[发明专利]用于多模并行光互连的光耦合集成结构

说明书

技术领域

本发明涉及一种集成结构，尤其是一种用于多模并行光互连的光耦合集成结构，属于光耦合集成的技术领域。

背景技术

目前，对于光耦合集成包括间接耦合与直接耦合；其中，对于间接耦合：文章《First Light: Pluggable Optical Interconnect Technologies for polymeric Electro-Optical Printed Circuit Boards in Data Centers》介绍了采用透镜进行耦合的光传输模块。由于VCSEL（Vertical Cavity Surface Emitting Laser，垂直腔面发射激光器）和PIN阵列采用金丝压焊与电路连接，采用透镜提高了VCSEL、PIN阵列和光纤或者波导的耦合，但没解决光路90°转向的问题，同时增加了封装成本。此外，avago等公司，采用改进型的微透镜，透镜带有45°反射角，能实现90°光路转向，但透镜需要精确的光学设计与精细的加工铸造工艺，会大幅增加封装成本。

对于直接耦合，其是将光纤阵列研磨成45°反射角，VCSEL、PIN阵列和光纤阵列耦合，实现90°的光路转向输出。公开号为CN103383482A的文件提出了光纤阵列研磨45°，实现直接耦合，但是光纤研磨时，光纤与光纤之间的角度控制，决定了光纤研磨的质量以及光耦合的效率，同时研磨方法很难提高大规模生产的效率。

发明内容

本发明的目的是克服现有技术中存在的不足，提供一种用于多模并行光互连的光耦合集成结构，其结构紧凑，能有效实现光学的转向，提高互连速度，增强光学器件与光纤的耦合效率，集成封装成本低，安全可靠。

按照本发明提供的技术方案，所述用于多模并行光互连的光耦合集成结构，包括光纤体以及载片；还包括与光纤体呈同轴分布的透镜体、与所述透镜体正对准的光学器件以及与所述光学器件适配的光学驱动放大电路，所述透镜体邻近光纤体的端部，且透镜体位于光纤体与光学器件间；载片上设置相互垂直的水平互连金属线与垂直互连金属线，所述垂直互连金属线与水平互连金属线电连接；光学器件安装于载片的垂直互连金属线一侧，并与所述垂直互连金属线电连接，光学驱动放大电路通过电路互连金属线与水平互连金属线电连接，以使得光学器件与适配的光学驱动放大电路电连接。

所述光纤体为多模光纤或光纤阵列，光纤体安装于光纤体安装固定座上。

所述水平互连金属线与垂直互连金属线为同一工艺层，载片内设有贯通载片的对准孔，光学器件与透镜体分别位于载片的两侧，光学器件通过对准孔与透镜体正对准。

所述电路互连金属线为金丝压焊，电路互连金属线的一端与光学驱动放大电路的电路连接焊盘接触后电连接，电路互连金属线的另一端与水平互连金属线接触后电连接。

所述光学器件与透镜体位于载片的同一侧，透镜体安装于光学器件表面的光学器件连接层上，且光学器件通过光学器件连接层以及光学器件连接线与垂直互连金属线电连接。

所述透镜体为透镜或透镜阵列，光学器件为VCSEL、VCSEL阵列、PIN探测器或PIN探测器阵列。

所述光纤体的光纤头为齐头或斜面，光纤体安装固定座、载片均支撑固定于支撑底座上，光学驱动放大电路支撑固定于载板上或直接支撑固定于支撑底座上。

所述载片的材料包括硅。

本发明的优点：载片上具有水平互连金属线以及垂直互连金属线，光学器件安装于载片具有垂直互连金属线的一侧，并与垂直互连金属线电连接，水平互连金属线通过电路互连金属线与光学驱动放大电路电连接，从而实现光学器件与光学驱动放大电路的电连接，光学器件与透镜体正对准，并实现与光纤体的有效耦合，通过水平互连金属线与垂直互连金属线的连接配合，从而能有效实现光学的转向，提高互连速度，增强光学器件与光纤体的耦合效率，集成封装成本低，安全可靠。

附图说明

图1为本发明采用倒装封装时的结构示意图。

图2为本发明采用打线封装时的结构示意图。

图3为本发明共同位于支撑底座上的示意图。

图4~图13为采用倒装封装时的具体实施工艺步骤剖视图，其中，

图4为本发明在载片上得到沟槽后的剖视图。

图5为本发明得到钝化层后的剖视图。

图6为本发明得到载片金属互连层后的剖视图。

图7为本发明得到对准孔后的剖视图。

图8为本发明进行切片后的剖视图。

图9为本发明将光学器件贴在载片上后的示意图。