光学子组件结构制造技术

一种用于通过光纤与半导体光学波导的主动对准进行模转换的光学子组件结构，包括：用于保持光学子组件结构的子基座；安装在所述子基座上的半导体芯片；生长在所述半导体芯片上的半导体光学波导；以及相对于所述半导体光学波导主动对准的玻璃毛细管子组件。

【技术实现步骤摘要】
光学子组件结构
本专利技术的实施方式涉及用于光学通信系统的光学收发器中的光学子组件结构。并且更特别地，涉及用于光纤和半导体波导之间的主动对准的光学子组件结构。
技术介绍
在信息时代，毫无疑问，信息技术通过现代通信系统呈指数增长。光纤通信在高质量和高速度的电信系统的开发中起着至关重要的作用。特别地，光纤传输在电信和数据通信的许多高级应用的开发中发挥了重要作用。此外，光纤传输需要本地光纤接入，以通过光学收发器向家庭提供双向通信，该光学收发器由驱动器电路、电气子组件(ESA)和光学子组件(OSA)组成。现代光学通信网络由发射和接收电路构造，其负责通过将电信号转换为光学信号以及将光学信号转换为电信号来进行光学信号传输。数据中心作为现代通信网络的枢纽，通过互联网和云计算需求推动了市场增长。随着光学互连速度和密度的不断升级和预期，对具有高计算能力、存储能力和互连能力的数据中心进行系统设计的担忧日益增加。如今，考虑的重点集中在用于数据中心中100G以太网的并行单模4通道光学收发器(PSM4)技术和粗波分复用4波长(CWDM4)技术。特别地，作为多模100G数据中心的补充，PSM4技术使用单模MPO光纤传输，通过采用4根光纤量来达到2KM以上的传输距离。在光纤资源有限的情况下，CWDM4技术还显示出其作为替代性代替品的优势。这两种技术的关键部件是发射器和接收器。通常，发射器光学子组件(TOSA)是确保收发器将电信号转换为光学信号的集成型发射器封装系统。并且，接收器光学子组件(ROSA)是确保收发器将光学信号转换为电信号的集成型接收器封装系统。将光从光纤耦合到半导体光学波导的常规方式是通过在它们之间添加光学透镜来完成的。通过保持光纤固定，可以微调(主动对准)光学波导和透镜的位置，以提供最佳的耦合效率。尽管这种方法简单明了，但仍需要非常高的精度(低至0.05微米标度)和复杂的机器才能保持良好的耦合。因此，使得组装成本非常高。此外，常规单模光纤的模场约9μm宽，而常规半导体光学波导的模场则低至约3μm。两种介质之间的这种模场大小失配会导致较高的光学传输和反射损耗。因此，以误码率(BER)表征的光学链路性能也降低了。因此，为了克服两种光学波导之间的模场大小失配的问题，通常添加光学模转换器结构。因此，本专利技术旨在提供一种克服了常规光学子组件的上述缺点的光学子组件结构。特别地，光学子组件结构在设计上是稳健的，具有廉价的耦合性能。
技术实现思路
本公开内容的一种实施方式涉及一种用于通过光纤与半导体光学波导的主动对准进行模转换的光学子组件结构。具体地，光学子组件结构包括用于保持光学子组件结构的子基座、安装在子基座上的半导体芯片、生长在半导体芯片上的半导体光学波导以及相对于半导体光学波导主动对准的玻璃毛细管子组件。根据本专利技术的实施方式，玻璃毛细管子组件包括玻璃毛细管块、光纤子组件。根据本专利技术的另一实施方式，玻璃毛细管子组件包括光学连接器。特别地，光学连接器可以是常规光学连接器和另一根光纤中的任一者。根据本专利技术的实施方式，玻璃毛细管块进一步包括玻璃毛细管管路和漏斗形孔。特别地，玻璃毛细管管路相对于漏斗形孔共线地定位。根据本专利技术的实施方式，光纤子组件进一步包括通过熔接接合的多根光纤。在多根光纤中，选自封围在光纤护套中的光纤和封围在玻璃毛细管管路中的光纤。根据本专利技术的一种实施方式，光纤子组件是多光纤子组件。特别地，多光纤子组件具有从多根光纤中选择的两根或更多根光纤。根据本专利技术的另一实施方式，光纤子组件是单光纤子组件。特别地，单光纤子组件具有从多根光纤中选择的一根光纤。根据本专利技术的实施方式，光纤子组件被插入玻璃毛细管管路的内部。特别地，在玻璃毛细管管路内部的插入的光纤子组件用作模转换器。根据本专利技术的实施方式，光纤子组件插入玻璃毛细管管路的内部，在漏斗形孔中形成环氧树脂滴以防止光纤的前表面弯折，并抛光玻璃毛细管管路的前表面，以使玻璃毛细管管路的前表面与光纤的前表面对准。特别地，玻璃毛细管管路的前表面与光纤的前表面在共面的平面上对准。根据本专利技术的实施方式，光纤子组件相对于光学波导主动对准。根据本专利技术的实施方式，通过在半导体芯片的边缘处将玻璃毛细管子组件与光学半导体光学波导直接对接耦合来形成光学子组件结构。根据本专利技术的实施方式，子基座的大小比半导体芯片小。根据本专利技术的实施方式，玻璃毛细管子组件进一步包括外部模转换器。特别地，外部模转换器相对于单光纤子组件主动对准。此外，外部模转换器位于玻璃毛细管块的前表面上。根据本专利技术的实施方式，玻璃毛细管块是玻璃毛细管阵列块。特别地，玻璃毛细管阵列块进一步包括多根光纤。根据本专利技术的另一实施方式，多根光纤可以是等距光纤。根据本专利技术的实施方式，光学子组件结构进一步包括玻璃毛细管阵列块、波导阵列。特别地，光学波导进一步包括在两个远端处的两个光学波导以及在上述两个光学波导之间的光学波导。根据本专利技术的实施方式，子基座和玻璃毛细管块之间的距离小于1mm。根据本专利技术的实施方式，子基座的大小比半导体芯片小。根据本专利技术的实施方式，玻璃毛细管管路的前表面与光纤子组件的前表面在共面的平面上对准。根据本专利技术的实施方式，将光纤子组件置于从玻璃毛细管管路的前表面来看的玻璃毛细管块的中心。根据本专利技术的实施方式，特别是在TOSA应用中，出射光的模场大小在光纤子组件内被转换，并被引导至光学连接器和外部。根据本专利技术的实施方式，特别是在ROSA应用中，入射光的模场大小在光纤子组件内被转换并被引导到半导体光学波导中。根据本专利技术的一种实施方式，光纤子组件是单光纤子组件和多光纤子组件中的任何一种。特别地，单光纤子组件包括封围在光纤护套中的光纤。并且，该多光纤子组件包括多根光纤，该多根光纤与封围在光纤护套中的至少一根光纤熔接在一起。根据本专利技术的实施方式，玻璃毛细管子组件进一步包括模转换器。并且模转换器是内部模转换器和外部模转换器。特别地，插入到玻璃毛细管块的玻璃毛细管管路中的多光纤子组件用作内部模转换器。通过采用下述光学子组件结构来实现本专利技术的前述目的，该光学子组件结构通过光纤与半导体光学波导的主动对准来耦合光。附图说明为了以更详尽的方式理解本专利技术的上述特征，可以通过参考实施方式来对上面简要地概述的本专利技术进行更具体的描述，其中一些实施方式在附图中示出。然而，应注意，附图仅示出了本专利技术的典型实施方式，因此不应视为对本专利技术范围的限制，因为本专利技术可以允许其他等效实施方式。图1是示出根据本专利技术实施方式的光学子组件结构的各向同性视图的图形表示；图2是示出根据本专利技术的实施方式的光学子组件结构的侧视图的图形表示；图3A是示出根据本专利技术的实施方式的玻璃毛细管块的各向同性视图的图形表示；图3B是示出根据本专利技术的实施方式的玻璃毛细管块的前侧视图的图形表示；图3C是示出根据本专利技术的实施方式的玻璃毛细管块的后侧视图的本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种用于通过光纤与半导体光学波导的主动对准进行模转换的光学子组件结构，所述光学子组件结构包括：/n用于保持所述光学子组件结构的子基座；/n安装在所述子基座上的半导体芯片；/n生长在所述半导体芯片上的所述半导体光学波导；以及/n相对于所述半导体光学波导主动对准的玻璃毛细管子组件。/n

【技术特征摘要】
20190614 US 62/861,347;20200608 US 16/896,2081.一种用于通过光纤与半导体光学波导的主动对准进行模转换的光学子组件结构，所述光学子组件结构包括：
用于保持所述光学子组件结构的子基座；
安装在所述子基座上的半导体芯片；
生长在所述半导体芯片上的所述半导体光学波导；以及
相对于所述半导体光学波导主动对准的玻璃毛细管子组件。


2.根据权利要求1所述的光学子组件结构，其中，所述玻璃毛细管子组件进一步包括玻璃毛细管块、光纤子组件。


3.根据权利要求2所述的光学子组件结构，其中，所述玻璃毛细管块进一步包括玻璃毛细管管路和漏斗形孔。


4.根据权利要求3所述的光学子组件结构，其中，所述玻璃毛细管管路相对于所述漏斗形孔共线地定位。


5.根据权利要求2所述的光学子组件结构，其中，所述玻璃毛细管块是玻璃毛细管阵列块。


6.根据权利要求5所述的光学子组件结构，其中，所述玻璃毛细管阵列块进一步包括多根光纤。


7.根据权利要求6所述的光学子组件结构，其中，所述光学子组件结构进一步包括所述玻璃毛细管阵列块、至少两个半导体光学波导、波导阵列。


8.根据权利要求7所述的光学子组件结构，其中，所述波导阵列进一步包括在所述至少两个半导体光学波导之间的光学波导。


9.根据权利要求2所述的光学子组件结构，其中，所述光纤子组件是单光纤子组件和多光纤子组件中的任何一种。...

【专利技术属性】
技术研发人员：后藤正宪，白军明，林福明，王志仁，骆豪健，
申请(专利权)人：云晖科技有限公司，
类型：发明
国别省市：中国香港;81