[发明专利]一种基于氧化硅矩形光波导的集成光收发模块及其制备方法

说明书

本发明公开了一种基于氧化硅矩形光波导的集成光收发模块及其制备方法，包括至少一个具有四个45°抛光内端面的矩形氧化硅光波导、至少一个垂直腔面激光器和至少一个光子探测器，其制备方法为：利用45°刀头将矩形波导切割成三段，由划片机在芯片上切割出四个45°内端面；采用真空电子束热蒸发等对应工艺镀上布拉格反射膜、金属膜以及金属导线和焊点；再用折射率匹配胶将切割镀膜后的矩形波导粘合，同时在内端面狭缝上方一定区域涂上匹配胶；最后通过倒装焊接的方法，将垂直腔面激光器和光子探测器分别与对应的金属电极焊接，集成于内端面狭缝之上，本发明低成本，高速率，可实现多通道传输数据。

技术领域

本发明涉及光纤通信领域，尤其涉及一种基于氧化硅矩形光波导的集成光收发模块及其制备方法。

背景技术

40Gb/s QSFP有源光缆作为高速大容量光互联传输的解决方案之一，其技术与成本相比于传统的10Gb/s的铜传输电缆具有相当的优势。传统的铜线有电缆笨重，弯曲半径大，功耗高，传输距离短，速率低等缺点。而AOC有源光缆与之相比有众多优势，比如在链路上传输功率更低，重量仅为直连铜缆的四分之一，体积约为铜缆的一半，弯曲半径可以做的更小，在数据中心机房布线更方便，具有更好的空气流动散热性，传输距离远。

有源光缆的核心为其中的光收发模块。目前，诸多40Gb/s的有源光缆的光收发模块，采用的是850nm波长的垂直腔面激光器，连接两收发模块的光缆多采用多模光纤，这将导致信号在传输的过程中有较大的色散和损耗，限制了传输距离和数据速率。

发明内容

本发明的目的在于解决传统依靠分立器件封装的光收发模块的成本问题以及速率和传输距离的问题，提供一种新型的低成本，高速率，可实现多通道的集成光收发模块。

本发明的技术方案是：一种基于氧化硅矩形光波导的集成光收发模块，包括至少一个具有四个45°抛光内端面的矩形氧化硅光波导、至少一个垂直腔面激光器和至少一个光子探测器。

进一步地，所述矩形氧化硅光波导由一个矩形的高折射率氧化硅芯层和位于其周围的低折射率氧化硅包层组成。

进一步地，所述内端面中一个面上镀有布拉格反射膜。

进一步地，所述内端面中另一个面上镀有金属反射膜。

进一步地，所述垂直腔面激光器通过焊点定位于无金属反射膜的内端面构成狭缝的上方。

进一步地，所述光子探测器通过焊点固定于有金属反射膜的内端面构成狭缝的上方。

进一步地，所述矩形氧化硅光波导的各内端面之间用折射率匹配胶连接，使芯层介质连续。

进一步地，所述集成光收发模块的发射光信号和接收光信号都是以单模的形式在矩形波导芯层中传播。

进一步地，与所述集成光收发模块相连的光缆是由单模光纤或其阵列构成。

一种制造上述集成光收发模块的方法，包括以下步骤：

步骤一、通过传统的氧化硅镀膜、光刻、腐蚀等方法制作具有氧化硅矩形光波导和辅助定位直线标记的芯片；

步骤二、利用45°刀头，由划片机在芯片上切割出四个45°内端面，将矩形波导切割成三段；

步骤三、将四个45°内端面用研磨抛光机进行抛光；

步骤四、利用真空电子束热蒸发法进行内端面镀膜，将布拉格反射膜镀于芯片的45°内端面，从而使其中一个内端面被镀上布拉格反射膜；

步骤五、利用真空电子束热蒸发法、光刻、刻蚀或剥离的工艺，在其中一个45°内端面镀上金属反射膜，并在内端面狭缝边缘镀上金属电极，并形成所需图形；

步骤六、利用真空电子束热蒸发法或电镀法，在金属电极适当的位置制作焊点；