【技术实现步骤摘要】
本申请涉及光芯片和光器件设计制造，尤其涉及一种光芯片、光器件、制造方法、光模块及光处理设备。
技术介绍
1、随着技术的发展，对芯片的处理性能也有着更高的要求。这使得芯片的高度小型化和集成化需求日益增加。对于电芯片，在电芯片的晶粒(die)外实现金属引线等的外联封装等。电芯片通过封装的金属引线与外设分立器件实现数据处理的相关电信号的交互。因为面积开销较小，使得电芯片有着迅猛地高度小型化和高度集成化发展。
2、而对于光芯片，需要在光信号的晶粒外为光口设计封装耦合结构(例如封装耦合加工后的光纤耦合结构等)。而光芯片的光口封装耦合结构会占据光芯片大量的面积开销和成本开销，同时会撑大光器件的面积开销和成本开销。这阻碍了光芯片和光器件的低成本、小型化和高集成度的发展。
技术实现思路
1、本申请实施例提供一种光芯片、光器件、制造方法、光模块及光处理设备，降低了光芯片和光器件的成本和面积开销，提高了小型化程度和集成度。
2、为达到上述目的，本申请的实施例采用如下技术方案：
3、第一方面，提供了一种光芯片，包括晶粒基底、至少一个3d打印透镜和内设光处理器件。晶粒基底上设置有波导。晶粒基底的外表面形成有避让槽。至少一个3d打印透镜包括内透镜。内透镜和内设光处理器件设置在避让槽内，且内透镜耦合在晶粒基底或内设光处理器件上。其中：内透镜用于：对光信号进行整形；与波导和/或内设光处理器件进行光信号的传输。
4、在本申请实施例中，在进行芯片制造的时候，在光芯片的
5、在一种可能的实施方式中，内设光处理器件包括无源光器件；内透镜包括第一内透镜和第二内透镜；波导包括第一波导。其中：第一波导的第一端从晶粒基底上延伸至避让槽的第一内侧面。第一内透镜设置在第一内侧面上与第一波导对应的位置。无源光器件设置在避让槽内且位于第二内透镜和第一内透镜的光传输通径之间。第二内透镜、无源光器件、第一内透镜与第一波导按顺序形成关于第一光信号的传输通径。在本申请实施例中，可以将无源光器件作为一种内设光处理器件封装在光芯片的避让槽内。无源光器件可以用于对光信号进行处理，此时，可以通过第一内透镜和第二内透镜实现将第一光信号传输至无源光器件处进行光处理，并将无源光器件处理后的第一光信号传输至光芯片的晶粒基底的波导中进行后续光传输和光处理。
6、在一些示例中，晶粒基底上还设置有第二波导；第二波导的第一端从晶粒基底上延伸至避让槽的第二内侧面。其中：第二内透镜设置在与第二波导的第一端对应的位置；第二波导用于：与第二内透镜传输第一光信号。在本申请实施例中，第一光信号可以由晶粒基底通过波导和内透镜传输至无源光器件，并在无源光器件对第一光信号进行光处理后，再通过内透镜和波导将光处理后的第一光信号传输至光芯片的晶粒基底中进行后续的光传输和光处理。
7、在一些示例中，可以将第一有源光器件和无源光器件分别作为不同的内设光处理器件。此时，第一有源光器件设置避让槽内。第一有源光器件与第二内透镜耦合。其中：第一有源光器件用于：与第二内透镜传输第一光信号。在本申请实施例中，第一光信号可以为第一有源光器件传输至第二内透镜的光信号，经过第二内透镜传输至无源光器件处。无源光器件对第一光信号进行光处理后，将光处理后的第一光信号传输至第一内透镜处。通过第一内透镜再将光处理后的第一光信号传输至光芯片的晶粒基底内进行后续的光传输和光处理。
8、在一种可能的实施方式中，第二内透镜具体用于：将第一光信号整形为平行光。第二内透镜的束腰模场大于第一数值；第一数值满足：使得为平行光的第一光信号的准直距离大于第二内透镜与无源光器件之间的距离。在本申请实施例中，内透镜基于高斯光束原理实现光斑整形。当内设光处理器件包括无源光器件时，传统的3d打印透镜的尺寸通常在3um-10um之间，且没有扩大透镜尺寸的应用需求。当第二内透镜需要向无源光器件传输平行光时，普通的3d打印透镜光斑整形得到的平行光的准直距离无法满足与无源光器件进行光传输的距离需求。而本申请实施例将第二内透镜的尺寸设置在15um及其以上，甚至可以加工到50um以上，从而可以实现1200um以上的准直距离(又称为瑞利长度)，完全满足无源光器件在避让槽内的光传输需求，且可以使得无源光器件在避让槽内的工作参数满足光传输和光处理所需。
9、在一种可能的实施方式中，内设光处理器件包括第二有源光器件。内透镜包括第三内透镜。波导包括第三波导。第三波导的第一端从晶粒基底上延伸至避让槽的内侧面。第三内透镜安装在第二有源光器件上且位于与第三波导的第一端对应的位置。其中：第二有源光器件用于：与第三内透镜传输第二光信号。第三内透镜用于：对第二光信号进行整形；与第三波导的第一端传输整形后的第二光信号。在本申请实施例中，可以将第二有源光器件作为一种内设光处理器件设置在避让槽内。将向光芯片提供第二光信号的第二有源光器件集成在光芯片内，减少了第二有源光器件的封装耦合工艺，降低光芯片的成本开销和面积开销。
10、在一种可能的实施方式中，至少一个3d打印透镜还包括外透镜。波导还包括第四波导；第四波导的第一端从晶粒基底上延伸至晶粒基底的外侧面。外透镜设置在晶粒基底上与第四波导的第一端对应的位置。其中：第四波导用于：与外透镜传输第三光信号。外透镜用于：对第三光信号进行整形，并传输整形后的第三光信号。在本申请实施例中，当光芯片还需要与一些没有集成在内的外部分立器件进行光传输和光处理时，可以通过外透镜实现第三光信号的光斑整形和扩模，提高光芯片与外部分立器件之间的光耦合效率，在一些情况下，在可以省略掉第四波导与外部光纤之间的封装耦合结构。
11、在一种可能的实施方式中，光芯片还包括封装耦合结构。外透镜用于：与封装耦合结构传输整形后的第三光信号。在本申请实施例中，当第四波导与外部光纤的耦合要求较高时，依然需要一定的封装耦合结构。但通过外透镜对第三光信号进行光斑整形和扩模。因基于3d透镜技术可以有着更高的外透镜设计灵活性和加工灵活性，外透镜有着较高的光斑整形和扩模能力。通过外透镜可以大大减少第四波导和外部光纤之间的封装工艺的复杂度等，以减少光芯片的封装耦合工艺的成本开销和面积开销。
12、在一种可能的实施方式中，外透镜为椭圆形透镜结构。在本申请实施例中，通常情况下，光芯片波导的水平光场限制因子和本文档来自技高网...
【技术保护点】
1.一种光芯片，其特征在于，包括晶粒基底、至少一个3D打印透镜和内设光处理器件；所述晶粒基底上设置有波导；所述晶粒基底的外表面形成有避让槽；所述至少一个3D打印透镜包括内透镜；所述内透镜和所述内设光处理器件设置在所述避让槽内，且所述内透镜耦合在所述晶粒基底或所述内设光处理器件上；其中：所述内透镜用于：
2.根据权利要求1所述的光芯片，其特征在于，所述内设光处理器件包括无源光器件；所述内透镜包括第一内透镜和第二内透镜；所述波导包括第一波导；其中：
3.根据权利要求2所述的光芯片，其特征在于，所述晶粒基底上还设置有第二波导；所述第二波导的第一端从所述晶粒基底上延伸至所述避让槽的第二内侧面；其中：
4.根据权利要求2所述的光芯片，其特征在于，所述内设光处理器件还包括第一有源光器件；所述第一有源光器件设置所述避让槽内；所述第一有源光器件与所述第二内透镜耦合；其中：
5.根据权利要求2-4任一项所述的光芯片，其特征在于，所述第二内透镜具体用于：
6.根据权利要求1所述的光芯片，其特征在于，所述内设光处理器件包括第二有源光器件；所述
7.根据权利要求1-6任一项所述的光芯片，其特征在于，所述至少一个3D打印透镜还包括外透镜；所述波导还包括第四波导；所述第四波导的第一端从所述晶粒基底上延伸至所述晶粒基底的外侧面；所述外透镜设置在所述晶粒基底上与所述第四波导的第一端对应的位置；其中：
8.根据权利要求7所述的光芯片，其特征在于，所述光芯片还包括封装耦合结构；所述外透镜用于：与所述封装耦合结构传输整形后的所述第三光信号。
9.根据权利要求7或8所述的光芯片，其特征在于，所述外透镜为椭圆形透镜结构。
10.根据权利要求1-9任一项所述的光芯片，其特征在于，所述内透镜和/或所述外透镜包括连接部和整形镜片；其中：
11.根据权利要求1-10任一项所述的光芯片，其特征在于，所述内透镜和/或所述外透镜包括连接部、传输部和整形镜片；其中：
12.一种光器件，其特征在于，包括安装衬板和光芯片；所述光芯片设置在所述安装衬板上；所述光芯片包括晶粒基底、至少一个3D打印透镜和内设光处理器件；所述晶粒基底上设置有波导；所述晶粒基底的外表面形成有避让槽；所述至少一个3D打印透镜包括内透镜；所述内透镜和所述内设光处理器件设置在所述避让槽内，且所述内透镜耦合在所述晶粒基底或所述内设光处理器件上；其中：所述内透镜用于：对光信号进行整形；与所述波导和/或所述内设光处理器件进行所述光信号的传输。
13.根据权利要求12所述的光器件，其特征在于，所述光器件还包括至少一个外部分立器件；所述光芯片的所述至少一个3D打印透镜还包括外透镜；所述至少一个外部分立器件设置在所述安装衬板上；所述外透镜耦合在所述光芯片的所述晶粒基底外侧面；所述光芯片通过所述外透镜与所述至少一个外部分立器件实现光通信耦合。
14.一种制造方法，其特征在于，用于制造光芯片；所述方法包括：
15.根据权利要求14所述的制造方法，其特征在于，所述内设光处理器件包括无源光器件；所述内透镜包括第一内透镜和第二内透镜；所述波导包括第一波导；所述第一波导的第一端从所述晶粒基底上延伸至所述避让槽的第一内侧面；
16.根据权利要求15所述的制造方法，其特征在于，所述晶粒基底上还设置有第二波导；所述第二波导的第一端从所述晶粒基底上延伸至所述避让槽的第二内侧面；
17.根据权利要求15所述的制造方法，其特征在于，所述内设光处理器件还包括第一有源光器件；
18.根据权利要求14所述的制造方法，其特征在于，所述内设光处理器件包括第二有源光器件；所述内透镜包括第三内透镜；所述波导包括第三波导；所述第三波导的第一端从所述晶粒基底上延伸至所述避让槽的内侧面；
19.根据权利要求14-18任一项所述的制造方法，其特征在于，所述至少一个3D打印透镜还包括外透镜；所述波导还包括第四波导；所述第四波导的第一端从所述晶粒基底上延伸至所述晶粒基底的外侧面；
20.根据权利要求14-19任一项所述的制造方法，其特征在于，所述方法还包括：
21.一种制造方法，其特征在于，用于制造光器件，所述方法包括：
22.根据权利要求21所述的制造方法，其特征在于，所述光器件还包括至少一个外部分立光器件；所述将所述光芯片封装设置在安...
【技术特征摘要】
1.一种光芯片，其特征在于，包括晶粒基底、至少一个3d打印透镜和内设光处理器件；所述晶粒基底上设置有波导；所述晶粒基底的外表面形成有避让槽；所述至少一个3d打印透镜包括内透镜；所述内透镜和所述内设光处理器件设置在所述避让槽内，且所述内透镜耦合在所述晶粒基底或所述内设光处理器件上；其中：所述内透镜用于：
2.根据权利要求1所述的光芯片，其特征在于，所述内设光处理器件包括无源光器件；所述内透镜包括第一内透镜和第二内透镜；所述波导包括第一波导；其中：
3.根据权利要求2所述的光芯片，其特征在于，所述晶粒基底上还设置有第二波导；所述第二波导的第一端从所述晶粒基底上延伸至所述避让槽的第二内侧面；其中：
4.根据权利要求2所述的光芯片，其特征在于，所述内设光处理器件还包括第一有源光器件；所述第一有源光器件设置所述避让槽内；所述第一有源光器件与所述第二内透镜耦合；其中：
5.根据权利要求2-4任一项所述的光芯片，其特征在于，所述第二内透镜具体用于：
6.根据权利要求1所述的光芯片，其特征在于，所述内设光处理器件包括第二有源光器件；所述内透镜包括第三内透镜；所述波导包括第三波导；所述第三波导的第一端从所述晶粒基底上延伸至所述避让槽的内侧面；所述第三内透镜安装在所述第二有源光器件上且位于与所述第三波导的第一端对应的位置；其中：
7.根据权利要求1-6任一项所述的光芯片，其特征在于，所述至少一个3d打印透镜还包括外透镜；所述波导还包括第四波导；所述第四波导的第一端从所述晶粒基底上延伸至所述晶粒基底的外侧面；所述外透镜设置在所述晶粒基底上与所述第四波导的第一端对应的位置；其中：
8.根据权利要求7所述的光芯片，其特征在于，所述光芯片还包括封装耦合结构；所述外透镜用于：与所述封装耦合结构传输整形后的所述第三光信号。
9.根据权利要求7或8所述的光芯片，其特征在于，所述外透镜为椭圆形透镜结构。
10.根据权利要求1-9任一项所述的光芯片，其特征在于，所述内透镜和/或所述外透镜包括连接部和整形镜片；其中：
11.根据权利要求1-10任一项所述的光芯片，其特征在于，所述内透镜和/或所述外透镜包括连接部、传输部和整形镜片；其中：
12.一种光器件，其特征在于，包括安装衬板和光芯片；所述光芯片设置在所述安装衬板上；所述光芯片包括晶粒基底、至少一个3d打印透镜和内设光处理器件；所述晶粒基底上设置有波导；所述晶粒基底的外表面形成有避让槽；所述至少一个3d打印透...
【专利技术属性】
技术研发人员：胡卓，张昊，刘加勇，邱志成，苏长征，李兆明，唐晓枫，
申请(专利权)人：华为技术有限公司，
类型：发明
国别省市：
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