[實用新型]一種激光器和硅光芯片的耦合結構和封裝結構

有效

• 申請號: 201920558674.1
• 申請日: 2019-04-23
• 公開（公告）號: CN209946462U
• 公開（公告）日: 2020-01-14
• 發明（設計）人: 汪軍平;胡勇;胡朝陽
• 申請（專利權）人: 蘇州海光芯創光電科技有限公司
• 主分類號: G02B6/42
• 分類號: G02B6/42;G02B6/32;G02B6/27
• 代理公司: 11227 北京集佳知識產權代理有限公司
• 代理人: 常亮

本實用新型公開了一種激光器和硅光芯片的耦合結構，包括依次設置的激光器、準直透鏡、隔離器、耦合透鏡、光纖以及硅光芯片，準直透鏡和耦合透鏡共光軸，光纖和硅光芯片連接，激光器出射光經準直透鏡準直后入射隔離器，之后入射耦合透鏡匯聚至光纖，通過光纖耦合入硅光芯片。本實用新型還公開了一種激光器和硅光芯片的封裝結構，包括依次連接的光發射組件、光纖以及硅光芯片，光發射組件包括激光器、準直透鏡、隔離器及耦合透鏡，光發射組件采用TOSA(光發射次模塊)工藝封裝，其中激光器采用TO(晶體管外形)工藝封裝。

技術領域

本實用新型涉及發光通信技術領域，更準確的說涉及一種激光器和硅光芯片的耦合結構和封裝結構。

背景技術

隨著光通信技術的不斷發展，光電器件朝著更小體積，集成度更高，成本更低的方向發展。集成電路芯片一般在硅片上采用互補金屬氧化物半導體集成工藝制作，已經具有很成熟的制作工藝，現在一些廠商將波導制作在硅基襯底側面，用于傳輸光路，這樣把集成電路芯片功能與光芯片功能集成在同一塊硅基芯片上即為硅光芯片。硅光芯片既能實現電信號處理功能例如信號放大器，數字信號處理器等，又能傳輸光路，實現光信號的濾波、分束、調制等功能，硅光芯片的高度光電集成化減小了光電器件的體積，能夠降低功耗和生產成本等，更能勝任數據中心對光通信模塊的高端口密度和低成本的迫切需求，具有很好的發展前景。不過，硅光芯片在實際應用中仍存在一些技術難題，其中之一為硅光光源。由于硅是一種間接帶隙半導體材料，其發光效率遠低于三五族半導體光電子材料，不適合制作光源。

為了實現硅光光源，業界采用的方案有三種：第一種，Intel公司選擇在硅光芯片上外延生長三五族半導體光電子材料，然后再在三五族半導體光電子材料進行激光器加工工藝，制作光源；第二種，Luxtera公司選擇將三五族DFB芯片、透鏡、隔離器制作成一個光源組件，再將這個組件用膠水鍵合在硅光芯片上；第三種，華為Hisilicon公司選擇將激光器芯片波導倒裝在硅波導上面，進行倏逝波耦合，將激光器芯片的光耦合到硅光芯片里面去。上述三種方案中，方案一的工藝復雜，芯片可靠性不高，硅材料和三五族半導體光電子材料本身存在晶格失配，在硅材料上外延生長三五族半導體光電子材料，生長過程種會出現很多晶格缺陷，產生比較大的應力，影響芯片的可靠性；方案二中光源組件的加工工藝，密封工序比較復雜，工藝成本比較高；方案三中將激光器芯片波導倒裝在硅波導上面，進行倏逝波耦合，需要超高精度的耦合對準設備，對于設備和工藝的要求都很高。綜上，現有技術實現硅光光源的方案均有一定的缺陷，存在較大的改進空間。

實用新型內容

有鑒于此，本實用新型的主要目的在于提供一種激光器和硅光芯片的耦合結構，包括依次設置的激光器、準直透鏡、隔離器、耦合透鏡、光纖以及硅光芯片，所述準直透鏡和所述耦合透鏡共光軸，所述光纖和所述硅光芯片連接，所述激光器出射光經所述準直透鏡準直后入射所述隔離器，之后入射所述耦合透鏡匯聚至所述光纖，通過所述光纖耦合入所述硅光芯片。

本實用新型的另一個目的在于提供一種激光器和硅光芯片的封裝結構，包括依次連接的光發射組件、光纖以及硅光芯片，所述光發射組件包括激光器、準直透鏡、隔離器及耦合透鏡，所述光發射組件采用TOSA(光發射次模塊)工藝封裝，其中所述激光器采用TO(晶體管外形)工藝封裝。

為了達到上述目的，本實用新型提供一種激光器和硅光芯片的耦合結構，包括依次設置的一激光器、一隔離器、一耦合透鏡、一光纖以及一硅光芯片，所述光纖與所述硅光芯片連接，所述激光器出射光束，所述光束入射所述隔離器，從所述隔離器出射后入射所述耦合透鏡，經所述耦合透鏡匯聚至所述光纖后入射所述硅光芯片。

優選地，所述激光器和硅光芯片的耦合結構包括一準直透鏡，所述準直透鏡設置在所述激光器和所述隔離器之間，所述準直透鏡與所述耦合透鏡共光軸，所述激光器出射光束，所述光束入射所述準直透鏡，經所述準直透鏡準直后入射所述隔離器，從所述隔離器出射后入射所述耦合透鏡，經所述耦合透鏡匯聚至所述光纖后入射所述硅光芯片。

優選地，所述光纖為保偏光纖。