光扩束系统及光电设备技术方案

本申请提供一种光扩束系统及光电设备，涉及光通信技术领域。光扩束系统包括：第一透镜组件、第二透镜组件、光芯片和载板；光芯片设置在载板上的第一区域；第一透镜组件设置在载板上与第一区域对应的第二区域；第二透镜组件设置在载板上第一区域与第二区域之间的第三区域；光芯片用于输出光波导光束；第二透镜组件用于对光波导光束进行折射，得到偏移光束，并向第一透镜组件的中轴线位置输出偏移光束；第一透镜组件用于基于偏移光束进行扩束，以输出扩束光束。通过在光芯片与第一透镜组件之间设置对应的第二透镜组件，以使第二透镜组件对光波导光束进行折射，能够在扩束透镜中心轴与光波导不在同轴高度的情况下，实现光芯片光束的离轴扩束。离轴扩束。离轴扩束。

【技术实现步骤摘要】
光扩束系统及光电设备


[0001]本申请涉及光通信
，具体而言，涉及一种光扩束系统及光电设备。

技术介绍

[0002]光模块作为光互连的必要器件之一，其作用是实现光电信号转换，完成光信号的接收与发射。基于集成光波导技术的硅光、铌酸锂等外调制器光芯片有望提供更大带宽，低成本的光模块，但是光波导芯片通常面临光纤耦合对准容差低的问题，通常需要第一透镜组件进行激光扩束处理，以提高与光纤的耦合对准容差。
[0003]现有光模块封装技术中，通常是直接采用光芯片与光纤进行有源对准耦合封装，由于光芯片的模斑尺寸较小，对准容差低，封装需要在芯片发光条件下，采用六维高精度对准系统完成耦合封装，导致封装速度较慢且大规模生产成本高。或者采用直调激光器、光电探测器、分离透镜组装光模块等仪器实现大模斑尺寸输出，但是直调工作模式时激光器带宽受限，无法满足快速目前光模块的带宽需求，且封装模块气密性、稳定性、体积尺寸都较差，因此，现有的封装方式的光扩束效果都较差，无法满足目前的光通信需求。

技术实现思路

[0004]有鉴于此，本申请实施例的目的在于提供一种光扩束系统及光电设备，以改善现有技术中存在的封装方式导致的光扩束效果较差的问题。
[0005]为了解决上述问题，第一方面，本申请实施例提供了一种光扩束系统，所述光扩束系统包括：第一透镜组件、第二透镜组件、光芯片和载板；所述光芯片设置在所述载板上的第一区域；所述第一透镜组件设置在所述载板上与所述第一区域对应的第二区域；所述第二透镜组件设置在所述载板上所述第一区域与所述第二区域之间的第三区域；所述光芯片用于输出光波导光束；所述第二透镜组件用于对所述光波导光束进行折射，得到偏移光束，并向所述第一透镜组件的中轴线位置输出所述偏移光束；所述第一透镜组件用于基于所述偏移光束进行扩束，以输出扩束光束。
[0006]在上述实现过程中，通过在载板上设置光芯片的第一区域与进行光扩束的第一透镜组件的第二区域之间的第三区域中，设置对应的第二透镜组件，以使第二透镜组件对光芯片输出的光波导光束进行折射，并将得到的偏移光束输出至第一透镜组件的中轴线位置处进行扩束处理。能够由第二透镜组件对光束进行横向平移，从而在扩束透镜中心轴与光波导光束不在同轴高度的情况下，实现光芯片光束的离轴扩束。光束的对准容差高、扩束模斑尺寸不受光芯片的规格限制，可以实现多种模斑尺寸扩束，且光扩束系统的封装速度较快，能够满足目前的多种光通信需求。
[0007]可选地，其中，所述第二透镜组件靠近所述光芯片的第一侧和所述第二透镜组件靠近所述第一透镜组件的第二侧平行；
所述第二透镜组件与所述载板之间呈设定夹角，所述设定夹角包括0
°
至180
°
中的任意角度。
[0008]在上述实现过程中，为了实现第二透镜组件的光束折射功能，可以将第二透镜组件设置为两侧平行的平行平板透镜组件。并且，对第二透镜组件与载板之间的夹角大小进行了设定，设定夹角可以根据实际情况进行选择和调整，以提供一种可调节的安装方式。
[0009]可选地，其中，在所述光芯片、所述第二透镜组件与所述第一透镜组件之间填充有透光材料；所述透光材料用于传输光束。
[0010]在上述实现过程中，可以在多个结构组件中填充透光材料以对光扩束系统中的各个组件进行固定，从而形成一个密封的整体系统以进行封装，气密性好、稳定性高且便于批量生产，且透光材料还能够对光束进行传输，传输时损耗较小，能够在多个结构之间实现光束传递。
[0011]可选地，其中，所述透光材料的折射率为第一折射率，所述第二透镜组件的折射率为所述第一折射率不同的第二折射率。
[0012]在上述实现过程中，为了在光波导光束与第一透镜组件在不同轴情况下实现离轴扩束，可以将透光材料与第二透镜组件设置为不同折射率的材料，以基于光的折射原理形成多次折射，从而使光束能够发生平移但不改变光束的传播方向角，以将偏移光束射入第一透镜组件中的最佳扩束位置，即中轴线位置处进行扩束。
[0013]可选地，其中，所述偏移光束由所述设定夹角、所述第一折射率、所述第二折射率，以及所述第二透镜组件的所述第一侧与所述第二侧之间的透镜厚度确定，以在平行于所述载板平面的第一方向上，使所述偏移光束水平输入所述第一透镜组件的所述中轴线位置处。
[0014]在上述实现过程中，偏移光束与第二透镜组件与载板之间的设定夹角、透光材料的第一折射率、第二透镜组件的第二折射率以及第二透镜组件的第一侧与第二侧之间的透镜厚度相关，可以通过调节多个参数以使偏移光束能够输入第一透镜组件的中轴线位置处，实现特定的光束平移功能。
[0015]可选地，其中，所述偏移光束的光束偏移量通过以下方式获取：；；；其中，为所述第一折射率，为所述第二折射率，为基于所述设定夹角确定的入射角度，为基于所述设定夹角确定的折射角度，为所述透镜厚度，为光在所述第二透镜组件中的传播路径长度，为所述光束偏移量。
[0016]在上述实现过程中，偏移光束的光束偏移量通过多个影响参数计算得到，从而能够基于光束偏移量确定第一透镜组件的相关半径尺寸，以及扩束输出的光束模斑尺寸等。扩束的光束模斑尺寸不受光芯片的规格限制，可以根据多个参数调节控制偏移光束的光束偏移量，以使偏移光束能够与第一透镜组件的中心轴位置处同轴，从而实现多种模斑尺寸
扩束。
[0017]可选地，其中，所述第二透镜组件的第一侧设置有第一增透膜；所述第二透镜组件的第二侧设置有第二增透膜。
[0018]在上述实现过程中，由于第二透镜组件的第一侧和第二侧需要接收光束或者输出光束，因此，为了增加光束的透过率、减小光束传输时的损耗，可以在第二透镜组件的第一侧和第二侧分别设置对应的增透膜，以提高光束传输的效率。
[0019]可选地，所述光扩束系统还包括连接件，所述连接件设置在所述载板的连接面上；所述光芯片通过所述连接件倒置设置在所述第一区域上；所述第一透镜组件通过所述连接件设置在所述第二区域上；所述第二透镜组件通过所述连接件设置在所述第三区域上。
[0020]在上述实现过程中，由于载板为封装过程中的临时组件，因此，可以设置对应的临时的连接件，将多个器件临时设置在载板上的各个区域上，以便于对光扩束系统中的各个组件进行对齐或对准。由于第二透镜组件能够实现对应的光束平移功能，且折射时与第二透镜组件与载板之间的角度相关，与距离和位置无关，因此，第一区域和第二区域可以根据需求和实际情况进行选择和调整，还可以设置多组光芯片和第一透镜组件，第三区域可以设置在第一区域和第二区域中的任意位置处即能实现相应的功能。
[0021]可选地，其中，所述光芯片包括：衬底层、绝缘层、波导层和上包层；所述上包层通过所述连接件与所述第一区域连接；在垂直于所述载板并指向远离所述载板的第二方向上，所述波导层设置在所述上包层的顶部，所述波导层用于输出所述光波导光束；所述绝缘层设置在所述波导层的顶部，所述衬底层设置在所述绝缘层的顶部。
[0022]在上述实现过程本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种光扩束系统，其特征在于，所述光扩束系统包括：第一透镜组件、第二透镜组件、光芯片和载板；所述光芯片设置在所述载板上的第一区域；所述第一透镜组件设置在所述载板上与所述第一区域对应的第二区域；所述第二透镜组件设置在所述载板上所述第一区域与所述第二区域之间的第三区域；所述光芯片用于输出光波导光束；所述第二透镜组件用于对所述光波导光束进行折射，得到偏移光束，并向所述第一透镜组件的中轴线位置输出所述偏移光束；所述第一透镜组件用于基于所述偏移光束进行扩束，以输出扩束光束。2.根据权利要求1所述的光扩束系统，其特征在于，其中，所述第二透镜组件靠近所述光芯片的第一侧和所述第二透镜组件靠近所述第一透镜组件的第二侧平行；所述第二透镜组件与所述载板之间呈设定夹角，所述设定夹角包括0
°
至180
°
中的任意角度。3.根据权利要求2所述的光扩束系统，其特征在于，其中，在所述光芯片、所述第二透镜组件与所述第一透镜组件之间填充有透光材料；所述透光材料用于传输光束。4.根据权利要求3所述的光扩束系统，其特征在于，其中，所述透光材料的折射率为第一折射率，所述第二透镜组件的折射率为所述第一折射率不同的第二折射率。5.根据权利要求4所述的光扩束系统，其特征在于，其中，所述偏移光束由所述设定夹角、所述第一折射率、所述第二折射率，以及所述第二透镜组件的所述第一侧与所述第二侧之间的透镜厚度确定，以在平行于所述载板平面的第一方向上，...

【专利技术属性】
技术研发人员：孙瑜，杨忠华，万里兮，石先玉，
申请(专利权)人：成都万应微电子有限公司，
类型：发明
国别省市：