[实用新型]一种硅光芯片与激光器的封装结构

说明书

本实用新型公开了一种硅光芯片与激光器的封装结构，所述封装结构包括基座，基座设置与硅光芯片连接的基座贴合面、与激光器芯片和一体化反射镜透镜连接的基座上表面；基座设置通孔，通孔顶部开口与一体化反射镜透镜的出光面连接、通孔底部开口与硅光芯片的光栅耦合器表面连接；激光器芯片靠近一体化反射镜透镜的入光面的一端设置高斯光束出口；激光器芯片的高斯光束方向水平射入一体化反射镜透镜的入光面、经一体化反射镜透镜的反射面折射到一体化反射镜透镜的出光面、穿过通孔聚焦到光栅耦合器表面；所述基座贴合面与基座上表面延伸面的夹角为a1。通过对基座的底部进行加工形成斜角，角度的设计满足耦合光栅的最佳入射角。

技术领域

本实用新型属于光电通信技术领域，涉及一种硅光芯片与激光器的封装结构。

背景技术

硅光子学是目前国际上研究热点，着重研究硅基光子器件的工作原理、结构设计以及在光通信领域的应用。硅基光电子集成技术是将光波导、调制器、光电芯片、驱动器与接收器电路进行片上集成，其优点在于制作工艺成熟、体积小、集成度高，在数据中心等中短距离光通信领域有广泛的应用。

硅光子集成芯片采用的是COMS工艺，是在SOI晶圆衬底不同区域制造光学组件，通过硅基光波导进行互联。但是硅作为间接半导体材料，存在强非辐射跃迁过程：俄歇复合与自由载流子吸收。因此单片集成激光器原件技术难度很大且成本高昂，良品率极低。目前简单可行的方式是采用外部集成的激光器进行耦合封装，实现器件层面的集成。因此，提高耦合效率，简化耦合封装结构，提高器件集成的良品率是一个极待解决的技术难题。

实用新型内容

本实用新型的目的在于：提供了一种硅光芯片与激光器的封装结构，解决了上述问题的不足。

本实用新型采用的技术方案如下：

一种硅光芯片与激光器的封装结构，所述封装结构包括基座，基座设置与硅光芯片连接的基座贴合面、与激光器芯片和一体化反射镜透镜连接的基座上表面；基座设置通孔，通孔顶部开口与一体化反射镜透镜的出光面连接、通孔底部开口与硅光芯片的光栅耦合器表面连接；激光器芯片靠近一体化反射镜透镜的入光面的一端设置高斯光束出口；激光器芯片的高斯光束方向水平射入一体化反射镜透镜的入光面、经一体化反射镜透镜的反射面折射到一体化反射镜透镜的出光面、穿过通孔聚焦到光栅耦合器表面；所述基座贴合面与基座上表面延伸面的夹角为a1，且a1为13°±1°。

为了解决传统问题的不足，本实用新型采用上述结构，其耦合过程易于实现，耦合效率更高，且研发成本较低；发散的高斯光束从激光芯片出射，经过一体化反射透镜，光路发生弯折并聚焦。光路通过基座的通孔入射到硅光芯片表面的光栅耦合器上，耦合进芯片。通过对基座的底部进行加工形成斜角，角度的设计满足耦合光栅的最佳入射角，在耦合过程中只需要将基座下表面直接贴装在硅光芯片上，极大的简化了耦合过程，降低了工艺难度。

进一步，所述基座为钨铜基座。使用工装夹具对硅光芯片进行角度回正，使钨铜基座上表面水平便于后续贴装。

进一步，所述钨铜基座与硅光芯片通过具有固定折射率的紫外胶或热固胶进行贴装。使用热固胶或紫外胶将一体化反射透镜贴装于钨铜表面，通过调整使耦合效率达到最优。

进一步，所述紫外胶或热固胶为透明光胶，对波长为1.2μm至1.6μm的光透穿，折射率为1.5。

进一步，所述激光器芯片通过陶瓷衬底与基座上表面连接。

进一步，所述采用共晶焊将激光器芯片贴装于陶瓷衬底表面。

进一步，所述陶瓷衬底与基座上表面连接处设置第一镀金层、与激光器芯片连接处设置第二镀金层，两个镀金层之间不导通；使用共晶焊将激光器装配于陶瓷衬底表面。激光器下表面与镀金区域其中之一贴合，作为负极供电。

进一步：还包括以下封装方法，