[发明专利]使用晶体管外形技术的光模式转换和一种球透镜

说明书

一种装置包括：晶体管外形(transistor outline，TO)封装，包括TO管帽夹持件(430)和至少部分地嵌入所述TO管帽夹持件(430)的TO管帽(620)；以及模式转换器(400)，耦合到所述TO封装。一种系统包括：模式转换器(400、1410、1610)，包括用于将光的模式从第一模式尺寸转换到第二模式尺寸的透镜(610)，其中，所述第一模式尺寸小于所述第二模式尺寸；硅光芯片(1430、1640)，包括用于传送所述光的波导；光纤(460、1070、1260、1420、1620)，用于耦合到所述透镜(610)和所述波导；以及衬底(1440、1650)，用于为所述硅光芯片(1430)提供支撑。

相关申请案交叉申请

本申请要求2016年3月2日递交的发明名称为“使用晶体管外形(TO)技术的光模式转换和一种球透镜”的第15/058,753号美国非临时专利申请案的在先申请优先权和权益，该在先申请的内容以引用的方式并入本文本中。

背景技术

硅光设备是使用硅(Si)及其衍生物作为光介质的光设备。硅光设备可以使用电设备的现有半导体制造技术来制造。因此，许多硅光设备是在单个芯片上具有光部件和电部件的混合设备。这种混合设备可以是较大系统集成封装(system in package，SIP)的一部分，SIP是指单个封装中的多个集成电路。

具有硅光部件的SIP通常包括硅光波导和光纤。波导通常包括输入端口和输出端口。光纤通常为单模光纤。需要将波导的光模式转换到光纤的光模式。在本上下文中，光模式可以是指光束在波导、光纤或其它介质的出口或入口的形状。光模式尺寸是指光模式的物理尺寸。物理尺寸可以基于光强度。例如，低于指定阈值强度的光可能不认为是物理尺寸的一部分。

波导输入端口和输出端口的模式尺寸相对较小，通常为约2至4毫米(μm)。光纤的模式尺寸相对较大，通常为约8至10μm。这种相对尺寸差异使得波导与光纤之间的光难以耦合。

发明内容

在一项实施例中，本发明包括一种装置，包括：晶体管外形(transistor outline，TO)封装，包括：TO管帽夹持件和至少部分地嵌入所述TO管帽夹持件的TO管帽；以及耦合到所述TO封装的模式转换器。

在一些实施例中，所述模式转换器是一个球面透镜。

所述球面透镜包括N-BK7玻璃或蓝宝石玻璃。

所述球面透镜使用玻璃料粘接到所述TO管帽的顶部。

所述装置还包括：粘接到所述TO管帽夹持件的插芯夹持件，以及至少部分地嵌入所述插芯夹持件的光纤插芯。

其中，所述插芯夹持件包括不锈钢，所述光纤插芯包括不锈钢的外表和包括有氧化锆插芯的内部，所述氧化锆插芯被包裹有大模光纤。

所述插芯夹持件激光焊接到所述TO管帽夹持件，所述光纤插芯粘接到所述插芯夹持件。

所述装置还包括：粘接到所述TO管帽夹持件的光纤尾纤夹持件，以及至少部分地嵌入所述插光纤尾纤夹持件的光纤尾纤。

其中，所述光纤尾纤夹持件包括不锈钢，所述光纤尾纤包括不锈钢的外表和包括有氧化锆插芯以及大模光纤的内部。

所述光纤尾纤夹持件激光焊接到所述TO管帽夹持件，所述光纤尾纤激光焊接到所述光纤尾纤夹持件。

所述装置还包括：粘接到所述TO管帽夹持件的插芯夹持件，至少部分地嵌入所述插芯夹持件的插芯，以及至少部分地嵌入所述插芯的小模光纤。

其中，所述插芯夹持件包括Kovar或不锈钢，所述插芯包括氧化锆的外表，所述小模光纤包括纤芯和包层。

所述插芯夹持件激光焊接到或电阻焊接到所述TO管帽夹持件，所述插芯粘接到所述插芯夹持件。

所述模式转换器是一个非球面透镜。