至更小，这对器件的耦合封装又提出了新的要求。另一方面，由于探测器有效光敏面变小，在光器件封装时，一般采用聚焦能力更好的非球光器件进行封装，但同时探测器芯片表面的反射光也会经过非球透镜的聚焦到达光纤端面从而可能成为有害反射光，并通过低损耗光纤到达发射端影响激光器的稳定性，一般对于这种光路，要求接收端光器件的回损达到～27dB，对于同轴光器件，多采用管芯偏移、插针带角度等方式增大回损，但当工作波长在1550nm时，这种方式改善效果不显著，且会损失掉一定程度的响应度。
技术实现思路
本专利技术的目的是克服现有高速接收器件随着调制带宽增大，探测器的光敏面逐渐减小，耦合工艺难度大，且同轴耦合的接收器件有回损超标风险的问题。为此，本专利技术提供了一种光纤FA结构，包括二氧化硅基板、玻璃盖板和光纤，所述二氧化硅基板上表面具有刻蚀形成的V型槽，且二氧化硅基板的一端面具有全反射斜面，该全反射斜面的倾斜角α为41±0.5°，所述光纤置于V型槽内，所述玻璃盖板覆盖部分光纤，且玻璃盖板位于远离全反射斜面一端。进一步的，所述二氧化硅基板上的V型槽为一个或多个，且多个V型槽平行并排布置。进一步的，所述光纤包括光纤包层段和无包层段，所述光纤包层段为光纤的光输出端，所述玻璃盖板覆盖于光纤的无包层段。另外，本专利技术还提供了一种高回损光接收器件，包括上述光纤FA结构，用于光电转换的光电探测器以及接收组件；所述光电探测器包括光电探测PD芯片和设置在光电探测PD芯片上表面的聚焦透镜，所述光电探测PD芯片上表面具有电极和有效光探测面，所述聚焦透镜的通光孔中心与所述光电探测PD芯片的有效光探测面中心在纵向上错位且在横向上对齐布置，所述光电探测器与所述接收组件通过电连接金线导通。进一步的，所述聚焦透镜为硅材质，且聚焦透镜的折射率为3.2～3.5。进一步的，所述聚焦透镜表面镀有与工作波长对应的增透膜。进一步的，所述聚焦透镜与光电探测PD芯片之间通过与其折射率匹配的胶水层连接，所述胶水层厚度为10～20μm。进一步的，所述聚焦透镜的两侧点有绝缘的焊盘保护胶，所述焊盘保护胶的折射率为2～3。进一步的，所述接收组件包括COC基座和PCB板一，所述光纤FA结构和光电探测器均设置在COC基座上，所述PCB板一位于靠近COC基座上光电探测器的一端，且PCB板一与光电探测器的电极通过电连接金线连接。进一步的，所述接收组件包括PCB板二，所述光纤FA结构和光电探测器均设置在该PCB板二上，所述光电探测器的电极通过电连接金线与PCB板二连接。与现有技术相比，本专利技术的有益效果：(1)本专利技术提供的这种高回损光接收器件中由于光纤FA结构的转折角度并不是45度，故而其出射光的光轴与光电探测器方向并不垂直，同时通过将聚焦透镜与光电探测PD芯片特殊的错位设计，可以将光束顺利聚焦光电探测PD芯片的有效光探测面的同时，部分反射光被透射被吸收，一部分反射光即使经过聚焦透镜，也无法回到光纤FA结构并耦合到光纤中，起到了增加回损的效果。(2)本专利技术提供的这种高回损光接收器件的耦合容差大，耦合工艺简单，适合单通道/多通道并行耦合，具有低噪声、高回损等优良特性，在目前的贴片机精度、物料生产精度和耦合水平下，较易于实现量产，有利于光器件在提升速度的条件下进一步降低成本。以下将结合附图对本专利技术做进一步详细说明。附图说明图1是本专利技术实施例中基于COC单通道光接收器件的结构示意图；图2是本专利技术实施例中光纤FA结构的截面示意图；图3是本专利技术实施例中光电探测PD芯片上表面结构示意图；图4是本专利技术实施例中聚焦透镜与光电探测PD芯片贴装示意图；图5是本专利技术实施例中聚焦透镜的通光孔与光电探测PD芯片位置布置示意图；图6是本专利技术实施例中多通道的光接收器件结构示意图；图7是本专利技术实施例中聚焦透镜聚焦光纤至光电探测PD芯片的有效光探测面的仿真图；图8是本专利技术实施例中基于COB工艺的光接收器件结构示意图。附图标记说明：1、玻璃盖板；2、二氧化硅基板；3、V型槽；4、光纤；5、全反射斜面；6、聚焦透镜；7、胶水层；8、焊盘保护胶；9、电连接金线；10、PCB板一；11、光电探测PD芯片；12、COC基座；13、有效光探测面；14、电极；15、PCB板二。具体实施方式下面将结合本专利技术实施例中的附图，对本专利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专利技术一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本专利技术中的实施例，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，都属于本专利技术保护的范围。在本专利技术的描述中，需要理解的是，术语“中心”、“上”、“下”、“前”、“后”、“左”、“右”、“竖直”、“水平”、“顶”、“底”、“内”、“外”等指示的方位或位置关系为基于附图所示的方位或位置关系，仅是为了便于描述本专利技术和简化描述，而不是指示或暗示所指的装置或元件必须具有特定的方位、以特定的方位构造和操作，因此不能理解为对本专利技术的限制。术语“第一”、“第二”仅用于描述目的，而不能理解为指示或暗示相对重要性或者隐含指明所指示的技术特征的数量。由此，限定有“第一”、“第二”的特征可以明示或者隐含地包括一个或者更多个该特征；在本专利技术的描述中，除非另有说明，“多个”的含义是两个或两个以上。实施例1：如图1和图2所示，本实施例提供了一种光纤FA结构，包括二氧化硅基板2、玻璃盖板1和光纤4，所述二氧化硅基板2上表面具有刻蚀形成的V型槽3，且二氧化硅基板2的一端面具有全反射斜面5，该全反射斜面5的倾斜角α为41±0.5°，所述光纤4置于V型槽3内，所述玻璃盖板1覆盖部分光纤4，且玻璃盖板1位于远离全反射斜面5一端。其中，光纤4的定位精度由二氧化硅基板2上的V型槽3决定，V型槽3的刻蚀精度可达0.5μm，精度较高；在本实施例中，通过对其全反射角进行严格控制，将该全反射角的研磨精度控制在±0.5°，若该角度太小，尖端结构容易被损坏，若该角度过大，光纤4中的光在此处不能完全形成全反射，一部分光会外泄导致器件响应度降低。具体的，所述光纤4包括光纤包层段和无包层段，所述光纤包层段为光纤4的光输出端，无包层段是被剥除光纤的涂覆层后形成的，将该无包层段用胶水固定在V型槽3中，并将所述玻璃盖板1覆盖于光纤4的无包层段进行保护，将光纤4安装完成后，再用研磨工本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种光纤FA结构，其特征在于：包括二氧化硅基板、玻璃盖板和光纤，所述二氧化硅基板上表面具有刻蚀形成的V型槽，且二氧化硅基板的一端面具有全反射斜面，该全反射斜面的倾斜角α为41±0.5°，所述光纤置于V型槽内，所述玻璃盖板覆盖部分光纤，且玻璃盖板位于远离全反射斜面一端。/n

【技术特征摘要】
1.一种光纤FA结构，其特征在于：包括二氧化硅基板、玻璃盖板和光纤，所述二氧化硅基板上表面具有刻蚀形成的V型槽，且二氧化硅基板的一端面具有全反射斜面，该全反射斜面的倾斜角α为41±0.5°，所述光纤置于V型槽内，所述玻璃盖板覆盖部分光纤，且玻璃盖板位于远离全反射斜面一端。


2.如权利要求1所述的一种光纤FA结构，其特征在于：所述二氧化硅基板上的V型槽为一个或多个，且多个V型槽平行并排布置。


3.如权利要求1所述的一种光纤FA结构，其特征在于：所述光纤包括光纤包层段和无包层段，所述光纤包层段为光纤的光输出端，所述玻璃盖板覆盖于光纤的无包层段。


4.一种高回损光接收器件，其特征在于：包括权利要求1～3任一项所述的光纤FA结构，用于光电转换的光电探测器以及接收组件；所述光电探测器包括光电探测PD芯片和设置在光电探测PD芯片上表面的聚焦透镜，所述光电探测PD芯片上表面具有电极和有效光探测面，所述聚焦透镜的通光孔中心与所述光电探测PD芯片的有效光探测面中心在纵向上错位且在横向上对齐布置，所述光电探测器与所述接收组件通过电连接金线导通。


5.如权利要...

【专利技术属性】
技术研发人员：钟幸，陈丽琼，闻小波，王一鸣，周纪承，许其建，
申请(专利权)人：武汉华工正源光子技术有限公司，
类型：发明
国别省市：湖北;42