[实用新型]双层光芯片及光芯片与光纤耦合的耦合接口结构

说明书

本实用新型提供了一种双层光芯片及光芯片与光纤耦合的耦合接口结构，所述双层光芯片，所述双层光芯片为层状结构，双层光芯包括依次由下至上设置的第一衬底层、第二衬底层、下层波导、第一隔离层、上层波导、第二隔离层以及片上热源；所述第一衬底层用于支撑整个光芯片的结构强度以及隔绝外部光信号；第二衬底层向下层波导提供依托，同时避免上层波导与下层波导中的光场泄露进入第一衬底层；片上热源用于向上层波导与下层波导施加热效应。本实用新型能够实现耦合光场在上下光波导层之间按需切换的效果，从而提高3D集成光芯片整体的工作性，并且能够在实现耦合光场在上下光波导层之间按需切换效果的同时，能够达到提升光芯片耦合效率的目的。

技术领域

本实用新型涉及光电子器件领域，具体地，涉及一种双层光芯片及光芯片与光纤耦合的耦合接口结构，尤其地，涉及一种双层可切换片上集成光耦合接口，尤其地，涉及一种用于光芯片与光纤耦合的双层可调耦合接口。

背景技术

随着人类社会通信数据容量的快速提升，人们对于带宽提升的需求也愈发凸显。传统的以电作为媒介进行的数据传输具有带宽受限，能耗较大等局限性，而随着硅光技术的发展，具有带宽潜力大，能耗较低，与CMOS加工工艺兼容等优点的硅基光芯片逐渐成为突破传统电芯片性能极限的一种解决方案，其也被越来越多的研究人员所关注。另一方面，不满足于现有的单层光芯片，许多的研究者通过改进相关工艺，提出并加工了具有双层甚至多层结构的3D集成光芯片，通过改良物理结构进一步提升了光芯片数据处理与信号传输的上限。

为了推动双层光芯片的实际应用，我们需要尽可能地提升光芯片与光纤之间的耦合效率，以使得光纤中的光场能量能更多得耦合进入光芯片中，提升能量的利用效率。

同时我们也需要一种可以实现光场切换的结构，从而可以通过相关控制方法直接调控光场在双层光波导之间的路径选择，由此提升双层光芯片的应用范围。

专利文献CN114967004A公开了一种光纤阵列和硅光芯片的耦合方法，包括如下步骤：S1，将硅光芯片固定在基板上，硅光芯片的四个端面耦合波导均能与光纤阵列进行模场匹配，S2，待硅光芯片固定完毕后，将基板安装在PCB板上；S3，将光纤阵列的两根耦合参考单模光纤分别接可调谐激光光源和光电探测器；S4，将光学胶水涂在PCB板上，调节光纤阵列与硅光芯片的端面耦合波导对准，当光电探测器上的功率达到最大时停止移动光纤阵列，并将此位置的光纤阵列粘接到PCB板上。但该方案光芯片与光纤之间的耦合效率仍然较低，并且不具有光场切换的功能。

实用新型内容

针对现有技术中的缺陷，本实用新型的目的是提供一种双层光芯片及光芯片与光纤耦合的耦合接口结构。

根据本实用新型提供的一种双层光芯片，所述双层光芯片为层状结构，双层光芯包括依次由下至上设置的第一衬底层、第二衬底层、下层波导、第一隔离层、上层波导、第二隔离层以及片上热源；

所述第一衬底层用于支撑整个光芯片的结构强度以及隔绝外部光信号；

第二衬底层向下层波导提供依托，同时避免上层波导与下层波导中的光场泄露进入第一衬底层；

第一隔离层用于将下层波导与上层波导隔开；第二隔离层用于将上层波导与片上热源隔开；

片上热源用于向上层波导与下层波导施加热效应。

优选的，片上热源包括热源层、热电极以及电走线；热电极与电走线均安装在所述热源层上；

所述热电极用于控制热源层，通过施加电压的变化使得热源层的温度发生变化。

优选的，所述上层波导具有第一脊型波导结构。

优选的，下层波导具有第二脊型波导结构；

所述第一脊型波导结构与第二脊型波导结构能够产生耦合作用。

优选的，所述第一衬底层为硅衬底。