[发明专利]光纤与波导芯片的端面耦合装置

说明书

一种光纤与波导芯片的端面耦合装置，包括：楔角反射棱镜，所述楔角反射棱镜的侧面的至少一部分与所述波导芯片的光收发端面光耦合；反射棱镜，所述反射棱镜的侧面与所述光纤的光收发端面光耦合；所述楔角反射棱镜以及所述反射棱镜中的一个的正面具有第一球透镜阵列结构，从所述波导芯片发射或接收的光线经由所述第一球透镜阵列结构耦合输出，从所述第一球透镜阵列结构输入的光线经由所述反射棱镜的侧面耦合至所述光纤。本发明可以实现小模斑尺寸的波导芯片与大模斑尺寸的光纤之间的端面耦合，并且有效地扩大耦合容差，提高耦合效率。

技术领域

本发明涉及光电技术领域，尤其涉及一种光纤与波导芯片的端面耦合装置。

背景技术

光纤与硅光子芯片的耦合问题是硅光子产品研发过程中必须解决的问题，尤其随着阵列化技术的发展，硅光芯片中的端面耦合波导的阵列化封装技术一直是硅光芯片商用化的核心技术难点，硅波导的模斑尺寸的直径约为0.5μm，而与之耦合的单模光纤模斑尺寸约为10μm，巨大的模式失配造成了很大的端面耦合损耗。

对于端面耦合波导阵列来说，常规的阵列光纤间距通常具备一定的通道不均匀性，加上端面耦合较差的对准容差，工艺上很难实现较高的耦合效率和均匀性。

在现有技术中，为了实现小模斑尺寸的波导芯片与大模斑尺寸的光纤之间的端面耦合，均需要特殊工艺制备，工艺难度较大，且耦合效果不佳。

发明内容

本发明解决的技术问题是提供一种光纤与波导芯片的端面耦合装置，可以实现小模斑尺寸的波导芯片与大模斑尺寸的光纤之间的端面耦合，并且有效地扩大耦合容差，提高耦合效率。

为解决上述技术问题，本发明实施例提供一种光纤与波导芯片的端面耦合装置，包括：楔角反射棱镜，所述楔角反射棱镜的侧面的至少一部分与所述波导芯片的光收发端面光耦合；反射棱镜，所述反射棱镜的侧面与所述光纤的光收发端面光耦合；所述楔角反射棱镜以及所述反射棱镜中的一个的正面具有第一球透镜阵列结构，从所述波导芯片发射或接收的光线经由所述第一球透镜阵列结构耦合输出，从所述第一球透镜阵列结构输入的光线经由所述反射棱镜的侧面耦合至所述光纤。

可选的，所述光纤与所述波导芯片并排放置；所述楔角反射棱镜的背面具有第一光反射面，以使得从所述波导芯片接收的光线经由所述第一光反射面反射后自所述第一球透镜阵列结构输出；所述反射棱镜的背面具有第二光反射面，以使得从第一球透镜阵列结构输入的光线经由所述第二光反射面反射后自所述反射棱镜的侧面输出至所述光纤。

可选的，所述第一光反射面的延长面与所述第二光反射面的延长面的夹角为直角。

可选的，所述波导芯片采用波导阵列收发多束光线，所述光纤采用光纤阵列收发多束光线；其中，所述波导阵列的波导数量与所述光纤阵列的光纤数量相等。

可选的，所述的光纤与波导芯片的端面耦合装置还包括：第二球透镜阵列结构，所述第二球透镜阵列结构的正面具有第二球透镜阵列，且所述第二球透镜阵列的凸起面与所述第一球透镜阵列的凸起面光耦合，所述第二球透镜阵列结构的背面与所述楔角反射棱镜以及所述反射棱镜中的另一个的正面光耦合，以使得光线经过所述第一球透镜阵列结构以及所述第二球透镜阵列结构后输出至所述反射棱镜。

可选的，所述第一球透镜阵列与第二球透镜阵列的阵列周期相等，所述第一球透镜阵列的凸起面与所述第二球透镜阵列的凸起面面对面堆叠，且第一球透镜阵列的至少一部分球透镜与所述第二球透镜阵列的至少一部分球透镜一一对应。

可选的，所述反射棱镜的背面具有第二光反射面，所述第二球透镜阵列结构的正面的光线射入中心点至所述第二光反射面的光线反射中心点之间的距离记为聚焦距离，所述第二球透镜阵列具有透镜焦距；所述聚焦距离根据在所述光纤端面上收发光线的模斑与在所述波导芯片端面上收发光线的模斑之间的尺寸比值确定；其中，所述尺寸比值越大，所述聚焦距离与所述透镜焦距之间的差值的绝对值越大。