光纤阵列和硅光芯片的耦合方法以及光模块技术

本发明专利技术涉及一种光纤阵列和硅光芯片的耦合方法，包括如下步骤：S1，将硅光芯片固定在基板上，硅光芯片的四个端面耦合波导均能与光纤阵列进行模场匹配，S2，待硅光芯片固定完毕后，将基板安装在PCB板上；S3，将光纤阵列的两根耦合参考单模光纤分别接可调谐激光光源和光电探测器；S4，将光学胶水涂在PCB板上，调节光纤阵列与硅光芯片的端面耦合波导对准，当光电探测器上的功率达到最大时停止移动光纤阵列，并将此位置的光纤阵列粘接到PCB板上。还提供一种光模块，包括光纤阵列和硅光芯片，采用上述的耦合方法将光纤阵列和硅光芯片耦合。本发明专利技术采用本方法对光纤阵列和硅光芯片进行耦合对准，结构紧凑、操作简单、工艺流程少，重复性好，损耗少。损耗少。损耗少。

【技术实现步骤摘要】
光纤阵列和硅光芯片的耦合方法以及光模块


[0001]本专利技术涉及光通信
，具体为一种光纤阵列和硅光芯片的耦合方法以及光模块。

技术介绍

[0002]随着大数据和云计算的飞速发展，数据中心的网络流量呈现出爆炸式增长，这也对数据中心网络和光互连技术提出了更高要求。硅光子技术因具有低功耗、高速率、高集成和高互联密度等优点，且与传统的光子技术相比，更能满足数据中心的各种需求，因此，一经出现就被广泛研究和应用。
[0003]对于硅光子技术来说，技术难点在于硅光芯片的封装。硅光芯片的硅波导的模场直径是远远小于光纤的，如果直接跟光纤耦合的话就会存在模场不匹配问题，进而带来严重的耦合损耗。因此，解决硅光芯片和光纤的耦合问题成为重中之重。
[0004]目前，应用最广泛的方法是端面耦合法和光栅耦合法。光栅耦合法分为光栅垂直耦合和光栅水平耦合，虽然具有容差大、易调装等优点，但是封装损耗大。因此，端面耦合因封装损耗低、体积小等优点受到广泛推崇，也是未来光电子器件封装的主要形式。
[0005]对于带有多个光输入/输出端口的高密度集成硅光子芯片同外部光互联的问题，常见的方法是在硅光芯片的输入/输出端设计特殊的模斑转换器(SSC:spot size converter)，实现模场匹配，再让光纤阵列(FA，FiberArra1至图7)与SSC直接耦合，并在硅光芯片和FA的耦合端面使用光学胶水固定。但直接用胶粘接光纤阵列和芯片的端面不仅粘接强度不高、散热性能差，而且易飞胶、操作难度大。此外，对于模斑转换器没有与硅光芯片端面齐平的情况，FA与硅光芯片的SSC的耦合工艺难度就会增加。

技术实现思路

[0006]本专利技术的目的在于提供一种光纤阵列和硅光芯片的耦合方法以及光模块，至少可以解决现有技术中的部分缺陷。
[0007]为实现上述目的，本专利技术实施例提供如下技术方案：一种光纤阵列和硅光芯片的耦合方法，包括如下步骤：
[0008]S1，将硅光芯片固定在基板上，所述硅光芯片的四个端面耦合波导均能与光纤阵列进行模场匹配，
[0009]S2，待所述硅光芯片固定完毕后，将所述基板安装在PCB板上；
[0010]S3，将光纤阵列的两根耦合参考单模光纤分别接可调谐激光光源和光电探测器；
[0011]S4，将光学胶水涂在PCB板上，调节所述光纤阵列与所述硅光芯片的端面耦合波导对准，当所述光电探测器上的功率达到最大时停止移动所述光纤阵列，并将此位置的所述光纤阵列粘接到PCB板上。
[0012]进一步，在所述S3步骤和所述S4步骤之间，先对所述光纤阵列的位置进行预调整，预调整的方法具体为：调节所述光纤阵列与所述硅光芯片的端面耦合波导对准，当所述光
电探测器上的功率值达到最大时停止移动所述光纤阵列，即当前位置为最佳耦合位置。
[0013]进一步，在预调整完后，直接将所述光纤阵列向上移动，再将光学胶水均匀涂在PCB板上，最后移回光纤阵列重新对准。
[0014]进一步，调节的方式具体为采用三维位移调节架和CCD相机实时调节和监控。
[0015]进一步，在所述S2步骤中，将所述硅光芯片和所述基板用光学胶水粘贴在固定板上，再将所述固定板粘贴在所述PCB板上。
[0016]进一步，所述硅光芯片的端面耦合波导与侧端面之间有10～14μm的距离差，端面耦合波导与上端面之间有3～7μm的高度差。
[0017]进一步，所述硅光芯片的两根耦合参考单模光纤导通连接。
[0018]进一步，所述光纤阵列的另外一个端面伸出有若干段小模光纤，每根所述耦合参考单模光纤连接一段所述小模光纤，所述小模光纤的模斑半径和所述硅光芯片的端面耦合波导的模斑半径相等。
[0019]进一步，所述光纤阵列还包括光输入端单模光纤和光输出端单模光纤，所述光输入端单模光纤、两根所述耦合参考单模光纤以及所述光输出端单模光纤呈一排设置，所述光输入端单模光纤和所述光输出端单模光纤也分别与对应的所述小模光纤连接。
[0020]本专利技术实施例提供另一种技术方案：一种光模块，包括光纤阵列和硅光芯片，采用上述的耦合方法将所述光纤阵列和所述硅光芯片耦合。
[0021]与现有技术相比，本专利技术的有益效果是：
[0022]1、采用本方法对光纤阵列和硅光芯片进行耦合对准，结构紧凑、操作简单、工艺流程少，重复性好，损耗少。
[0023]2、采用硅光芯片的两个耦合参考波导可以用来实时显示耦合过程的光信号变化，提供耦合信息，加快耦合工艺流程，找准最佳耦合位置。
[0024]3、PCB板、基板以及固定板的高度尺寸可控，因此光纤阵列与PCB板之间的空隙是可控的，使用的光学胶水厚度也是可控的。
[0025]4、光纤阵列中小模光纤伸出的距离不受限光纤阵列的固定方式，结构灵活，工艺成本低。
[0026]5、采用的耦合方式和具有耦合参考波导的硅光芯片为多端口的同时对准耦合提供了一种简便快速的方案。
附图说明
[0027]图1为本专利技术实施例提供的一种光纤阵列和硅光芯片耦合的立体图；
[0028]图2为本专利技术实施例提供的一种光纤阵列和硅光芯片耦合的正视图；
[0029]图3为本专利技术实施例提供的一种光纤阵列和硅光芯片耦合的俯视图；
[0030]图4为本专利技术实施例提供的一种光纤阵列的示意图；
[0031]图5为本专利技术实施例提供的一种硅光芯片的立体图；
[0032]图6为本专利技术实施例提供的一种硅光芯片的主视图；
[0033]图7为本专利技术实施例提供的一种固定块的示意图；
[0034]附图标记中：1
‑
PCB板；2
‑
光纤阵列；211
‑
光输入端单模光纤；212
‑
第一耦合参考单模光纤；213
‑
第二耦合参考单模光纤；214
‑
光输出端单模光纤；22
‑
V槽；23
‑
小模光纤；24
‑
盖
板；3
‑
硅光芯片；31
‑
模斑变换器；4
‑
基板；5
‑
固定块。
具体实施方式
[0035]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。
[0036]请参阅图1至图7，本专利技术实施例提供一种光纤阵列和硅光芯片的耦合方法，包括如下步骤：S1，将硅光芯片3固定在基板4上，所述硅光芯片3的四个端面耦合波导均能与光纤阵列2进行模场匹配，S2，待所述硅光芯片3固定完毕后，将所述基板4安装在PCB板1上；S3，将光纤阵列2的两根耦合参考单模光纤分别接可调谐激光光源和光电探测器；S4，将光学胶水涂在本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种光纤阵列和硅光芯片的耦合方法，其特征在于，包括如下步骤：S1，将硅光芯片固定在基板上，所述硅光芯片的四个端面耦合波导均能与光纤阵列进行模场匹配，S2，待所述硅光芯片固定完毕后，将所述基板安装在PCB板上；S3，将光纤阵列的两根耦合参考单模光纤分别接可调谐激光光源和光电探测器；S4，将光学胶水涂在PCB板上，调节所述光纤阵列与所述硅光芯片的端面耦合波导对准，当所述光电探测器上的功率达到最大时停止移动所述光纤阵列，并将此位置的所述光纤阵列粘接到PCB板上。2.如权利要求1所述的光纤阵列和硅光芯片的耦合方法，其特征在于，在所述S3步骤和所述S4步骤之间，先对所述光纤阵列的位置进行预调整，预调整的方法具体为：调节所述光纤阵列与所述硅光芯片的端面耦合波导对准，当所述光电探测器上的功率值达到最大时停止移动所述光纤阵列，即当前位置为最佳耦合位置。3.如权利要求2所述的光纤阵列和硅光芯片的耦合方法，其特征在于：在预调整完后，直接将所述光纤阵列向上移动，再将光学胶水均匀涂在PCB板上，最后移回光纤阵列重新对准。4.如权利要求1或2所述的光纤阵列和硅光芯片的耦合方法，其特征在于：调节的方式具体为采用三维位移调节架和CCD相机实时调节和监控。5.如权利要求1所述的光纤阵列和硅光...

【专利技术属性】
技术研发人员：李亚莉，王淑晖，陈丽琼，高云龙，
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：