[发明专利]一种多芯平面光波导结构及其耦合结构

说明书

【技术领域】

本发明涉及光波导耦合技术领域，特别是涉及一种多芯平面光波导结构及其耦合结构。

【背景技术】

目前主流的40G/100G光模块基本上还是基于棱镜，透镜，光滤波片等的自由空间耦合技术，其特点是工艺比较复杂，需要主动对光，封装成本高，更大规模的集成非常困难。

另一方面，光子集成技术，泛指有源器件(激光器，探测器，光放大器，光调制器等)和无源器件(分光/合光器，光滤波器，光复用/解复用器等)的集成，从而实现单片多功能的光器件技术。光子集成技术被视为是近期乃至将来，特别是在数据中心等短距离光互联应用中，强有力的光模块技术。然而，如何有效地将单模激光器的光耦合到平面光波导(Planar Lightwave Circuit，PLC)或者其他硅基光集成芯片，还是目前的一个大课题。除了耦合效率以外，如何使得工艺简单易行，可以使用自动设备来达到减低成本的效果，也同样是重要的课题。

鉴于此，克服该现有技术所存在的缺陷是本技术领域亟待解决的问题。

【发明内容】

本发明要解决的技术问题是如何有效地将单模激光器的光耦合到平面光波导或者其他硅基光集成芯片。

本发明采用如下技术方案：

第一方面，本发明实施例提供了一种多芯平面光波导结构，包括：

所述平面光波导内包括用于传递光信号的二氧化硅主波导，以及辅助进光的副波导；

所述副波导包括一个或者多个二氧化硅副波导，所述二氧化硅副波导与所述二氧化硅主波导按照预设中心距离设置。

优选的，所述副波导具体包括两条子副波导，其中，第一子副波导位于所述二氧化硅主波导的上侧，第二子副波导位于所述二氧化硅主波导的下侧。

优选的，所述第一子副波导和第二子副波导均由正梯体结构构成；

其中梯顶和二氧化硅主波导进光口位于同一侧；梯底向光传输方向延伸，并且梯底的宽度与二氧化硅主波导的宽度相同；

其中，第一子副波导梯体和第二子副波导梯体上与所述二氧化硅主波导上下平面相邻的侧面，分别保持与所述二氧化硅主波导上下平面平行。

优选的，在选择的单模有源器件的中心波长为1310nm-1660nm，远场发射角为25°×40°时，所述主波导和副波导的参数具体为：

主波导进光口的宽度W_主＝3.0μm，高度H_主＝3.0μm；

副波导进光口的宽度W_副in＝2.6μm，高度H_副in＝3.0μm；

副波导梯底的宽度W_副out＝3.0μm，高度H_副out＝3.0μm；

副波导长度L_副＝100μm，主波导和副波导的中心距离Ay＝3.6μm。

优选的，主波导和副波导在多芯平面光波导结构中，其各自芯层内外为折射率相近的包层，其相对折射率差为0.013。

优选的，所述副波导具体包括八条子副波导，其中，第一子副波导位于所述二氧化硅主波导的上侧；第二子副波导位于所述二氧化硅主波导的下侧；第三子副波导位于所述二氧化硅主波导的左侧；第四子副波导位于所述二氧化硅主波导的右侧；第五子副波导位于所述二氧化硅主波导的左上侧，且位于所述第一子副波导左侧，位于所述第三子副波导上侧；第六子副波导位于所述二氧化硅主波导的右上侧，且位于所述第一子副波导左侧，位于所述第四子副波导上侧；第七子副波导位于所述二氧化硅主波导的左下侧，且位于所述第二子副波导左侧，位于所述第三子副波导下侧；第八子副波导位于所述二氧化硅主波导的右下侧，且位于所述第二子副波导右侧，位于所述第四子副波导下侧。

优选的，所述各子副波导具体为正梯体结构，并且连接梯顶和梯底的四个侧面均为斜面，其中梯顶与二氧化硅主波导的进光口位于所述多芯平面光波导的同侧。

优选的，主波导和副波导在多芯平面光波导结构中，其各自芯层内外为折射率相近的包层，其相对折射率差为0.013

第二方面，本发明实施例还提供了一种多芯平面光波导耦合结构，包括第一方面所述结构的多芯平面光波导，则所述耦合结构还包括单模有源器件，具体的：

所述多芯平面光波导上位于所述二氧化硅主波导和二氧化硅副波导的进光侧设置有单模有源器件固定台；

所述固定台上设置有焊盘和对位标记，所述焊盘用于与所述单模有源器件上的相应焊盘完成焊接；所述对位标记用于为自动邦定机提供绑定焊点的寻址；