[發明專利]一種光纖陣列結構及其制作方法

在審

• 申請號: 202010876326.6
• 申請日: 2020-08-27
• 公開（公告）號: CN112051642A
• 公開（公告）日: 2020-12-08
• 發明（設計）人: 賴龍斌;嚴亭;丁靚
• 申請（專利權）人: 上海傳輸線研究所(中國電子科技集團公司第二十三研究所);上海信及光子集成技術有限公司
• 主分類號: G02B6/30
• 分類號: G02B6/30;G02B6/14;G02B6/255
• 代理公司: 上海市嘉華律師事務所 31285
• 代理人: 黃琮

一種光纖陣列結構及其制作方法，包括了基板、輸入/輸出光纖和模式變換光纖的組合，其中，基板的一個面分為臺階狀的平面區域和V型槽區域，一個端部去除部分涂覆層裸露其芯線的輸入/輸出光纖與一段芯線模場直徑小于或者大于輸入/輸出光纖芯線模場直徑的模式變換光纖芯線熔接拉錐形成光纖模式變換區，與V型槽數量一致且通過熔接拉錐的輸入/輸出光纖與模式變換光纖，通過粘結劑有序排列粘接在基板上，且其中的光纖模式變換區有序排列在基板的平面區域上或V型槽內、模式變換光纖部分或全部分別有序置于V型槽中。本發明通過拉錐的方法逐漸改變光模場，使拉錐后的光模場與硅光芯片輸出波導的光模場尺寸匹配，可大幅減少耦合損耗，提高耦合效率。

技術領域

本發明涉及一種光纖通訊器件及其制作方法，尤其涉及一種光纖陣列結構及其制作方法，屬于光纖通訊元器件生產和制造技術領域。

背景技術

硅基波導型光芯片作為傳統集成電路IC芯片的發展方向和替代方案，在普通CMOS芯片中加入了光子器件，同時包含了傳統的電子電路和超薄激光通路，融通了電子計算和光通信之間的界面，具有帶寬大、速度快等優勢，是突破系統發展瓶頸的重要技術途徑。

硅光芯片一般通過端面耦合方式與光纖進行耦合封裝，實現光信號的輸入和輸出。

硅光芯片在與光纖的端面耦合時，為了減小芯片波導與光纖之間的模式失配，需要在三維空間上逐漸擴大波導的端面，形成喇叭錐形過渡結構。

然而，這種結構的制備非常困難，由于制作容差小，波導和9μm單模光纖相比，模場失配仍然很嚴重。

在硅光芯片輸出模場尺寸無法進一步優化增加的情況下，現有技術尚無更好的方法解決硅光芯片與光纖端面耦合的模式失配。

發明內容

為克服相關技術的不足，本發明提供一種光纖陣列結構及其制作方法，目的在于：

提供一種新型的光纖陣列結構及其制作方法，通過光纖模場直徑的變換與硅光芯片波導耦合，實現硅光芯片的低損耗耦合，提高耦合效率和光纖通訊的質量。

為此，本發明首先提供一種光纖陣列結構，包括：

基板、輸入/輸出光纖和模式變換光纖；其中：

所述基板為矩形板，所述矩形板中的一個面分為臺階狀的兩個部分，其中的底層臺階為平面區域，其中的上層臺階開挖有與所述矩形板長度方向一致的至少一條V型槽，且所述V型槽的底部與所述平面區域在一個水平面上；

所述輸入/輸出光纖的一個端部去除部分涂覆層裸露其芯線；

所述模式變換光纖為芯線模場直徑小于或者大于所述輸入/輸出光纖芯線模場直徑的光纖芯線；

所述輸入/輸出光纖的裸露芯線與所述模式變換光纖熔接拉錐形成光纖模式變換區；

與所述V型槽數量一致且通過熔接拉錐的所述輸入/輸出光纖與所述模式變換光纖通過粘結劑有序排列粘接在所述基板上，其中：

各所述光纖模式變換區分別有序排列在所述基板的平面區域上或V型槽內，各所述模式變換光纖部分或全部分別有序置于各所述V型槽中。

進一步的，所述光纖陣列結構，還包括蓋板；

所述蓋板其寬度與所述基板的寬度一致，所述蓋板其長度不短于所述V型槽的長度且不超過所述基板的長度；

所述蓋板通過粘結劑覆蓋貼合在粘接著所述模式變換光纖和所述光纖模式變換區的所述基板面上，且所述蓋板的一個端面與所述V型槽所在一側的所述基板的端面對齊；

與所述蓋板同一面卻未被所述蓋板覆蓋的所述基板面用所述粘結劑覆蓋。

進一步的，所述蓋板其面對所述基板平面區域的端面上設有倒角，所述倒角位于所述蓋板與所述基板貼合面的一側。