[发明专利]并行光纤阵列与光电子芯片耦合组件

说明书

技术领域

本发明属于光通讯、并行处理计算机等领域中的光电子器件，特别涉及到光通讯、并行处理计算机等领域中，有源和无源光电子芯片输入、输出并行通道耦合含接口的光纤阵列组件。

背景技术

近年来，由于光通信和计算机领域中机群、网络运算系统的迅猛发展，通信容量激增，在此状况下，大容量不再是唯一追求的目标，通信的速度问题越来越受到人们的关注，特别是在一些要求高速的系统中，并行光通信的需求也越来越大。在强大的市场驱动下，用于信息领域中各种新型主动器件和被动器件大量涌现。用于宽带高速领域的面发射激光阵列VCSEL(Vertical-Cavity Surface-Emitting Laser，垂直腔表面发射激光器)芯片、光接收PIN(光电二极管)芯片、各种用途的复用、解复用、分束器等平面波导芯片、微光机电开关MEMS(微机电系统)芯片等相继研制成功。上述芯片要封装制作成使用器件时，必须要有极高精度的光纤阵列组件作为芯片的输入和输出耦合接口，将上述芯片中的每一条光通路，和光纤阵列组件中相应的每一条光纤严格准确的对准，才能将光信号输入、输出，制作成长期稳定实用器件。上述器件的封装技术是确保器件的优良光学特性的关键技术，同时，也是最耗费人力的工序，它是器件成本中最高部分之一。特别是面发射激光阵列VCSEL芯片、光接收PIN芯片要研制成并行发射和接收模块，需要有较高耦合效率的并行光纤阵列耦合组件。

新型的面发射激光阵列VCSEL芯片近几年开始大量实用化，该激光芯片中每一个象元发光直径仅1～2um，腔长约3um，它是一种阈值低、调制速率快、发散角小、圆形光斑、可与多模光纤直接耦合、无需严格温控、可研制成一维和二维阵列芯片、成本低等许多优点的通讯光源。目前850波长VCSEL/PIN并行收发模块已广泛应用于宽带、高速数据通讯和并行处理计算机领域。由大规模集成光电子工艺研制而成的并行发射激光阵列VCSEL芯片，象元之间的标准间距为250um，位置精度误差约0.2um。需要极高精度的一维光纤阵列，采用特殊的耦合结构，才能将一维并行发射激光阵列VCSEL芯片中每一个象元发射的激光束，一对一均匀地耦合到一维光纤阵列中每一条光纤输出。

目前，面发射激光阵列VCSEL芯片、光接收PIN芯片与光纤阵列耦合主要途径是有两种，一种是将一维光纤阵列端部加工成相对于光纤轴线45°光学平面，将加工后的一维光纤阵列的每一条纤芯与并行垂直腔面发射激光阵列芯片VCSEL每一对象或者光接收阵列探测器PIN或GaAs芯片每一象元一对一对准进行直接耦合，见中国专利03128028.5。另一种是在激光阵列和光纤阵列之间加上透镜阵列，利用透镜阵列的汇聚的特点来将激光阵列和光纤阵列分别对准，这样进行耦合，并有较高的耦合效率。但是通过加工光纤阵列的每根光纤端面，使端面相对于光纤轴线45°光学平面，加工费的成本较高，且光纤耦合对准的观察不易进行。而通过透镜阵列来进行对准的这种方法因为透镜阵列对准的调整和观察很不方便，并且设备较多比较复杂，不利于进一步地集成。

发明内容

本发明提供一种并行光纤阵列与光电子芯片耦合组件，本发明结构简单，耦合性能好，可靠性高。

本发明所采用的技术方案是：并行光纤阵列与光电子芯片耦合组件，包括印刷电路板、设置在印刷电路板上的光电子芯片、头端与光电子芯片的每个象元一一对准的光纤阵列模块，光纤阵列模块设置在基座上，基座与印刷电路板相固定。

所述的组件，光纤阵列模块包括盖片、基片和光纤阵列，基片的上表面靠近光纤阵列模块的头端一侧设有多个凹槽，凹槽内放置光纤阵列模块的光纤，形成光纤阵列，凹槽上盖有盖片。

所述的组件，盖片不完全覆盖基片，使得基片的前端露出，光纤阵列的前端伸出基片的前端。

所述的组件，基座呈凸形，基座的凸出部上表面与印刷电路板平行，凸出部上表面与基座的前端面相接处呈弧形；光纤阵列模块的头端设置在基座的前端面，中端设置在基座的弧形部分，尾端设置在基座的凸出部上表面。

所述的组件，基座的两凹端分别设有多个直深到印刷电路板的注胶孔，注胶孔内注入瞬干胶。

所述的组件，基座的凸出部设有凹槽，凹槽内放置瞬干胶，光纤阵列模块通过瞬干胶固定在基座的凹槽内。

所述的组件，光纤阵列中单根光纤之间的间距和每个凹槽之间的间距均为250um。

所述的组件，光纤阵列的前端与基片前端之间的距离为0.2～0.3mm，光纤阵列的前端距离盖片的前端距离为0.8～1.0mm。

所述的组件，光纤阵列的前端与光电子芯片的象元间距为5～20um。