[发明专利]一种应用于硅光子光通信的光纤组件

说明书

本发明提供了一种应用于硅光子光通信的光纤组件所述光纤组件包括光纤阵列单元、插芯组件，所述光纤阵列单元包括耦合端面、玻璃盖板、玻璃基板、小模场光纤、常规模场光纤；所述小模场光纤与常规模场光纤熔接，小模场光纤固定在玻璃盖板与玻璃基板之间，其端面被抛光形成光纤阵列单元的耦合端面；光纤阵列单元的另一端常规模场光纤组装到所述插芯组件中。本发明制造成本低，通过不同模场直径光纤熔接，小模场光纤可直接对接硅光芯片，取消透镜，使组装难度降低，组装效率高，体积小、并能保证光信号传输性能。

技术领域

本发明涉及硅光子光通信，特别是涉及硅光子器件的输入输出光纤组件。

背景技术

硅光子技术，采用激光束代替电子信号传输数据，将光学与电子元件组合至一个独立的微芯片中以提升路由器和交换机线卡之间芯片与芯片之间的连接速度。在硅片上用光作为信息传导介质，能够取得比传统铜导线更优异的数据传输性能、并降低能量消耗。光纤组件是硅光子器件数据输入和输出的关键部件，其技术方案的创新是突破硅光子器件生产瓶颈的关键。随着数据中心及移动4G、5G网络铺设，对硅光子器件的传输速率与封装尺寸提出了日益苛刻的要求，是当前光信号传输领域面临的巨大挑战。

在硅光子技术中，将硅光芯片直接粘接于PCB之上，光纤组件与硅光芯片对接，省去了传统的同轴封装工艺中TO封装过程。但由于硅光芯片的模场直径只有3.0-4.0um或更小，而常规的光纤组件的模场直径在9-10um，为降低耦合损耗，满足传输要求，当前的工艺是在硅光芯片与光纤组件之间通过透镜聚焦耦合（图3），该工艺无法真正满足低制造成本和硅光子器件高密度集成的要求。基于上述原因，迫切需要对现有技术的光纤组件进行技术改进和改良，以满足使用需求。

发明内容

本发明的目的在于提供一种应用于硅光子光通信的光纤组件，制造成本低，通过不同模场直径光纤熔接，小模场光纤可直接对接硅光芯片，取消透镜（图4），使组装难度降低，组装效率高，体积小、并能保证光信号传输性能。为此，本发明采用以下技术方案：

一种应用于硅光子光通信的光纤组件，所述光纤组件包括光纤阵列单元、插芯组件，所述光纤阵列单元包括耦合端面、玻璃盖板、玻璃基板、小模场光纤、常规模场光纤；其特征在于，所述小模场光纤与常规模场光纤熔接，小模场光纤固定在玻璃盖板与玻璃基板之间，其端面被抛光形成光纤阵列单元的耦合端面；光纤阵列单元的另一端常规模场光纤组装到所述插芯组件中。

进一步地，所述插芯组件包含耦合端面、陶瓷插芯、陶瓷套筒、金属结构件；光纤阵列单元的另一端常规模场光纤连接到陶瓷插芯，常规模场光纤和陶瓷插芯的端面被抛光成插芯组件的耦合端面，陶瓷插芯通过陶瓷套筒和金属结构件进行组装成插芯组件。

进一步地，小模场直径光纤处于光纤阵列单元的耦合端面一侧，小模场光纤的模场直径小于5um。

进一步地，所述玻璃基板尺寸，应对硅光子器件小型化的要求，其长度小于10mm，最小可做到5mm。

进一步地，两种不同模场直径光纤的熔接点放置在光纤阵列单元的软胶区域内。

进一步地，所述的光纤阵列单元被抛光成任意角度的耦合端面，可以镀增透膜或者不镀增透膜。

进一步地，所述光纤阵列单元的光通道数N≥1；所述的插芯组件对应光通道数量进行匹配。

进一步地，所述光纤阵列单元的光通道间距为0.127mm，或间距＞0.127mm。

进一步地，小模场光纤与常规模场光纤熔接尺寸小于5mm，最小可做到3mm。

光纤组件在硅光子器件中起着对接芯片与光输入输出的关键性作用，原方案的应用是将其中光纤阵列单元每个通道的耦合端面通过透镜与硅光芯片对接，单个透镜成本高且尺寸大，致使整个器件制造成本偏高，封装尺寸偏大，无法真正实现高密度集成。