[發明專利]一種光波導芯片反向傳輸結構

在審

• 申請號: 202210474148.3
• 申請日: 2022-04-29
• 公開（公告）號: CN114911002A
• 公開（公告）日: 2022-08-16
• 發明（設計）人: 高陽;王森;許興旺
• 申請（專利權）人: 深圳市礪芯科技有限公司
• 主分類號: G02B6/124
• 分類號: G02B6/124;G02B6/12
• 代理公司: 暫無信息
• 代理人: 暫無信息

本發明公開了一種光波導芯片反向傳輸結構，屬于光波導芯片領域，包括集成光波導芯片、準直透鏡和反射鏡，集成光波導芯片上面設計有正向傳輸光波導和反向傳輸光波導。取消了傳統連接正向和反向光波導的彎曲光波導。正向和方向光波導的連接性能和連接尺寸不再受到芯片上波導芯層和包層折射率差等因素的影響，增加了芯片設計以及工藝選擇的自由度，降低了光波導芯片設計以及工藝的難度。

技術領域

本發明涉及光波導芯片技術領域，尤其涉及光波導芯片反向傳輸結構。

背景技術

人類社會的信息技術正向更高帶寬、更高速度、更高效率的方向發展。光子信息技術正逐漸的在向社會各個領域應用發展。從幾十年前的光纖骨干網建設，到后來的光纖到戶，再到如今的光數據中心、激光雷達、光生物傳感、光子計算等，光子技術發展蓬勃發展。隨著應用領域的不斷發展，光子器件與模塊系統也在日新月異的進步。早期的光子器件主要由分立的各種光源、光纖、光學晶體、光學透鏡等組成。隨著技術的進步，光子器件正朝著小型化、集成化的方向發展。回顧電子信息領域的電子器件發展史，我們可以看到電子器件經歷了從分立器件到集成電路芯片的逐步發展。光子器件目前也同樣的朝著集成度更高的光芯片方向前進。集成度更高的光芯片方向意味著更小的體積、更快的速度、更低的能耗以及更低的成本。

光波導芯片是光芯片的一大類。光波導芯片是采用多種集成電路基本工藝技術(例如鍍膜、光刻、腐蝕、刻蝕、離子注入等)加工出來的一種光子芯片。光波導是光信號在芯片上有效傳輸的基本路徑，也是光子芯片實現各種處理功能的常用部件之一。按照光波導結構，可將光波導分為平板光波導、條形光波導、脊形光波導等；按照芯片材料，可將光波導分為：玻璃光波導、聚合物光波導、鈮酸鋰光波導、硅光波導、磷化銦光波導等。

芯片上的光波導基本等效傳輸原理參見圖1所示。光波導芯層的折射率n1光波導包層的折射率n0。光波導芯層的光信號在芯層和包層的界面發生全反射，從而使得光波導能夠像分立光纖一樣在芯片上引導光信號傳輸。

根據光波導芯片功能設計的要求，經常需要在光芯片上實現光的反向傳輸功能(例如光信號的180度轉向)，通常的設計方法是直接使用彎曲光波導連接正向傳輸光波導和反向傳輸光波導，如圖2所示。其中彎曲光波導的彎曲半徑R受到波導等效芯層和包層折射率差(n1-n0)的影響。折射率差越大，彎曲半徑R可以越小。而折射率差又受到光芯片的材料以及加工工藝影響。選擇光芯片的材料及工藝要綜合考慮各方面性能、體積、成本等諸多因素。這就意味著在設計反向傳輸光波導結構時，不能隨意的選擇彎曲光波導的彎曲半徑，要綜合考慮整個芯片的各方面因素。以二氧化硅光波導芯片設計為例，要實現更小的光波導彎曲半徑R，就需要增加光波導芯層的折射率，也就是要提高光波導芯層材料的摻雜濃度。但是更高的摻雜濃度有可能帶來應力、偏振相關損耗、可靠性等方面的負面影響，這就產生了矛盾。

因此該處彎曲波導的設計經常會受到各方面的限制。為了消除這些矛盾限制，本專利發明了一種新的反向傳輸結構設計。

發明內容

本發明的目的是為了解決現有技術中存在的缺陷，而提出的光波導芯片反向傳輸結構。

為了實現上述目的，本發明采用了如下技術方案：

一種光波導芯片反向傳輸結構，包括集成光波導芯片、準直透鏡和反射鏡，集成光波導芯片上面設計有正向傳輸光波導和反向傳輸光波導。

進一步地，正向傳輸光波導和反向傳輸光波導的端口一側放置準直透鏡，準直透鏡的另一側放置反射鏡。

進一步地，正向傳輸光波導和反向傳輸光波導的端口一側放置準直透鏡，準直透鏡的一側端面設有反射膜。

進一步地，集成光波導芯片中的光信號經過正向傳輸光波導輸出。

進一步地，所述發散光經過準直透鏡后變為準直光，所述反射鏡將所述準直光反射回準直透鏡。