CN101968559A - 多通道光收发器 - Google Patents

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Abstract

本发明涉及光波导技术。本发明解决了现有光收发器大量使用分立元件组装而无法成批量生产的问题，提供了一种多通道光收发器，其技术方案可概括为：多通道光收发器，包括增益介质模块、探测介质模块及光子集成芯片，其特征在于，所述光子集成芯片与增益介质模块及探测介质模块固化连接。本发明的有益效果是，由于整个器件无分立光学部件，无可移动部件，充分利用了现有成熟的半导体加工工艺，避免了化合物半导体单片集成所需的高度复杂的芯片生长加工带来的低成品率的缺点，提高成品率，适用于光收发器。

Description

多通道光收发器
技术领域
本发明涉及光波导技术，特别涉及光收发器。
背景技术
传统的光收发器，由于大量使用分立元件组装而成，导致其成本过高，批量生产工艺复杂，随着平面光波导制作技术的迅速发展，基于光子集成芯片的光无源器件正在大量的进入商用，如光分路器(Splitter)、阵列波导光栅(AWG)等，目前正成为光通信市场上的热门产品，与这种情况相对应的，在光有源器件领域中，由于要将III-V半导体材料的激光器(Laser Diode)、探测器(Photo-Detector)等与一些二氧化硅或硅材料的无源器件集成在一个平台上，则增加了加工工艺的复杂性和集成的难度。
发明内容
本发明的目的是克服目前光收发器大量使用分立元件组装而导致成批量生产成本高的缺点，提供一种多通道光收发器。
本发明解决其技术问题，采用的技术方案是，多通道光收发器，包括增益介质模块、探测介质模块及光子集成芯片，其特征在于，所述光子集成芯片与增益介质模块及探测介质模块固化连接。
具体的，所述光子集成芯片为带有光波导的光子集成芯片，包括n个光收发通道，所述光收发通道为双齿叉形光波导，其双齿叉的一路为发射端光波导，另一路为接收端光波导，双齿叉的叉柄为合并发射端光波导及接收端光波导与外部光传输部件的传输接口，n为大于等于1的整数。
进一步的，所述传输接口镀有抗光反射镀膜。
具体的，所述增益介质模块具有n个发射区，所述光子集成芯片的发射端光波导的一端具有一个与光子集成芯片表面呈90度的台阶，所述台阶的厚度小于光子集成芯片的厚度，台阶上具有金属垫片及焊料块，增益介质模块的每一个发射区与光子集成芯片的一个发射端光波导相对应，并通过焊料块固化连接在台阶上，且与光子集成芯片电接触。
再进一步的，所述每一个发射端光波导上靠近增益介质模块的一端具有发射波长选频光栅，用于选择和决定发射光的波长。
具体的，所述发射波长选膜光栅附近设置有第一金属电极，用于调节发射波长选膜光栅附近材料的光学折射率。
再进一步的，所述探测介质模块具有n个有效探测区，所述每个双齿叉的接收端光波导的一端具有一个凹槽，所述凹槽与接收端光波导相连的一面为与光子集成芯片表面接近90度的端面，与该端面相对的一面为一个较光滑的斜面，用于将在接收端光波导中平面传输的光信号反射转向为向凹槽开口方向传输的光信号，光子集成芯片的凹槽开口四周具有金属垫片及焊料块，所述探测介质模块n个有效探测区中的每一个有效探测区域都与一个凹槽开口相对应，并通过焊料块与光子集成芯片固化连接，且与光子集成芯片电接触。
具体的，所述斜面上镀有金属膜。
再进一步的，所述每一个接收端光波导上靠近探测介质模块的一端具有接收波长选膜光栅，用于避免发射端的串扰而增强隔离效果。
具体的，所述接收波长选膜光栅附近设置有第二金属电极，用于进一步调节接收光波长。
本发明的有益效果是，利用上述多通道光收发器，由于整个器件无分立光学部件，无可移动部件，充分利用了现有成熟的半导体加工工艺，避免了化合物半导体单片集成所需的高度复杂的芯片生长加工带来的低成品率的缺点，提高成品率，通过增加发射波长选膜光栅及第一金属电极，可以通过调节发射波长选膜光栅的参数及改变发射波长选膜光栅附近材料的光学折射率来调节各发射端光波导的光发射波长，还通过增加接收波长选膜光栅，增强了隔离效果，增加了第二金属电极，还可以进一步调节接收光波长。
附图说明
图1为实施例的结构示意图；
图2为实施例未安装探测介质模块时的结构示意图；
图3为A-A’线中增益介质模块部分的剖视图；
图4为B-B’线中探测介质模块部分的剖视图；
其中，1为光子集成芯片，2为增益介质模块，3为探测介质模块，4为发射端光波导，5为接收端光波导，6为双齿叉形光波导的交叉部分，7为双齿叉的叉柄，8为传输接口的端面，9为发射区，10为台阶，11为金属垫片及焊料块，12为发射波长选膜光栅，13为第一金属电极，14为有效探测区，15为凹槽，16为金属膜，17为接收波长选膜光栅，18为第二金属电极。
具体实施方式
下面结合附图及实施例，详细描述本发明的技术方案。
本发明所述的多通道光收发器，由光子集成芯片1与增益介质模块2及探测介质模块3固化连接组成，由于整个器件无分立光学部件，无可移动部件，充分利用了现有成熟的半导体加工工艺，避免了化合物半导体单片集成所需的高度复杂的芯片生长加工带来的低成品率的缺点。
实施例
本例的光子集成芯片为带有光波导的光子集成芯片，其结构示意图图如图1，未安装探测介质模块时的结构示意图如图2，A-A’线中增益介质模块部分的剖视图如图3，B-B’线中探测介质模块部分的剖视图如图4。
首先由光子集成芯片1与增益介质模块2及探测介质模块3固化连接组成本例所述多通道光收发器，其中，光子集成芯片为带有光波导的光子集成芯片，包括n个光收发通道，n为大于等于1的整数，每一个光收发通道均为双齿叉形光波导，其双齿叉的一路为发射端光波导4，另一路为接收端光波导5，其交叉部分6可以进行波长选择，双齿叉的叉柄7为合并发射端光波导4及接收端光波导5与外部光传输部件的传输接口，传输接口可以镀上抗光反射镀膜，以提高传输接口光偶合效率，其传输接口的端面8还可以为一个斜面，以减少反射；增益介质模块2具有n个发射区9，光子集成芯片1的发射端光波导4的一端具有一个与光子集成芯片1表面呈90度的台阶10，该台阶10的厚度小于光子集成芯片1的厚度，台阶10上具有金属垫片及焊料块11，增益介质模块2的每一个发射区9与光子集成芯片1的一个发射端光波导4相对应，运用芯片绑定的方法实现光学校准后通过焊料块固化连接在台阶10上，且与光子集成芯片1电接触，每一个发射端光波导4上靠近增益介质模块2的一端还可以设置发射波长选膜光栅12，用于选择和决定发射光的波长，增益介质模块2、发射端光波导4及发射波长选膜光栅12构成了外腔激光器，通过增益介质模块2的选择，外腔激光器可以对发射光的波长实现一定的调节，还可以在发射波长选膜光栅12附近设置第一金属电极13，用于调节发射波长选膜光栅12附近材料的光学折射率，进而调节外腔激光器的发射波长；探测介质模块3具有n个有效探测区14，光子集成芯片1上每个双齿叉的接收端光波导5的一端具有一个凹槽15，所述凹槽15与接收端光波导5相连的一面为与光子集成芯片表面接近90度的端面，与该端面相对的一面为一个较光滑的斜面，用于将在接收端光波导5中平面传输的光信号反射转向为向凹槽15开口方向传输的光信号，斜面上还可以镀金属膜16，用于增加反射率，光子集成芯片1的凹槽15开口四周具有金属垫片及焊料块11，所述探测介质模块n个有效探测区14中的每一个有效探测区域14都与一个凹槽15开口相对应，并通过焊料块与光子集成芯片1固化连接，且与光子集成芯片1电接触，还可以在每一个接收端光波导5上靠近探测介质模块3的一端设置接收波长选膜光栅17，这一光栅17的设计和波长和同一双齿叉的发射波长选膜光栅12一样，用于避免发射端的串扰及避免其它外部的串扰而增强隔离效果，由于接收端光波导5的波长选择主要是由双齿叉的交叉部分6来完成，因此还可以在接收波长选膜光栅17附近设置第二金属电极18，用于进一步调节接收光波长。

Claims (10)

1.多通道光收发器，包括增益介质模块、探测介质模块及光子集成芯片，其特征在于，所述光子集成芯片与增益介质模块及探测介质模块固化连接。
2.根据权利要求1所述多通道光收发器，其特征在于，所述光子集成芯片为带有光波导的光子集成芯片，包括n个光收发通道，所述光收发通道为双齿叉形光波导，其双齿叉的一路为发射端光波导，另一路为接收端光波导，双齿叉的叉柄为合并发射端光波导及接收端光波导与外部光传输部件的传输接口，n为大于等于1的整数。
3.根据权利要求2所述多通道光收发器，其特征在于，所述传输接口镀有抗光反射镀膜。
4.根据权利要求2所述多通道光收发器，其特征在于，所述增益介质模块具有n个发射区，所述光子集成芯片的发射端光波导的一端具有一个与光子集成芯片表面呈90度的台阶，所述台阶的厚度小于光子集成芯片的厚度，台阶上具有金属垫片及焊料块，增益介质模块的每一个发射区与光子集成芯片的一个发射端光波导相对应，并通过焊料块固化连接在台阶上，且与光子集成芯片电接触。
5.根据权利要求4所述多通道光收发器，其特征在于，所述每一个发射端光波导上靠近增益介质模块的一端具有发射波长选频光栅，用于选择和决定发射光的波长。
6.根据权利要求5所述多通道光收发器，其特征在于，所述发射波长选膜光栅附近设置有第一金属电极，用于调节发射波长选膜光栅附近材料的光学折射率。
7.根据权利要求2所述多通道光收发器，其特征在于，所述探测介质模块具有n个有效探测区，所述每个双齿叉的接收端光波导的一端具有一个凹槽，所述凹槽与接收端光波导相连的一面为与光子集成芯片表面接近90度的端面，与该端面相对的一面为一个较光滑的斜面，用于将在接收端光波导中平面传输的光信号反射转向为向凹槽开口方向传输的光信号，光子集成芯片的凹槽开口四周具有金属垫片及焊料块，所述探测介质模块n个有效探测区中的每一个有效探测区域都与一个凹槽开口相对应，并通过焊料块与光子集成芯片固化连接，且与光子集成芯片电接触。
8.根据权利要求7所述多通道光收发器，其特征在于，所述斜面上镀有金属膜。
9.根据权利要求7或8所述多通道光收发器，其特征在于，所述每一个接收端光波导上靠近探测介质模块的一端具有接收波长选膜光栅，用于避免发射端的串扰而增强隔离效果。
10.根据权利要求9所述多通道光收发器，其特征在于，所述接收波长选膜光栅附近设置有第二金属电极，用于进一步调节接收光波长。
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