一種并行光纖傳輸?shù)墓杌馐瞻l(fā)組件的制作方法
【專利摘要】本發(fā)明提供一種并行光纖傳輸?shù)墓杌馐瞻l(fā)組件，包括一硅襯底、若干電極、若干激光器/探測器、若干透鏡、若干光纖頭，以及一光纖蓋板，其中：所述硅襯底包括表平面，該表平面設(shè)有凹陷部、若干線槽以及定位部，若干定位部與若干線槽的前端口由該凹陷部間隔；若干電極之間呈平行狀設(shè)置且以凸起態(tài)勢設(shè)在該前方段表平面；若干激光器/探測器分別與若干電極相連，并藉由若干定位部安裝在所述表平面；若干透鏡對應(yīng)若干激光器/探測器安裝在該凹陷部之中，以及若干光纖頭分別設(shè)于若干線槽，其靠近若干透鏡一端覆蓋有一光纖蓋板，藉由前述結(jié)構(gòu)或其構(gòu)造的結(jié)合，實現(xiàn)了該硅基光收發(fā)組件，從而達成了縮減體積、便于制成及降低成本的良好效果。
【專利說明】一種并行光纖傳輸?shù)墓杌馐瞻l(fā)組件
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001]本發(fā)明涉及光子集成器件【技術(shù)領(lǐng)域】，特別是指一種并行光傳輸?shù)墓杌馐瞻l(fā)組件。
【背景技術(shù)】
[0002]進入新世紀以來，隨著微納光電集成技術(shù)的不斷發(fā)展，芯片的集成度越來越高，光電器件的尺寸不斷縮小，而工作速率則不斷提高。為增加光通信容量，采用并行光纖實現(xiàn)多通道激光器/探測器的一對一通信，如PSM4方案(Parallel Single Mode 4，并行單模方案)來實現(xiàn)高密度的光傳輸。
[0003]目前,實現(xiàn)并行光纖傳輸?shù)姆桨复蠖嗝子没陉嚵蠽CSEL(面發(fā)射激光器)、陣列F1D(探測器)和多模光纖來實現(xiàn)。基于VCSEL的光傳輸方案存在傳輸距離短的不足,而基于邊發(fā)射激光器(如DFB，F(xiàn)P等)的并行光傳輸方案由于激光器的光斑尺寸較小，再同陣列單模光纖耦合時存在耦合容差小，成品率不高的問題。
[0004]本發(fā)明提出了一種新型的硅基光收發(fā)組件結(jié)構(gòu)來實現(xiàn)邊發(fā)射激光器、探測器和陣列光纖間的耦合和集成化，具有耦合容差大、成品率高、易于制作等特點，適合于并行光纖傳輸?shù)膽?yīng)用。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0005]為解決上述技術(shù)問題,本發(fā)明的主要目的在于提供一種并行光傳輸?shù)耐藁馐瞻l(fā)組件，該收發(fā)組件能實現(xiàn)多路激光器/探測器與多路并行單模光纖間的光耦合，可廣泛應(yīng)用于數(shù)據(jù)中心光通信、IC芯片間光互聯(lián)、超級計算機中。
[0006]為達成上述目的，本發(fā)明應(yīng)該的技術(shù)方案是:一種并行光纖傳輸?shù)耐藁馐瞻l(fā)組件，包括一娃襯底、若干電極、若干激光器/探測器、若干透鏡、若干光纖頭，以及一光纖蓋板，其中:所述硅襯底包括表平面，該表平面的中部較前方段設(shè)有凹陷部，在該凹陷部相對的后方段設(shè)有若干線槽，所述若干線槽相對該凹陷部呈垂直設(shè)置；在該凹陷部相對的前方段表平面設(shè)有若干定位部，若干定位部與若干線槽的前端口由該凹陷部間隔；若干電極之間呈平行狀設(shè)置且以凸起態(tài)勢設(shè)在該前方段表平面；若干激光器/探測器分別與若干電極相連，并藉由若干定位部安裝在所述表平面；若干透鏡對應(yīng)若干激光器/探測器安裝在該凹陷部之中，以及若干光纖頭分別設(shè)于若干線槽，其靠近若干透鏡一端覆蓋有一光纖蓋板。
[0007]在本發(fā)明實施例中優(yōu)選，所述的定位部設(shè)有在凹陷部相對的前方段靠近該凹陷部邊緣。
[0008]在本發(fā)明實施例中優(yōu)選，所述的若干電極設(shè)在該定位部至相對的前方段表平面邊緣之間的位置。
[0009]在本發(fā)明實施例中優(yōu)選，所述的若干線槽分別包括前端口，所述前端口與若干定位部由所述凹陷部間隔并呈對準態(tài)勢設(shè)置。
[0010]在本發(fā)明實施例中優(yōu)選，所述的透鏡自該凹陷部底部凸起并超出若干激光器/探測器的高度平面。
[0011]在本發(fā)明實施例中優(yōu)選，所述的若干透鏡包括中心軸，所述激光器/探測器包括出光面，安裝后該中心軸的高度比該出光面的高度高。
[0012]在本發(fā)明實施例中優(yōu)選，安裝后的所述光纖蓋板與若干透鏡頂面處于相同高度。
[0013]在本發(fā)明實施例中優(yōu)選，所述的定位部為凸臺狀。
[0014]在本發(fā)明實施例中優(yōu)選，所述的若干線槽深度依據(jù)所述出光面及所述中心軸的位置關(guān)系調(diào)整，并保證這兩者在同一水平面上，而若干線槽之間的間距依據(jù)所述激光器/探測器之間的間距進行調(diào)整，從而實現(xiàn)所述透鏡裝置在凹陷部中與若干線槽的深度匹配。
[0015]在本發(fā)明實施例中優(yōu)選，所述的若干電極與若干激光器/探測器電性相連。
[0016]本發(fā)明與現(xiàn)有技術(shù)相比，其有益的效果是:
實驗表明，邊發(fā)射型激光器同光纖間的直接耦合存在耦合容差小，耦合效率不高的問題，嚴重制約了并行光通信光收發(fā)組件的批量化生產(chǎn)。DFB激光器同常規(guī)單模光纖耦合的3dB容差僅lum，直接耦合效率不到9% (耦合損耗約為_8dB)。
[0017]采用慢速的硅干法或者濕法刻蝕工藝可以將硅上特殊圖形的高度誤差控制在百納米級，可以實現(xiàn)采用本發(fā)明中提到的光耦合結(jié)構(gòu)，滿足邊發(fā)射型激光器同光纖間耦合容差的要求。
[0018]通過聚焦透鏡可以將邊發(fā)射型激光器發(fā)出的發(fā)散光匯聚到光纖中，通過調(diào)整透鏡的參數(shù)實現(xiàn)合適的光斑調(diào)整，從而減少兩者的耦合損耗。通過理論計算，不論是用玻璃還是硅材料制作的小型透鏡均可將邊發(fā)射型激光器同光纖間的耦合效率提高到40%以上(耦合損耗小于_3dB)，并且可以更進一步提高工藝容差到2um。
[0019]最后，采用硅材料作為襯底具有導熱性能良好，工藝成熟(尤其是硅基V型槽)，易于制作各種特殊結(jié)構(gòu)等優(yōu)點。硅材料上制作電極用于代替?zhèn)鹘y(tǒng)的陶瓷和石英上制作的高頻電極利于后續(xù)的光組件封裝。
【專利附圖】

【附圖說明】
[0020]圖1是本發(fā)明實施例的組裝結(jié)構(gòu)示意圖。
[0021]圖2是硅襯底的結(jié)構(gòu)示意圖。
【具體實施方式】
[0022]下面結(jié)合附圖對本發(fā)明作進一步的說明。
[0023]請參閱圖1所不，本發(fā)明提供一種并行光纖傳輸?shù)耐藁馐瞻l(fā)組件，包括一娃襯底10、若干電極20、若干激光器/探測器30、若干透鏡40、若干光纖頭50以及一光纖蓋板60，其中:
一述硅襯底10呈矩形，一表平面11的相對較前方設(shè)有一橫穿的凹陷部111，在該凹陷部111相對的后方設(shè)有若干線槽112，所述線槽112相對于該凹陷部111呈垂直狀設(shè)置；在該凹陷部111相對的前方靠近該凹陷部111邊緣設(shè)有若干定位部113，若干定位部113與若干線槽112的前端口 1121由該凹陷部111間隔并呈對應(yīng)態(tài)勢呈現(xiàn)；
若干電極20呈平行條狀，且以并排態(tài)勢凸設(shè)在所述表平面11相對的前邊緣至所述定位部113之間的位置； 若干激光器/探測器30分別以對應(yīng)態(tài)勢與若干電極20相連，并藉由若干定位部113安裝在所述表平面11 ；
若干透鏡40對應(yīng)若干激光器/探測器30安裝在該凹陷部111中，其中單個透鏡呈方塊柱狀，自凹陷部111底部凸起并超出若干激光器/探測器30的高度平面；在本發(fā)明實施例中，由于若干透鏡40的中心軸高度通常比激光器/探測器30的出光面高度高，所述需制作凹陷部111來安置。
[0024]若干光纖頭50分別設(shè)于若干線槽112，其靠近若干透鏡40的一端覆蓋有一光纖蓋板60,安裝后的所述光纖蓋板60與若干透鏡40的頂面處于相同高度。
[0025]在本發(fā)明實施例中，所述定位部113是用于若干激光器/探測器30 (正裝和倒裝)貼片時作支撐的凸臺，當焊接安裝時，既可有效避免焊料的側(cè)面溢出，又可實現(xiàn)與若干光纖頭在高度上的對準。
[0026]在本發(fā)明實施例中，置于凹陷部111的若干透鏡40，介于若干激光器/探測器30與若干光纖頭50之間，藉此為這二者之間實現(xiàn)耦合。若干透鏡40為分立的單個透鏡組成，在本發(fā)明實施例中，若干透鏡40可以組成為陣列式透鏡。
[0027]在本發(fā)明實施例中，若干線槽112的深度可依據(jù)激光器/探測器30出光面與光纖頭50中心軸的位置關(guān)系進行調(diào)整，保證兩者在同一水平面上，而若干線槽112之間的間距可依據(jù)激光器/探測器之間的間距進行調(diào)整。通過調(diào)整透鏡40的大小，可以實現(xiàn)透鏡40裝置在凹陷部111中的透鏡40與線槽112深度匹配，從而減少制作該硅襯底流程并同時還可縮減元件成本。
[0028]在本發(fā)明實施例中，若干電極20在所述表平面11上作為實現(xiàn)激光器/探測器30的引出電極，在安裝激光器/探測器30位置的電極20上可制作焊料或者涂覆導電膠等，實現(xiàn)該電極20同激光器/探測器30的電性連接，若干激光器/探測器30的其它電極也可以通過金絲引線的方式實現(xiàn)同該硅襯底10上電極的連接。
[0029]在本發(fā)明實施例中，激光器/探測器30是分別的激光器與探測器組成，該激光器是可實現(xiàn)長距離光傳輸?shù)倪叞l(fā)射激光器(如DFB、EML)，激光器之間的間距可依據(jù)耦合透鏡40的大小和線槽112間距進行調(diào)整。該探測器是邊入射型探測器，也可是面入射型探測器。探測器之間的間距可依據(jù)耦合透鏡40的大小和線槽112間距進行調(diào)整。
[0030]在本發(fā)明實施例中，若干光纖50以并行態(tài)勢置于對應(yīng)的若干線槽112中，其中心軸高度由線槽112的刻蝕深度和刻蝕角度決定，其中:該光纖安裝的高度應(yīng)同該激光器/探測器30發(fā)光/探測面齊平，其光纖類型可以為單?；蚨嗄９饫w。
[0031]在本發(fā)明實施例中，該光纖蓋板60用于將若干光纖壓緊在若干線槽112中,保證若干光纖位置的一致性。為了更緊密固定，可以在線槽112與光纖蓋板60結(jié)合的間隙中注入固化劑來固化若干光纖50不可移位置。
[0032]綜上所述，僅為本發(fā)明之較佳實施例，不以此限定本發(fā)明的保護范圍，凡依本發(fā)明專利范圍及說明書內(nèi)容所作的等效變化與修飾，皆為本發(fā)明專利涵蓋的范圍之內(nèi)。
【權(quán)利要求】
1.一種并行光纖傳輸?shù)墓杌馐瞻l(fā)組件，包括一硅襯底、若干電極、若干激光器/探測器、若干透鏡、若干光纖頭，以及一光纖蓋板，其特征在于:所述娃襯底包括表平面，該表平面的中部較前方段設(shè)有凹陷部，在該凹陷部相對的后方段設(shè)有若干線槽，所述若干線槽相對該凹陷部呈垂直設(shè)置；在該凹陷部相對的前方段表平面設(shè)有若干定位部，若干定位部與若干線槽的前端口由該凹陷部間隔；若干電極之間呈平行狀設(shè)置且以凸起態(tài)勢設(shè)在該前方段表平面；若干激光器/探測器分別與若干電極相連，并藉由若干定位部安裝在所述表平面；若干透鏡對應(yīng)若干激光器/探測器安裝在該凹陷部之中，以及若干光纖頭分別設(shè)于若干線槽，其靠近若干透鏡一端覆蓋有一光纖蓋板。
2.如權(quán)利要求1所述并行光纖傳輸?shù)墓杌馐瞻l(fā)組件，其特征在于:所述的定位部設(shè)有在凹陷部相對的前方段靠近該凹陷部邊緣。
3.如權(quán)利要求2所述并行光纖傳輸?shù)墓杌馐瞻l(fā)組件，其特征在于:所述的若干電極設(shè)在該定位部至相對的前方段表平面邊緣之間的位置。
4.如權(quán)利要求3所述并行光纖傳輸?shù)墓杌馐瞻l(fā)組件，其特征在于:所述的若干線槽分別包括前端口，所述前端口與若干定位部由所述凹陷部間隔并呈對準態(tài)勢設(shè)置。
5.如權(quán)利要求4所述并行光纖傳輸?shù)墓杌馐瞻l(fā)組件，其特征在于:所述的透鏡自該凹陷部底部凸起并超出若干激光器/探測器的高度平面。
6.如權(quán)利要求5所述并行光纖傳輸?shù)墓杌馐瞻l(fā)組件，其特征在于:所述的若干透鏡包括中心軸，所述激光器/探測器包括出光面，安裝后該中心軸高度比該出光面高度高。
7.如權(quán)利要求6所述并行光纖傳輸?shù)墓杌馐瞻l(fā)組件，其特征在于:安裝后的所述光纖蓋板與若干透鏡頂面處于相同高度。
8.如權(quán)利要求7所述并行光纖傳輸?shù)墓杌馐瞻l(fā)組件，其特征在于:所述的定位部為凸臺狀。
9.如權(quán)利要求8所述并行光纖傳輸?shù)墓杌馐瞻l(fā)組件，其特征在于:所述的若干線槽深度依據(jù)所述出光面及所述中心軸的位置關(guān)系調(diào)整，并保證這兩者在同一水平面上，而若干線槽之間的間距依據(jù)所述激光器/探測器之間的間距進行調(diào)整，從而實現(xiàn)所述透鏡裝置在凹陷部中與若干線槽的深度匹配。
10.如權(quán)利要求9所述并行光纖傳輸?shù)墓杌馐瞻l(fā)組件，其特征在于:所述的若干電極與若干激光器/探測器電性相連。
【文檔編號】G02B6/43GK103676037SQ201310724811
【公開日】2014年3月26日 申請日期:2013年12月25日 優(yōu)先權(quán)日:2013年12月25日
【發(fā)明者】周亮, 李世瑜, 熊康, 王麗娟 申請人:武漢電信器件有限公司