[发明专利]光耦合连接器、光耦合系统及波导耦合方法

说明书

一种光耦合连接器、光耦合系统及波导耦合方法，该光耦合连接器用于连接光纤阵列和光电子芯片，包括上层连接器和下层连接器，其中：上层连接器包括N条上层波导，N为大于或等于2的正整数；下层连接器包括N条下层波导，N条下层波导与N条上层波导一一对应耦合，每条下层波导均包括耦合波导部分、间距匹配波导部分和信号光放大波导部分。本发明实施例提供一种能够对信号光进行放大的光耦合连接器，结构简单，尺寸小，制作工艺简单，可广泛用于光纤阵列与光电子芯片之间的耦合连接。

技术领域

本发明涉及通信技术领域，尤其涉及一种光耦合连接器、光耦合系统及波导耦合方法。

背景技术

在光通信领域中，光纤用于传输信号光，光电子芯片用于对接收的信号光进行调制、路由、复用等。为了获得更大的光通信容量，一般使用光纤阵列(包含多条光纤)传输信号光，由于制造工艺等原因，光纤阵列中的相邻光纤之间的间距较大，而光电子芯片(包含多条光波导)中的相邻光波导之间的间距较小，光纤阵列中的光纤无法与光电子芯片中的光波导进行连接，为了将光纤阵列中的信号光耦合至光电子芯片中，往往需要用到光耦合连接器。

光耦合连接器用于连接光纤阵列和光电子芯片，将光纤阵列传输的信号光输入光电子芯片。然而，信号光在光纤和光耦合连接器中传输时，由于吸收、散射等原因，导致信号光产生损耗。为了补偿信号光的损耗，目前常用的方案有两种，第一种方案为：采用掺铒光纤放大器(英文：Erbium-doped Optical Fiber Amplifier，EDFA)代替光耦合连接器，在光纤阵列和光电子芯片之间连接EDFA，对信号光进行放大耦合，第一种方案的缺点是，由于EDFA的体积较大，并且每条光纤需要单独使用一个EDFA，当光纤阵列中的光纤数量较多时，采用EDFA的耦合难度较大；第二种方案为：在光电子芯片上集成半导体光放大器(英文：Semiconductor Optical Amplifier，SOA)，通过SOA将光电子芯片接收的信号光进行放大，第二种方案的缺点是，由于SOA的热效应显著，需要在光电子芯片中安装温度控制器，并且由于SOA的制作工艺与光电子芯片中的互补金属氧化物半导体(英文：ComplementaryMetal Oxide Semiconductor，CMOS)工艺不兼容，在光电子芯片上集成SOA的工艺难度较大。

发明内容

本发明实施例公开了一种光耦合连接器、光耦合系统及波导耦合方法，可以解决光耦合连接器制作工艺复杂的问题。

本发明实施例第一方面公开一种光耦合连接器，用于连接光纤阵列和光电子芯片，包括上层连接器和下层连接器，其中：

所述上层连接器包括N条上层波导，所述N为大于或等于2的正整数；所述下层连接器包括N条下层波导，所述N条下层波导与所述N条上层波导一一对应耦合，每条下层波导均包括耦合波导部分、间距匹配波导部分和信号光放大波导部分；泵浦光源与所述N条上层波导连接，所述泵浦光源为所述N条上层波导提供N路泵浦光，所述光纤阵列包括N条光纤，所述N条光纤为所述N条下层波导提供N路信号光，所述光电子芯片包括N条光波导，所述N条下层波导的第一端与所述N条光纤一一对应连接，所述N条下层波导的第二端与所述N条光波导一一对应连接；所述N条上层波导将所述N路泵浦光一一耦合至对应的所述N条下层波导中；

所述每条下层波导均包括第一芯层和包覆所述第一芯层的第一包覆层，所述第一包覆层的材料包括增益材料，所述增益材料能够将所述泵浦光的能量传递给所述信号光，所述第一芯层的折射率大于所述第一包覆层的折射率。

其中，第一包覆层的材料采用增益材料，可以将信号光进行放大，同时，第一芯层的折射率大于第一包覆层的折射率，可以将信号光束缚在芯层中，减少信号光的传输损耗。