耦合光路结构和光模块制造技术

本发明专利技术揭示了一种耦合光路结构和光模块，耦合光路结构包括激光发射单元，用于输出第一水平偏振光；空间耦合单元，设置于激光发射单元和光芯片之间，用于改变第一水平偏振光的偏振态，输出竖直偏振光；光芯片，沿光信号传播方向依次包括：模斑转换单元，用于对所述竖直偏振光进行模斑转换，并输出转换后的竖直偏振光；偏振旋转单元，用于改变竖直偏振光的偏振态，并输出第二水平偏振光；光处理单元，用于接收第二水平偏振光，并对第二水平偏振光进行处理

【技术实现步骤摘要】
耦合光路结构和光模块


[0001]本专利技术涉及半导体集成
，尤其涉及一种耦合光路结构和光模块
。

技术介绍

[0002]硅光芯片能够有效降低光通信中模块的成本和功耗，是实现光互连的关键技术
。
典型单模硅波导的尺寸为
350nm
×
155nm
，激光器输出的光模场直径在2～4μ
m
，两者之间模场不匹配，直接耦合对准容差较小，损耗较大
。
所以，为实现两者之间的大对准容差低损耗耦合，需要同时把激光器的光场和硅光芯片与激光器耦合处的光场增大，一般增大到9μ
m
左右，激光器的光场扩大一般利用透镜来实现，硅光芯片耦合处光场扩大通过设计模斑转换器来实现
。
[0003]常用技术中，激光器与光发射芯片之间的耦合光路结构如图1所示，激光器1输出水平偏振
(TE)
的光经过透镜
21、
隔离器
22
和波片
23
，光场放大，偏振态仍然为水平，然后耦合进光发射芯片的模斑转换器
31
，再经硅波导和集成器件输出水平偏振的光
。
但是由于在实际的应用中，光发射芯片需要输入较大的光功率，而硅波导的模斑转换器和单模硅波导在较大光功率的情况下，传输水平偏振光会产生较大的非线性损耗，非线性损耗引起的热的积累甚至可能会存在烧坏芯片的问题
。

技术实现思路

[0004]本专利技术的目的在于提供一种耦合光路结构和光模块，以降低光传输引起的非线性损耗
。
[0005]为实现上述专利技术目的之一，本专利技术一实施方式提供一种耦合光路结构，所述耦合光路结构包括激光发射单元
、
空间耦合单元和光芯片；
[0006]所述激光发射单元用于输出第一水平偏振光；
[0007]所述空间耦合单元设置于所述激光发射单元和光芯片之间，用于接收所述第一水平偏振光，并改变所述第一水平偏振光的偏振态，输出竖直偏振光；
[0008]所述光芯片沿光信号传播方向依次包括：模斑转换单元
、
偏振旋转单元和光处理单元；
[0009]所述模斑转换单元用于接收竖直偏振光，对所述竖直偏振光进行模斑转换，并输出转换后的竖直偏振光；
[0010]所述偏振旋转单元用于接收所述转换后的竖直偏振光，改变所述竖直偏振光的偏振态，并输出第二水平偏振光；
[0011]光处理单元，用于接收第二水平偏振光，并对所述第二水平偏振光进行处理
。
[0012]作为本专利技术一实施方式的进一步改进，所述光处理单元包括光功率监测单元和光调制器，所述光功率监测单元与所述光调制器的输入端均与所述偏振旋转单元的输出端相连
。
[0013]作为本专利技术一实施方式的进一步改进，所述光芯片还包括第一分束单元，与所述
模斑转换单元输出端相连，用于将所述转换后的竖直偏振光分为至少两路传输至所述偏振旋转单元
。
[0014]作为本专利技术一实施方式的进一步改进，所述第一分束单元为
3dB
耦合器，将所述转换后的竖直偏振光均分为两路传输，每一路上均连接有偏振旋转单元和光处理单元
。
[0015]作为本专利技术一实施方式的进一步改进，所述模斑转换单元为双尖端模斑转换器，用于对所述竖直偏振光进行模斑转换，并均分输出两路转换后的竖直偏振光，每一路上均连接有偏振旋转单元和光处理单元
。
[0016]作为本专利技术一实施方式的进一步改进，所述模斑转换单元为反向楔形结构
。
[0017]作为本专利技术一实施方式的进一步改进，所述模斑转换单元为亚波长结构
。
[0018]作为本专利技术一实施方式的进一步改进，所述光处理单元还包括第二分束单元，所述第二分束单元为
3dB
耦合器，将所述第二水平偏振光均分为两路传输，每一路上均连接有光功率监测单元和光调制器
。
[0019]作为本专利技术一实施方式的进一步改进，所述空间耦合单元包括透镜
、
隔离器以及波片，所述透镜靠所述激光发射单元设置，所述波片靠近所述光芯片设置，用于将所述第一水平偏振光转换为竖直偏振光输出；所述隔离器设置于所述透镜与所述波片之间
。
[0020]本专利技术还提供一种光模块，所述光模块具有如上任意一项所述的耦合光路结构
。
[0021]本专利技术的有益效果在于：耦合光路结构中光芯片在与激光源输出光作光耦合的一端接收竖直偏振光，在光芯片内设置有偏振旋转单元，将接收的竖直偏振光转换为水平偏振光输出，相比常用技术中光芯片从接收到输出都是水平偏振光的技术方案，光芯片内模斑转换单元和传输光信号的硅波导在具有较大输入光功率的情况下，以竖直偏振光传输比以水平偏振光传输能大大降低光芯片内因光传输引起的非线性损耗，防止由于非线性损耗引起热的积累
、
烧坏光芯片等问题
。
附图说明
[0022]图1为常用技术中耦合光路结构示意图
。
[0023]图2是本专利技术实施例1中的耦合光路结构示意图
。
[0024]图3是本专利技术实施例2中的耦合光路结构示意图
。
[0025]图4是本专利技术实施例3中的耦合光路结构示意图
。
[0026]图5是本专利技术实施例4中的耦合光路结构示意图
。
[0027]图6是本专利技术实施例5中的耦合光路结构示意图
。
具体实施方式
[0028]为使本申请的目的
、
技术方案和优点更加清楚，下面将结合本申请具体实施方式及相应的附图对本申请技术方案进行清楚
、
完整地描述
。
显然，所描述的实施方式仅是本申请一部分实施方式，而不是全部的实施方式
。
基于本申请中的实施方式，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他实施方式，都属于本申请保护的范围
。
[0029]下面详细描述本专利技术的实施方式，实施方式的示例在附图中示出，其中自始至终相同或类似的标号表示相同或类似的元件或具有相同或类似功能的元件
。
下面通过参考附图描述的实施方式是示例性的，仅用于解释本专利技术，而不能理解为对本专利技术的限制
。
[0030]为降低耦合光路中由光传输引起的非线性损耗，本专利技术提供以下五种实施例进行具体说明
。
[0031]实施例1[0032]如图2所示，为本专利技术实施例1中的耦合光路结构示意图，所述耦合光路结构包括激光发射单元
1、
空间耦合单元2以及光芯片3，所述空间耦合单元2设置于所述激光发射单元1和光芯片3之间
。
[0033]所述激光发射单元1输出具有高功率的第一水平偏振光
。
在本实施例中，所述激光发射单元1选用
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【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.
一种耦合光路结构，其特征在于，所述耦合光路结构包括激光发射单元
、
空间耦合单元和光芯片；所述激光发射单元用于输出第一水平偏振光；所述空间耦合单元设置于所述激光发射单元和光芯片之间，用于接收所述第一水平偏振光，并改变所述第一水平偏振光的偏振态，输出竖直偏振光；所述光芯片沿光信号传播方向依次包括：模斑转换单元
、
偏振旋转单元和光处理单元；所述模斑转换单元用于接收竖直偏振光，对所述竖直偏振光进行模斑转换，并输出转换后的竖直偏振光；所述偏振旋转单元用于接收所述转换后的竖直偏振光，改变所述竖直偏振光的偏振态，输出第二水平偏振光；光处理单元，用于接收第二水平偏振光，并对所述第二水平偏振光进行处理
。2.
根据权利要求1所述的耦合光路结构，其特征在于，所述光处理单元包括光功率监测单元和光调制器，所述光功率监测单元与所述光调制器的输入端均与所述偏振旋转单元的输出端相连
。3.
根据权利要求2所述的耦合光路结构，其特征在于，所述光芯片还包括第一分束单元，与所述模斑转换单元输出端相连，用于将所述转换后的竖直偏振光分为至少两路传输至所述偏振旋转单元
。4.
根据权利要求3所述的耦合光路结构，其特征在于，所述第一分束单元为
3dB
耦合器，将所述转...

【专利技术属性】
技术研发人员：郭德汾，李显尧，
申请(专利权)人：苏州湃矽科技有限公司，
类型：发明
国别省市：