CN116594125B - 硅光芯片耦合器、光模块及硅光芯片耦合器的加工方法 - Google Patents

Abstract

本申请提供一种硅光芯片耦合器、光模块及硅光芯片耦合器的加工方法。其中，硅光芯片耦合器包括：芯片基层；覆盖层，设置在芯片基层在第一方向上的表面上并且覆盖芯片基层，覆盖层在第一方向上的表面上设置有安装槽，安装槽在第三方向上延伸至芯片基层和覆盖层的端面上，其中，第一方向和第三方向垂直设置；光波导，设置在芯片基层在第一方向上的表面上并且伸入覆盖层内，光波导与安装槽在第三方向上间隔设置；超构透镜，填充设置在安装槽内，超构透镜包括透镜本体和设置在透镜本体上的刻痕结构，超构透镜在第二方向上的尺寸大于光波导在第二方向的尺寸。应用本申请的技术方案能够有效地解决相关技术中的光纤和光波导的耦合效率低的问题。

Description

硅光芯片耦合器、光模块及硅光芯片耦合器的加工方法

技术领域

本申请涉及光模块加工领域，尤其涉及一种硅光芯片耦合器、光模块及硅光芯片耦合器的加工方法。

背景技术

光模块是一种能够实现光电转换的装置，发送端把电信号转换成光信号，通过光纤传送后，接收端再把光信号转换成电信号。光模块主要包括光引擎、配套电芯片等主要部分，光模块的光引擎由激光器、硅光芯片和光纤等部分组成。硅光芯片上设置有光波导，光纤需要与光波导耦合。由于光线的直径是微米级，光波导的尺寸为纳米级，如何解决硅光芯片与光纤的耦合问题是光模块的关键技术问题。

相关技术中解决光波导和光纤的耦合问题一般是通过设置硅光芯片耦合器，硅光芯片耦合器包括耦合器本体和安装在耦合器本体上的硅透镜，这种设置方式需要先在硅光芯片耦合器上加工安装槽，再将小尺寸的硅透镜或者硅透镜阵列无源贴片至硅光芯片的安装槽中，来实现与光纤与光波导的耦合。

但是小尺寸的硅透镜加工困难，良品率低。另外，硅透镜与安装槽的装配过程也很复杂，影响硅光芯片耦合器的加工效率和良品率。

发明内容

本申请提供一种硅光芯片耦合器、光模块及硅光芯片耦合器的加工方法，用以解决相关技术中硅光芯片耦合器的透镜结构安装工艺复杂的问题。

一方面，本申请提供一种硅光芯片耦合器，包括：芯片基层；覆盖层，设置在芯片基层在第一方向上的表面上并且覆盖芯片基层，覆盖层在第一方向上的表面上设置有安装槽，安装槽穿透覆盖层并穿过部分芯片基层，安装槽在第三方向上延伸至芯片基层和覆盖层的端面上，其中，第一方向和第三方向垂直设置；光波导，设置在芯片基层在第一方向上的表面上并且伸入覆盖层内，光波导与安装槽在第三方向上间隔设置；超构透镜，填充设置在安装槽内，用于对光波进行聚焦或者扩束或者准直，超构透镜包括透镜本体和设置在透镜本体上的刻痕结构，透镜本体具有靠近光波导的第一端面和远离光波导的第二端面，第一端面与光波导间隔设置，第二端面与覆盖层在第二方向上的表面平齐，刻痕结构设置在第二端面上，超构透镜在第二方向上的尺寸大于光波导在第二方向的尺寸。

在一些实施例中，安装槽在第一方向上的槽壁包括第一平面和第二平面，第一平面和第二平面呈角度设置。

在一些实施例中，安装槽在第一方向上的槽壁还包括第三平面，第三平面位于第一平面和第二平面之间，第三平面和第一平面以及第二平面均成角度设置。

在一些实施例中，刻痕结构包括多个纳米柱或者多个纳米槽，多个纳米柱或者多个纳米槽形成预定图形。

在一些实施例中，预定图形为多个同心设置的环形结构，或者，预定图形为多个阵列设置的圆形结构或多边形结构。

在一些实施例中，芯片基层包括在第一方向上依次设置的衬底层和埋氧层，光波导设置在埋氧层上，覆盖层的材质与埋氧层的材质相同。

另一方面，本申请还提供了一种光模块，包括：

硅光芯片耦合器，硅光芯片耦合器为上述的硅光芯片耦合器；

光纤，光纤的端面与硅光芯片耦合器的超构透镜的第二端面耦合连接。

在一些实施例中，光纤包括裸纤和包裹裸纤的保护层，第二端面在第二方向上的尺寸大于或者等于裸纤的直径。

另一方面，本申请还提供了一种硅光芯片耦合器的加工方法，硅光芯片耦合器的加工方法用于对上述的硅光芯片耦合器进行加工，硅光芯片耦合器的加工方法包括：

在硅光芯片基材的光刻面上限定出安装槽区，再根据安装槽区的形状光刻出安装槽；

对安装槽进行填充以形成透镜本体；

对透镜本体进行划片标记，以使透镜本体在第三方向上的尺寸满足预定需求，其中，第一方向、第二方向和第三方向两两垂直设置；

沿划片标记切割硅光芯片基材，再对硅光芯片基材的切割面进行抛光；

在抛光后的透镜本体上形成刻痕结构。

在一些实施例中，对透镜本体进行划片标记，具体包括：

根据超构透镜需要实现的功能确定透镜本体的划片标记位置。

在一些实施例中，安装槽区在第三方向上具有第一边沿和第二边沿，第一边沿在第三方向上与光波导间隔设置，并且第二边沿在第三方向上与硅光芯片基材的端面间隔设置。

在一些实施例中，对安装槽进行填充以形成透镜本体，具体包括：

采用二氧化硅或者硅或者二氧化硅以及硅的交替对安装槽进行填充，以形成透镜本体；

对透镜本体在第一方向上的表面进行打磨，以使透镜本体与覆盖层平齐。

在一些实施例中，在抛光后的透镜本体上形成刻痕结构，具体包括：

采用离子束蚀刻或者激光直写的方式在透镜本体的第二端面上加工刻痕结构；

或者，采用等离子体增强化学气相沉积法在透镜本体的第二端面上加工刻痕结构。

本申请提供的硅光芯片耦合器包括芯片基层、覆盖层、光波导以及超构透镜。光波导设置在芯片基层与覆盖层之间，覆盖层上设置有安装槽，安装槽穿透覆盖层并穿过部分芯片基层，超构透镜填充设置在安装槽内，这种设置方式使得超构透镜与硅光芯片耦合器能够一体加工成型，从而无需先加工出小尺寸的硅透镜再对硅透镜和硅光芯片耦合器进行装配，降低了硅光芯片耦合器的加工成本，提升了硅光芯片耦合器的良品率。超构透镜第二端面与覆盖层在第二方向上的表面平齐，刻痕结构设置在第二端面上，超构透镜第二端面用于与光纤进行耦合。光波经过光纤进入超构透镜内，经过刻痕结构的作用被聚焦或者扩束或者准直，再进入到光波导中。由于超构透镜在第二方向上的尺寸大于光波导在第二方向的尺寸，因此超构透镜与光纤的耦合更加方便，耦合效率高。

附图说明

此处的附图被并入说明书中并构成本说明书的一部分，示出了符合本申请的实施例，并与说明书一起用于解释本申请的原理。

图1为本申请实施例提供的硅光芯片耦合器的立体结构示意图；

图2为本申请实施例提供的硅光芯片耦合器的剖视图；

图3为本申请实施例提供的硅光芯片耦合器的侧视图；

图4为本申请实施例提供的硅光芯片耦合器的刻痕结构的第一种实施例的结构示意图；

图5为本申请实施例提供的硅光芯片耦合器的刻痕结构的第二种实施例的结构示意图；

图6为本申请实施例提供的硅光芯片耦合器的刻痕结构的第三种实施例的结构示意图；

图7为本申请实施例提供的硅光芯片耦合器的刻痕结构的第四种实施例的结构示意图；

图8为本申请实施例提供的光模块的立体结构示意图；

图9为本申请实施例提供的光模块的剖视图；

图10为本申请实施例提供的光模块的侧视图；

图11为本申请实施例提供的硅光芯片耦合器的加工方法的流程图；

图12为本申请实施例提供的硅光芯片基材的剖视图，其中，图12示出了硅光芯片基材在未加工时的结构示意图；

图13为本申请实施例提供的硅光芯片基材的剖视图，其中，图13示出了硅光芯片基材加工出安装槽后的结构示意图；

图14为本申请实施例提供的硅光芯片基材的剖视图，其中，图14示出了硅光芯片基材形成超构透镜之后的结构示意图。

附图标记说明：

100-芯片基层；110-衬底层；120-埋氧层；

200-覆盖层；

300-安装槽；310-第一平面；320-第二平面；330-第三平面；

400-光波导；

500-超构透镜；510-透镜本体；511-第二端面；520-刻痕结构；

600-硅光芯片耦合器；

700-裸纤；

800-硅光芯片基材；

910-第一边沿；920-第二边沿。

通过上述附图，已示出本申请明确的实施例，后文中将有更详细的描述。这些附图和文字描述并不是为了通过任何方式限制本申请构思的范围，而是通过参考特定实施例为本领域技术人员说明本申请的概念。

具体实施方式

为使本申请的目的、技术方案和优点更加清楚，下面将结合本申请实施例中的附图，对本申请实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例是本申请一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本申请中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本申请保护的范围。

硅光芯片耦合器是光模块中的重要结构，其主要应用于解决光波导和光纤耦合的问题。相关技术中，硅光芯片耦合器包括耦合器本体和安装在耦合器本体上的硅透镜，这种设置方式需要先在硅光芯片耦合器上加工安装槽，再将小尺寸的硅透镜或者硅透镜阵列无源贴片至硅光芯片的安装槽中，来实现与光纤与光波导的耦合。

但是小尺寸的硅透镜加工困难，良品率低。另外，硅透镜与安装槽的装配过程也很复杂，影响硅光芯片耦合器的加工效率和良品率。

本申请提供了一种硅光芯片耦合器，解决相关技术中硅光芯片耦合器的透镜结构安装工艺复杂的问题。

下面结合附图说明本申请实施例提供的硅光芯片耦合器。需要说明的是，本实施例的硅光芯片耦合器可以应用在其他光学器件中。

图1为本申请实施例提供的硅光芯片耦合器的立体结构示意图，图2为本申请实施例提供的硅光芯片耦合器的剖视图。图3为本申请实施例提供的硅光芯片耦合器的侧视图。

如图1至图3所示，本实施例的硅光芯片耦合器包括：芯片基层100、覆盖层200、光波导400以及超构透镜500。

其中，覆盖层200设置在芯片基层100在第一方向上的表面上并且覆盖芯片基层100，覆盖层200在第一方向（如图2所示的z方向）上的表面上设置有安装槽300，安装槽300穿透覆盖层200并穿过部分芯片基层100，安装槽300在第三方向（如图2所示的x方向）上延伸至芯片基层100和覆盖层200的端面上，其中，第一方向和第三方向垂直设置；光波导400设置在芯片基层100在第一方向上的表面上并且伸入覆盖层200内，光波导400与安装槽300在第三方向上间隔设置；超构透镜500填充设置在安装槽300内，用于对光波进行聚焦或者扩束或者准直，超构透镜500包括透镜本体510和设置在透镜本体510上的刻痕结构520，透镜本体510具有靠近光波导400的第一端面和远离光波导400的第二端面511，第一端面与光波导400间隔设置，第二端面511与覆盖层200在第二方向上的表面平齐，刻痕结构520设置在第二端面511上，超构透镜500在第二方向上的尺寸大于光波导400在第二方向的尺寸。

应用本实施例的技术方案，硅光芯片耦合器包括芯片基层100、覆盖层200、光波导400以及超构透镜500。光波导400设置在芯片基层100与覆盖层200之间，覆盖层200上设置有安装槽300，安装槽300穿透覆盖层200并穿过部分芯片基层100，超构透镜500填充设置在安装槽300内，这种设置方式使得超构透镜500与硅光芯片耦合器能够一体加工成型，从而无需先加工出小尺寸的硅透镜再对硅透镜和硅光芯片耦合器进行装配，降低了硅光芯片耦合器的加工成本，提升了硅光芯片耦合器的良品率。超构透镜500第二端面511与覆盖层200在第二方向上的表面平齐，刻痕结构520设置在第二端面511上，超构透镜500第二端面511用于与光纤进行耦合。光波经过光纤进入超构透镜500内，经过刻痕结构520的作用被聚焦或者扩束或者准直，再进入到光波导400中。由于超构透镜500在第二方向上的尺寸大于光波导400在第二方向的尺寸，因此超构透镜500与光纤的耦合更加方便，耦合效率高。

需要说明的是，第二端面511在y方向上的尺寸在10μm至20μm之间。上述结构中，光纤的裸纤700的直径为微米级，具体地，裸纤700的直径一般在10μm至20μm之间，因此将第二端面511在y方向上的尺寸设置在10μm至20μm之间，使得硅块结构30的尺寸与裸纤700的尺寸适配，从而超构透镜500与裸纤700的模量相匹配，有助于提升裸纤700光波导400的耦合效率。

如图3所示，在本实施例中，安装槽300在第一方向上的槽壁包括第一平面310和第二平面320，第一平面310和第二平面320呈角度设置。上述结构中，呈角度设置的第一平面310和第二平面320能够提升进入到超构透镜内的光波的折射率，从而能够保证进入到光波导内的光波的带宽。

进一步地，如图3所示，在本实施例中，安装槽300在第一方向上的槽壁还包括第三平面330，第三平面330位于第一平面310和第二平面320之间，第三平面330和第一平面310以及第二平面320均成角度设置。上述结构中，在第一平面310和第二平面320之间设置第三平面330能够保证超构透镜500的第二端面511的面积，从而便于耦合超构透镜500和光纤。

具体地，第三平面330和第一平面310之间的夹角可以选择90°至150°之间的任一值，例如：90°、100°、120°、130°、140°或者150°。相应地，第二平面320和第一平面310之间的夹角在90°至150°之间。例如：90°、100°、120°、130°、140°或者150°。

如图1所示，在本实施例中，刻痕结构520包括多个纳米柱或者多个纳米槽，多个纳米柱或者多个纳米槽形成预定图形。

需要说明的是，上述的“纳米柱”指的是直径为纳米级的凸柱，同理，上述的“纳米槽”指的是直径为纳米级的凹槽。上述的纳米柱和纳米槽采用离子束刻蚀或者激光直写的方法加工成形。

图4为本申请实施例提供的硅光芯片耦合器的刻痕结构的第一种实施例的结构示意图，图5为本申请实施例提供的硅光芯片耦合器的刻痕结构的第二种实施例的结构示意图，图6为本申请实施例提供的硅光芯片耦合器的刻痕结构的第三种实施例的结构示意图，图7为本申请实施例提供的硅光芯片耦合器的刻痕结构的第四种实施例的结构示意图。

如图4所示，在本实施例中，预定图形为多个同心设置的环形结构，或者，如图5至图7所示，预定图形为多个阵列设置的圆形结构或多边形结构。

对于透镜结构而言，不同的形状能够起到不同的功能。图5至图7中的刻痕结构520的形状虽然不同，但在功能上均能起到聚焦作用。通过调整刻痕结构的尺寸或者旋转角度，能够对光波的几何相位以及传播相位进行改变，进而对透镜结构的焦距等参数进行调节，以适应多种光波的传导需求。

当然在一些实施例中，刻痕结构的预定图形也可通过仿真计算的手段设计成其他周期性或者随机性的图形。

如图2所示，在本实施例中，芯片基层100包括在第一方向上依次设置的衬底层110和埋氧层120，光波导400设置在埋氧层120上，覆盖层200的材质与埋氧层120的材质相同。

具体地，在本实施例中，衬底层110的材质为硅，埋氧层120的材质为二氧化硅。覆盖层200的材质与埋氧层120的材质相同，覆盖层200采用等离子体增强化学气相沉积法设置在埋氧层120上。

还需要说明的是，在本实施例中，衬底层110在z方向上的尺寸在400μm至700μm之间。

埋氧层120在z方向上的尺寸2μm至3μm之间；根据工作波段的不同，光波导400在y方向上的尺寸在400nm至550nm之间。具体地，光波导400在y方向上的尺寸可以为400nm、450nm、500nm或者550nm。

光波导400在x方向上的尺寸在1μm至3μm之间。具体地，光波导400在x方向上的尺寸可以为1μm、2μm或者3μm。

覆盖层200在z方向上的尺寸在3μm至5μm之间。具体地，覆盖层200在z方向上的尺寸可以为3μm、4μm或者5μm之。

图8为本申请实施例提供的光模块的立体结构示意图，图9为本申请实施例提供的光模块的剖视图，图10为本申请实施例提供的光模块的侧视图。

如图8至图10所示，本申请还提供了一种光模块包括：硅光芯片耦合器600和光纤。

其中，硅光芯片耦合器600，硅光芯片耦合器600为上述的硅光芯片耦合器；光纤的端面与硅光芯片耦合器的超构透镜500的第二端面511耦合连接。

具体地，如图8和图10所示，在本实施例中，光纤包括裸纤700和包裹裸纤700的保护层，超构透镜500的第二端面511在第二方向y方向上的尺寸大于或者等于裸纤700的直径。上述设置方式能够进一步提升裸纤700与超构透镜500的接触面积，从而提升裸纤700与光波导400的耦合效率。

如图8-10所示，在本实施例中，光纤包括裸纤700和包裹裸纤700的保护层，第二端面511在第二方向上的尺寸大于或者等于裸纤700的直径。

本申请还提供了一种硅光芯片耦合器的加工方法，图11为本申请实施例提供的硅光芯片耦合器的加工方法的流程图；图12为本申请实施例提供的硅光芯片基材的剖视图，其中，图12示出了硅光芯片基材在未加工时的结构示意图；图13为本申请实施例提供的硅光芯片基材的剖视图，其中，图13示出了硅光芯片基材加工出安装槽后的结构示意图；图14为本申请实施例提供的硅光芯片基材的剖视图，其中，图14示出了硅光芯片基材形成超构透镜之后的结构示意图。

如图11所示，硅光芯片耦合器的加工方法用于对上述的硅光芯片耦合器进行加工，硅光芯片耦合器的加工方法包括：

步骤S100：在硅光芯片基材800的光刻面上限定出安装槽区，硅光芯片基材800的结构如图12所示，再根据安装槽区的形状光刻出安装槽300，安装槽300的结构如图13所示；

步骤S200：对安装槽300进行填充以形成透镜本体510，填充出透镜本体510后的硅光芯片基材如图14所示；

步骤S300：对透镜本体510进行划片标记，以使透镜本体510在第三方向上（如图14中的x方向所示）的尺寸满足预定需求，其中，第一方向、第二方向和第三方向两两垂直设置；

步骤S400：沿划片标记切割硅光芯片基材800，再对硅光芯片基材800的切割面进行抛光；

步骤S500：在抛光后的透镜本体510上形成刻痕结构520。

在步骤S100中，如图12所示，硅光芯片基材800在z方向上位于最下层的衬底层110、位于衬底层110上方的埋氧层120、位于埋氧层120上方的覆盖层200以及位于埋氧层和覆盖层200之间的光波导400。覆盖层200在z方向的表面形成硅光芯片基材800的光刻面。

在步骤S200中，先在光刻面上除安装槽区以外的区域涂布光刻胶，光刻胶能够对上述部分起到保护作用。在对安装槽区进行光刻，加工出安装槽300，安装槽贯穿覆盖层200、埋氧层120并且贯穿部分衬底层110。

在步骤S300中，对透镜本体510进行划片标记具体包括：

根据超构透镜500需要实现的功能确定透镜本体510的划片标记位置。

具体地，超构透镜500需要实现的功能包括：聚焦、扩束、准直、准直以及聚焦或者准直以及扩束的功能，超构透镜500在实现的功能不同时在x方向上的尺寸具有差异。同时，光纤的直径不同以及光纤内光波的带宽不同也会影响透镜本体510在x方向上的尺寸，因此在进行划片标记时需要根据超构透镜500所需要实现的功能来确定透镜本体510在x方向上的尺寸，以使所述透镜本体510在第三方向上的尺寸满足预定需求。

如图13所示，在本实施例中，安装槽区在第三方向上具有第一边沿910和第二边沿920，第一边沿910在第三方向上与光波导400间隔设置，并且第二边沿920在第三方向上与硅光芯片基材800的端面间隔设置。

在上述步骤中，安装槽区并非直接设置在硅光芯片基材800的端部，而是与硅光芯片基材的端面之间具有一定距离，如果安装槽区直接设置在硅光芯片基材的端面处，则会导致安装槽加工完成后在x方向上缺失一个槽壁，在填充超构透镜500时，超构透镜500将难以成型。因此需要使安装槽区的第二边沿与硅光芯片基材的端面之间保持一定距离，待超构透镜500定型之后再切除硅光芯片基材的多余部分，露出透镜本体510的第二端面511。

需要说明的是，安装槽区在x方向上的尺寸要大于加工完成的超构透镜500的尺寸。

在本实施例中，在步骤S200中，对安装槽300进行填充以形成透镜本体510，具体包括：

采用硅对安装槽300进行填充，以形成透镜本体510。

对透镜本体510在第一方向上的表面进行打磨，以使透镜本体510与覆盖层200平齐，从而保证硅光芯片耦合器600与裸纤700的耦合效率。

在一些实施例中，也可以采用二氧化硅或者二氧化硅和硅的交替层来填充安装槽300以形成透镜本体510。

具体地，在本实施例中，在抛光后的透镜本体510上形成刻痕结构520，具体包括：

采用离子束蚀刻或者激光直写的方式在透镜本体510的第二端面511上加工刻痕结构520，上述加工方法工艺成熟，能够应用于在纳米级结构上进行图形加工。

在一些实施例中，也可以采用等离子体增强化学气相沉积法在透镜本体510的第二端面511上加工刻痕结构520。

本申请通填充超构透镜500的方式直接加工出带有超构透镜的硅光芯片耦合器，这种加工方式能够提升硅光芯片耦合器的良品率，同时，使得硅光芯片耦合器省略了安装外设透镜的步骤，减少了组件的成本并且简化了硅光芯片耦合器的加工工艺。另外，本申请在透镜本体510上直接通过刻蚀或者激光直写的方式加工出刻痕结构520，使透镜本体510的第二端面511与裸纤700进行耦合，与相关技术中的硅光芯片耦合器相比，本申请的硅光芯片耦合器的集成度更高，降低了封装的复杂性。超构透镜500的尺寸可以在加工时通过划片标记和裁切进行调整，具有一定的灵活性。

在本申请的描述中，需要说明的是，除非另有明确的规定和限定，术语“安装”、“相连”、“连接”应作广义理解，例如，可以使固定连接，也可以是通过中间媒介间接相连，可以是两个元件内部的连通或者两个元件的相互作用关系。对于本领域的普通技术人员而言，可以根据具体情况理解上述术语在本申请中的具体含义。

在本申请的描述中，需要理解的是，术语“上”、“下”、“前”、“后”、“竖直”、“水平”、“顶”、“底”、“内”、“外”等指示的方位或者位置关系为基于附图所示的方位或位置关系，仅是为了便于描述本申请和简化描述，而不是指示或者暗示所指的装置或者元件必须具有特定的方位、以特定的方位构造和操作，因此不能理解为对本申请的限制。

本申请的说明书和权利要求书及上述附图中的术语“第一”、“第二”、“第三”、“第四”等（如果存在）是用于区别类似的对象，而不必用于描述特定的顺序或先后次序。应该理解这样使用的数据在适当情况下可以互换，以便这里描述的本申请的实施例例如能够以除了在这里图示或描述的那些以外的顺序实施。

此外，术语“包括”和“具有”以及他们的任何变形，意图在于覆盖不排他的包含，例如，包含了一系列步骤或单元的过程、方法、系统、产品或设备不必限于清楚地列出的那些步骤或单元，而是可包括没有清楚地列出的或对于这些过程、方法、产品或设备固有的其它步骤或单元。

最后应说明的是：以上实施方式仅用以说明本申请的技术方案，而非对其进行限制；尽管参照前述实施方式对本申请已经进行了详细的说明，但本领域的普通技术人员应当理解：其依然可以对前述实施方式所记载的技术方案进行修改，或者对其中部分或者全部技术特征进行等同替换；而这些修改或者替换，并不使相应技术方案的本质脱离本申请实施方式技术方案的范围。

Claims (13)

1.一种硅光芯片耦合器，其特征在于，包括：

芯片基层（100）；

覆盖层（200），设置在所述芯片基层（100）在第一方向上的表面上并且覆盖所述芯片基层（100），所述覆盖层（200）在第一方向上的表面上设置有安装槽（300），所述安装槽（300）穿透所述覆盖层（200）并穿过部分所述芯片基层（100），所述安装槽（300）在第三方向上延伸至所述芯片基层（100）和所述覆盖层（200）的端面上，其中，所述第一方向和所述第三方向垂直设置；

光波导（400），设置在所述芯片基层（100）在第一方向上的表面上并且伸入所述覆盖层（200）内，所述光波导（400）与所述安装槽（300）在所述第三方向上间隔设置；

超构透镜（500），填充设置在所述安装槽（300）内，用于对光波进行聚焦或者扩束或者准直，所述超构透镜（500）包括透镜本体（510）和设置在所述透镜本体（510）上的刻痕结构（520），其中，所述透镜本体（510）是对所述安装槽（300）进行填充形成的；所述透镜本体（510）具有靠近所述光波导（400）的第一端面和远离所述光波导（400）的第二端面（511），所述第一端面与所述光波导（400）间隔设置，所述第二端面（511）与所述覆盖层（200）在第二方向上的表面平齐，所述刻痕结构（520）设置在所述第二端面（511）上，所述超构透镜（500）在第二方向上的尺寸大于所述光波导（400）在第二方向的尺寸；其中，所述第二方向和所述第一方向垂直；所述第二方向和所述第三方向垂直。

2.根据权利要求1所述的硅光芯片耦合器，其特征在于，所述安装槽（300）在第一方向上的槽壁包括第一平面（310）和第二平面（320），所述第一平面（310）和所述第二平面（320）呈角度设置。

3.根据权利要求2所述的硅光芯片耦合器，其特征在于，安装槽（300）在第一方向上的槽壁还包括第三平面（330），所述第三平面（330）位于所述第一平面（310）和所述第二平面（320）之间，所述第三平面（330）和所述第一平面（310）以及所述第二平面（320）均成角度设置。

4.根据权利要求1所述的硅光芯片耦合器，其特征在于，所述刻痕结构（520）包括多个纳米柱或者多个纳米槽，多个所述纳米柱或者多个所述纳米槽形成预定图形。

5.根据权利要求4所述的硅光芯片耦合器，其特征在于，

所述预定图形为多个同心设置的环形结构，

或者，所述预定图形为多个阵列设置的圆形结构或多边形结构。

6.根据权利要求1至5中任一项所述的硅光芯片耦合器，其特征在于，所述芯片基层（100）包括在第一方向上依次设置的衬底层（110）和埋氧层（120），所述光波导（400）设置在所述埋氧层（120）上，所述覆盖层（200）的材质与所述埋氧层（120）的材质相同。

7.一种光模块，其特征在于，包括：

硅光芯片耦合器（600），所述硅光芯片耦合器（600）为权利要求1至6中任一项所述的硅光芯片耦合器；

光纤，所述光纤的端面与所述硅光芯片耦合器的超构透镜（500）的第二端面（511）耦合连接。

8.根据权利要求7所述的光模块，其特征在于，所述光纤包括裸纤（700）和包裹所述裸纤（700）的保护层，所述第二端面（511）在第二方向上的尺寸大于或者等于所述裸纤（700）的直径。

9.一种硅光芯片耦合器的加工方法，其特征在于，所述硅光芯片耦合器的加工方法用于对权利要求1至6中任一项所述的硅光芯片耦合器进行加工，所述硅光芯片耦合器的加工方法包括：

在硅光芯片基材（800）的光刻面上限定出安装槽区，再根据所述安装槽区的形状光刻出安装槽（300）；

对所述安装槽（300）进行填充以形成透镜本体（510）；

对所述透镜本体（510）进行划片标记，以使所述透镜本体（510）在第三方向上的尺寸满足预定需求；

沿所述划片标记切割所述硅光芯片基材（800），再对所述硅光芯片基材（800）的切割面进行抛光；

在抛光后的所述透镜本体（510）上形成刻痕结构（520）。

10.根据权利要求9所述的硅光芯片耦合器的加工方法，其特征在于，所述对所述透镜本体（510）进行划片标记，具体包括：

根据超构透镜（500）需要实现的功能确定透镜本体（510）的划片标记位置。

11.根据权利要求9所述的硅光芯片耦合器的加工方法，其特征在于，所述安装槽区在所述第三方向上具有第一边沿（910）和第二边沿（920），所述第一边沿（910）在第三方向上与光波导（400）间隔设置，并且所述第二边沿（920）在第三方向上与所述硅光芯片基材（800）的端面间隔设置。

12.根据权利要求11所述的硅光芯片耦合器的加工方法，其特征在于，所述对所述安装槽（300）进行填充以形成透镜本体（510），具体包括：

采用二氧化硅或者硅或者二氧化硅以及硅的交替对所述安装槽（300）进行填充，以形成透镜本体（510）；

对透镜本体（510）在第一方向上的表面进行打磨，以使透镜本体（510）与覆盖层（200）平齐。

13.根据权利要求9所述的硅光芯片耦合器的加工方法，其特征在于，所述在抛光后的所述透镜本体（510）上形成刻痕结构（520），具体包括：

采用离子束蚀刻或者激光直写的方式在所述透镜本体（510）的第二端面（511）上加工所述刻痕结构（520）；

或者，采用等离子体增强化学气相沉积法在所述透镜本体（510）的第二端面（511）上加工所述刻痕结构（520）。