[發明專利]光耦合裝置

有效

• 申請號: 201580065460.5
• 申請日: 2015-11-20
• 公開（公告）號: CN107003478B
• 公開（公告）日: 2020-09-25
• 發明（設計）人: 湯姆·柯林斯;馬科·蘭波尼
• 申請（專利權）人: 華為技術有限公司
• 主分類號: G02B6/26
• 分類號: G02B6/26;G02B6/42
• 代理公司: 暫無信息
• 代理人: 暫無信息

提供了一種光耦合裝置(10)，包括：光波電路(lightwave circuit，LC)(100)、耦合元件(200)和光波導元件(300)，其中，所述LC(100)具有第一表面區域(110)，并且所述耦合元件(200)附接到所述第一表面區域(110)，使得光信號可以從所述LC(100)傳輸到所述耦合元件(200)。所述光波導元件(300)在第一接合區(202)處附接到所述耦合元件(300)，使得所述光信號可以從所述耦合元件(200)傳輸到所述光波導元件(300)。所述耦合元件(200)用于對從所述LC(100)傳輸到所述光波導元件(300)的所述光信號進行模式轉換，并且實現所述光信號到所述光波導元件(300)的絕熱耦合。因此，可以實現更好的耦合效率。

相關申請案交叉申請

本申請要求于2015年5月5日遞交的發明名稱為“光耦合裝置”的歐洲專利申請EP15166358.0的優先權，上述申請作為參考全部結合到本申請中。

技術領域

本申請涉及光學和光子集成電路技術領域，尤其涉及一種光耦合裝置，其用于將光信號從一個光學組件耦合到另一個光學組件。此外還描述了一種用于生產用于光耦合裝置的耦合元件的方法。

背景技術

光學元件廣泛用于數據交換設備和/或通信設備之間的光信號傳輸。

例如，作為在電信、數據通信、互連和傳感中廣泛應用的通用技術平臺，硅光子學顯得日趨重要。其可以通過在高質量低成本的硅襯底上使用互補金屬氧化物半導體(complementary metal-oxide semiconductor，CMOS)、兼容晶圓級技術來實現光子功能。

特別是對于數據通信(datacom)、互連網絡或接入網的短距離應用來說，設備價格可能是主要關注的問題。由于硅的大規模生產，使得集成數百個基本構件的光子芯片的價格可以非常低廉且經濟實惠。然而，封裝成本可能會明顯超過單個芯片的成本，使得最終的設備價格過高而無法滿足經濟市場的需求或要求。

對有效光纖耦合的需求可能是這種光子封裝成本高的主要原因之一。將光纖連接到毫米級芯片通常會涉及具有嚴格機械公差的復雜對準過程。

D.W.Vernooy等人曾在2004年IEEE PTL中發表的《基于PLC表面貼裝光子學的對準不敏感耦合(Alignment-Insensitive Coupling for PLC-Based Surface MountPhotonics)》中闡明了一種在III-V芯片和二氧化硅平面光波電路(planar lightwavecircuit，PLC)之間使用絕熱耦合的方式。該技術實現了在將III-V組件的倒裝芯片表面貼裝到PLC平臺上時芯片之間產生的損耗低于0.5dB。III-V芯片具有低折射率對比度的輸出波導，并且光從InP波導轉移到該波導中。(在光從III-V轉換到該輸出波導時，可能存在額外的2dB芯片損耗)。這會使該模式明顯擴大，并且可以將芯片耦合到PLC(也是低折射率對比度)上的波導，只要表面貼裝使它們足夠貼近即可。

T.Meany等人曾在《Appl.Phys.A》第114(1)期第113至118頁(2013年)中闡述了一種使用飛秒激光器在玻璃中寫入波導的方法。這種技術稱為飛秒激光器直寫(femto-second laser direct-write，FLDW)，并且基于在透明材料中具有高強度脈沖的非線性吸收。因此，當激光器在透明材料的表面下聚焦時，由于非線性效應，吸收會高度集中在激光器焦點處。在低強度激光器下，可以觀察材料的折射率的變化。通過相對于激光器焦點轉換襯底，可能會形成波導。這可以發生在三個維度中，并且意味著該技術可以很容易在多個深度處產生低損耗波導。

發明內容

本發明的目的是就光纖耦合問題提供成本有效的解決方案，因此，具體而言，是為大量低成本的基于硅光子芯片的產品奠定基礎。

該目的由獨立權利要求的特征來實現。另外的實施方式從從屬權利要求、說明書和附圖中顯而易見。