[实用新型]一种切割后集成光子芯片直接耦合装置

说明书

技术领域

本实用新型属于集成光电子器件技术领域，具体来说，涉及一种切割后集成光子芯片直接耦合装置。

背景技术

集成光子芯片的耦合封装问题是光子芯片实用化过程中的关键问题。目前，集成光子芯片的耦合工艺步骤比较复杂。集成光子芯片需要经过切割、研磨、抛光步骤最终得到斜8°的光滑端面的集成光子芯片。研磨抛光加工作为集成光子芯片端面超平滑表面加工最有效的技术手段。研磨抛光是为了减小回波信号对光源和集成光子器件的影响,回波损耗要求达到50dB甚至60dB以上。

研磨抛光加工是工件随行星轮做行星式转动的同时，上下表面由下抛光盘施加压力，依靠抛光液中微小磨粒的划擦作用而微细去除表面材料的一种精密加工方法。研磨抛光是的一整套加工工艺,需要从研磨抛光到测量测试一系列的精密仪器。研磨抛光时，要求保持夹具有较高精度和刚性，而且要求晶圆尺寸不能太大。如果晶圆的直径达到400mm，那么对目前国内的一些已经投入生产的研磨抛光机提出了很大的挑战，甚至的大型晶片国内的很多企业都无能为力。

图1为现有技术中使用的耦合装置，包括光源、集成光子芯片和两个斜8°单模光纤，集成光子芯片的出射端面和入射端面都为光滑的斜8°平面。光源与一个斜8°单模光纤的入射端面相对，该斜8°单模光纤的出射端面为斜8°光滑平面，且与集成光子芯片的入射端面相对，集成光子芯片的出射端面与另一个斜8°单模光纤的入射端面相对，且该斜8°单模光纤的入射端面为斜8°光滑平面。随着光子集成的发展，集成光子芯片的集成度也越来越高，而且集成光子芯片的尺寸也越来越小。由于集成光子芯片中的波导尺寸的变小，使得波导中的模斑尺寸小于1um,而光纤中的模斑尺寸为8-10um。光从光纤进入这种集成光子芯片的波导经常会带来很大的损耗。

发明内容

技术问题：本实用新型所要解决的技术问题是，提供一种切割后集成光子芯片直接耦合装置，该耦合装置能够保证光信号高效的从光纤耦合进入集成光子芯片中。

技术方案：为解决上述技术问题，本实用新型采用如下的技术方案：

一种切割后集成光子芯片直接耦合装置，该耦合装置包括光源、集成光子芯片和斜8°单模光纤；还包括斜8°台形光纤，斜8°台形光纤包括斜8°台形光纤纤芯和包覆在斜8°台形光纤纤芯外表面的斜8°台形光纤包层，且斜8°台形光纤的出射端面为斜8°端面，台形光纤纤芯为圆台状；斜8°单模光纤的入射端面为斜8°端面，集成光子芯片的入射端面和出射端面均与集成光子芯片的衬底垂直，且集成光子芯片的入射端面和出射端面的粗糙度均小于等于0.05um；光源与斜8°台形光纤的入射端面相对，斜8°台形光纤的出射端面与集成光子芯片的入射端面相对，集成光子芯片的出射端面与斜8°单模光纤的入射端面相对，并且集成光子芯片的芯层轴线与斜8°台形光纤的轴线之间具有夹角。

有益效果：与现有技术相比，本实用新型具有如下优点：

1.部件获取简单。目前基于集成光子芯片研磨抛光时，要求保持夹具有较高精度和刚性，而且要求晶圆尺寸不能太大。本实用新型的集成光子芯片的入射端面和出射端面的粗糙度均小于等于0.05um。这样，在制备集成光子芯片时，可以省去研磨和抛光步骤，使得本实用新型中的集成光子芯片的获取更简易，同时节省了设备材料所需的成本。

2.实现高效耦合。本实用新型中，通过具有高粗糙度的集成光子芯片端面，利用粗糙度高的特点可以有效的降低菲涅尔反射，同样可以使得回波损耗要求达到50dB甚至60dB以上，并且插入损耗可以降低至0.17dB以下。而现有耦合装置，回波损耗在50dB-60dB之间，但是插入损耗为1dB左右。本实用新型利用斜8°台形光纤和集成光子芯片端面成特定角度范围的入射，可以降低回波，提高入射效率，从而可以实现两者的高效耦合。

附图说明

图1是背景技术中斜8°单模光纤和集成光子芯片的耦合装配示意图。

图2是本实用新型中斜8°台形光纤和集成光子芯片的耦合装配示意图。

图3是本实用新型实施例中提供的实验的测试结果线条图。

图中有：斜8°台形光纤包层1、斜8°台形光纤纤芯2、斜8°单模光纤包层3、斜8°单模光纤纤芯4、衬底5、缓冲层6、芯层7、覆盖层8、光源9，其中，θ为集成光子芯片的芯层轴线与斜8°台形光纤轴线之间的夹角。

具体实施方式

为进一步说明本实用新型的内容及特点，下面结合附图对本实用新型作进一步说明，但本实用新型不仅限制于实施例。