[发明专利]用于光纤阵列与平面光波导耦合的无导销可插拔对准结构

说明书

本发明公开了一种用于光纤阵列与平面光波导耦合的无导销可插拔对准结构。包括插头和插座的两个部分，插头部分中，V型槽板固定于插头端对准玻璃板上，V型槽板开有V型槽，V型槽中的各根光纤构成了光纤阵列；插座部分中，玻璃光波导基片固定于插座端对准玻璃板上，玻璃光波导基片中制作有平面光波导；插头端和插座端端头一个凸出一个缩进，结构互补成长短凸凹互补结构；底面贴合到插头端对准玻璃板上表面。本发明具有结构紧凑，制作工艺简单的独特优势，因而大幅度降低了器件成本，可靠性更好，有利于实现连接器的小型化，可实现光纤阵列与平面光波导之间的高效连接。

技术领域

本发明涉及了一种用于光纤阵列与平面光波导耦合的可插拔结构，尤其是涉及一种用于光纤阵列与平面光波导耦合的无导销可插拔对准结构，属于光波导、光信息技术领域。

背景技术

随着微电子技术的快速发展，高密度集成电子系统的发展遇“电子瓶颈”，受到串扰、功耗等因素的影响，系统集成度的持续提升遇到挑战。光互连技术将光传输技术引入电子信息系统，以实现信息的高速传输，成为突破“电子瓶颈”的有效解决方案。其中光纤阵列和平面光波导芯片都是不可少的器件。由于光纤和平面光波导的芯部尺寸在微米数量级(譬如，常用的单模光纤芯径8-9微米，多模光纤的芯径50微米或62.5微米)，实现平面光波导与光纤芯部之间的有效耦合是一件耗时而费力的工作，也是长期以来光信息技术领域研究开发的一个重要方向。

以光波为载波的光互连技术具有大带宽、低损耗和低串扰等独特优势，光互连技术近年来成为光信息领域的一个研究热点。光互连已经成功用于机柜间的互连和背板级互连，随着光互连不断从长距离向短距离和超短距离的渗透，实现电路板上的光互连成为研究者们下一步需要重点解决的问题。光电互连电路板(EOPCB)通过将平面光波导器件(玻璃基光波导器件，或者聚合物基光波导器件)嵌入传统的PCB中实现板级光互连，是未来板级光互连发展的趋势。目前为止，实现EOPCB中光波导之间的有效耦合，以及EOPCB与光背板之间的有效连接仍是限制EOPCB应用的一个技术瓶颈。

现有的光纤阵列与平面光波导之间的耦合对准技术可以分为两类，有源对准技术和无源对准技术。

在有源对准技术中，需要在光链路中通光，同时使用六自由度安装架调整光波导器件和光纤阵列之间的相对位置，通过探测器对光链路插入损耗进行监测实现器件之间的对准。为了避免因光器件之间的相移动造成的耦合效率下降，通常将对准结构一次性地固定或粘接。这类结构的优点在于器件的通光面受到了良好的保护，可以提供稳定的低损耗传输。有源对准的缺点在于，如果在EOPCB之间使用这种方式对准，一方面，EOPCB尺寸较大，需要研发专用的大型光学设备进行对准，另一方面需要反复拆装的应用场景，有源对准操作会给用户的使用带来很大麻烦。相比之下，对于EOPCB的应用，无源对准技术受到研究者们更多的关注。

在无源对准技术中，不需要引入激光器和光探测器，而是通过对准结构或标记进行对准。相较之下，无源对准具有容易实现自动化，减少组装设备和工序，以及提高生产效率等优点，因此取得越来越多的应用。对于EOPCB的研究与发展而言，设计无源对准结构，并且实现平面光波导器件与光纤阵列之间的无源可插拔耦合是摆在研究者面前的一个迫切的研究课题。

在现有光连接器的可插拔对准结构中，使用最多的是如附图1所示的导销式可插拔对准结构。这种结构实现可插拔无源对准的具体方法是：在导销式插头7上安装导销5，导销5与导销式插头7中的光纤阵列11之间具有确定的相对位置；在导销式插座8上制作有与导销5相匹配的导销孔6，导销孔6与导销式插座8内的平面光波导10之间具有确定的相对位置。导销式插头7和导销式插座8相互对准时，导销式插头7上的导销5伸入导销式插座8上的导销孔6，实现导销式插头7上的光纤阵列11与导销式插座8上对应平面光波导10的对准；结束使用时，将导销5拔出导销孔6，实现导销式插头7与导销式插座8的分离。