[发明专利]一种芯片耦合器件及芯片耦合方法

说明书

本发明涉及一种芯片耦合器件及芯片耦合方法，芯片耦合器件包括基板和贴合于基板上的芯片；芯片包括硅波导和与波导前端连接的模斑转换器；模斑转换器的前端设置有V型沟槽；V型沟槽包括面积相同的第一空隙端面和第二空隙端面；第一空隙端面与模斑转换器的端面相对应，且第一空隙端面与模斑转换器的端面之间具有耦合空隙；耦合空隙在V型沟槽延伸方向的宽度满足预设值，耦合空隙的面积大于模斑转换器的端面面积；第二空隙端面与芯片的对应端面对齐；耦合器件还包括光纤，且将光纤放入V型沟槽后，光纤的端面中心与模斑转换器的端面中心在V型沟槽的延伸方向吻合。本发明可以提高耦合效率。

技术领域

本发明涉及光学领域，特别是涉及一种芯片耦合器件及芯片耦合方法。

背景技术

硅光模块的光引擎封装技术一直以来都是硅光子技术应用的一个难点和重点。目前较为成熟的封装方式有两种：第一种是基于光栅耦合器的垂直耦合，利用“90°弯折光纤阵列”与光栅耦合器进行耦合。这种方式的缺点是耦合损耗较大，且“90°弯折光纤阵列”成本较高；第二种是基于模斑转换器的端面耦合，利用水平光纤阵列与模斑转换器进行耦合。这种方式的优点是耦合损耗较小，水平光纤阵列成本较低，但耦合精度要求较高，有源耦合较为复杂。因此，目前普遍存在硅光传统方案中进行有源耦合的效率低下、耦合工艺复杂的问题。

发明内容

基于此，有必要针对目前有源耦合效率低下和工艺复杂的问题，提供一种芯片耦合器件及耦合方法。

一种芯片耦合器件，包括基板和贴合于所述基板上的芯片；

所述芯片包括硅波导和与所述波导前端连接的模斑转换器；

所述模斑转换器的前端设置有V型沟槽；

所述V型沟槽包括面积相同的第一空隙端面和第二空隙端面；

所述第一空隙端面与所述模斑转换器的端面相对应，且所述第一空隙端面与所述模斑转换器的端面之间具有耦合空隙；

所述耦合空隙在所述V型沟槽延伸方向的宽度满足预设值，所述耦合空隙的面积大于所述模斑转换器的端面面积；

所述第二空隙端面与所述芯片的对应端面对齐；

所述耦合器件还包括光纤，且将所述光纤放入所述V型沟槽后，所述光纤的端面中心与所述模斑转换器的端面中心在所述V型沟槽的延伸方向吻合。

优选的，所述预设值在0至50um之间。优选的，所述芯片包括接收芯片和发射芯片，所述光纤包括发射光纤和接收光纤，所述发射光纤通过所述V型沟槽与所述发射芯片耦合，所述接收光纤通过V型沟槽与所述接收芯片耦合。

优选的，所述发射光纤和接收光纤均具有4根光纤，且所述4根光纤分别通过对应的V型沟槽以及耦合间隙与所述接收芯片和发射芯片中模斑转换器的对应端面耦合。

优选的，所述V型沟槽的两个槽面与芯片上表面之间的夹角在40度与60度之间。优选的，所述芯片耦合器件还包括第一盖板和第二盖板；

所述第一盖板的下侧贴合于所述基板上，所述第一盖板的上侧设置有放置所述光纤的所述V型沟槽；

所述第二盖板用于与贴合于所述第一盖板的上侧以固定所述光纤。

一种芯片的耦合方法，所述方法包括：

基于与所述芯片耦合的光纤的端面的尺寸，在所述芯片的模斑转换器前端刻蚀V型沟槽，所述V型沟槽包括面积相同的第一空隙端面和第二空隙端面，所述第一空隙端面与所述模斑转换器的端面相对应，且所述第一空隙端面与所述模斑转换器的端面之间具有耦合空隙，所述耦合空隙在所述V型沟槽延伸方向的宽度满足预设值，所述耦合空隙的面积大于所述模斑转换器的端面面积，所述第二空隙端面与所述芯片的对应端面对齐；

将所述芯片贴合于基板上的第一预设位置；