CN117631136A - 多芯扇入扇出芯片及其制备方法 - Google Patents

Abstract

本发明提出一种多芯扇入扇出芯片及其制备方法，其中，多芯扇入扇出芯片包括多芯光纤、波导结构以及光纤阵列结构,多芯光纤具有多个光纤芯，波导结构包括多个波导芯，光纤阵列结构内部设有多个单芯光纤；其中，每一波导芯均包括依次连接的第一传输段、连接段以及第二传输段，每一第一传输段与对应的单芯光纤相接，各第二传输段均与各光纤芯一一对应相接；同一波导芯中，每一连接段的延伸方向与对应的第一传输段和第二传输段的延伸方向均具有夹角，每一连接段与对应的第一传输段和第二传输段的相接处分别设有两波导面，各波导面均用于反射光线，以使得光纤阵列结构与多芯光纤耦合。提高了多芯扇入扇出芯片的结构紧凑性和扩展性，无需额外增大体积。

Description

多芯扇入扇出芯片及其制备方法

技术领域

本发明属于光纤技术领域，尤其涉及一种多芯扇入扇出芯片及其制备方法。

背景技术

由于带宽高，损耗低的特点，目前光纤已经被应用于各种数据传输场景，光纤通信网络在日常数据交互中不可或缺的一部分。标准单模光纤的纤芯位置处于光纤的中心，在整个光纤的体积中占比很小。为了满足日益增长的数据传输容量要求，一种被称为多芯光纤的新型光纤应运而生。多芯光纤包含多个纤芯，可以更充分的利用光纤中的空间资源。

但是由于多芯光纤中纤芯的特殊排布，如何将不同信道的光低损耗的耦合进入多芯光纤中的不同纤芯中成为了一个需要解决的问题。由于在多芯光纤中芯与芯之间的间隔非常小，小于标准光纤阵列的127um或250um间隔，因此不能直接使用光纤阵列对接的方式来将光耦合进多芯光纤中。在一维多芯光纤的纤芯数量较少，且为一维排布时，可以采用平面光波导的方式将光从单芯光纤中耦合入多芯光纤中。然而，在多芯光纤中的纤芯是二维排布的情况下，不能采用平面PLC波导对接的方法解决这个问题。

目前通常采用以下几种方案来解决这个问题：

第一种是采用空间耦合的方式。这种方案是将不同单芯光纤信道出射的光在空间中利用透镜及其他光学元件聚焦准直成对应于多芯光纤纤芯排布的阵列光场，再耦合到多芯光纤的纤芯中。这种方法的好处在于可以针对于不同纤芯排布和不同纤芯数量的多芯光纤耦合场景，灵活调整不同单模光纤信道在空间中产生的光场分布。缺点在于需要使用较多的光学元器件搭建光路系统，使耦合系统体积庞大，不便于集成。

第二种是使用腐蚀法制备光纤型的多芯扇入扇出器件，采用腐蚀溶液腐蚀多芯光纤和单芯光纤的内包层，以减小多芯光纤和单芯光纤的外径；将多根单芯光纤固定在毛细管中得到单芯光纤集束；对单芯光纤集束的端面进行研磨抛光；然后将多芯光纤和单芯光纤束的纤芯对位并熔接再封装。这种方案的缺点在于良品率控制需要较高的工艺技巧，难以自动化生产。同理，使用熔融拉锥的方式制备多芯扇入扇出器件也有这样的缺点。

发明内容

本发明所要解决的技术问题在于提供一种多芯扇入扇出芯片，旨在解决多芯扇入扇出器件结构复杂和体积较大的问题。

为解决上述技术问题，本发明是这样实现的，一种多芯扇入扇出芯片，包括多芯光纤、波导结构以及光纤阵列结构, 所述多芯光纤具有多个光纤芯，所述波导结构包括多个波导芯，所述光纤阵列结构内部设有多个单芯光纤；其中，

每一所述波导芯均包括依次连接的第一传输段、连接段以及第二传输段，每一所述第一传输段与对应的所述单芯光纤相接，各所述第二传输段均与各所述光纤芯一一对应相接；

同一所述波导芯中，每一所述连接段的延伸方向与对应的所述第一传输段和所述第二传输段的延伸方向均具有夹角，每一所述连接段与对应的所述第一传输段和所述第二传输段的相接处分别设有两波导面，各所述波导面均用于反射光线，以使得所述光纤阵列结构与所述多芯光纤耦合。

在本发明的一些实施例中，所述波导结构包括处于所述波导芯外侧的包层，所述波导芯的折射率大于所述包层的折射率，所述波导面的两侧分别为所述波导芯和所述包层。

在本发明的一些实施例中，所述波导芯的折射率为n1，所述包层的折射率为n2，所述波导面的全反射临界角为，每一所述第一传输段的延伸方向与一所述波导面的角度和每一所述第二传输段的延伸方向与一所述波导面的角度均大于/>。

在本发明的一些实施例中，每一所述第一传输段的延伸方向与一所述波导面的角度和每一所述第二传输段的延伸方向与一所述波导面的角度相同或不同。

在本发明的一些实施例中，所述多芯扇入扇出芯片包括底座，所述底座上设有依次连接的所述光纤阵列结构、所述波导结构以及所述多芯光纤，各所述单芯光纤平行设置，各所述波导芯均与所述底座相接，所述包层为相邻两所述波导芯内的空气。

在本发明的一些实施例中，所述单芯光纤数量与所述多芯光纤的纤芯数量相同或不同。

本发明提出一种制备方法，用于组装如上所述的多芯扇入扇出芯片，包括：

在所述光纤阵列结构内部开设多个安装区域，将每一所述单芯光纤安装于一所述安装区域内；

加工所述波导结构；

将所述光纤阵列结构和所述多芯光纤相接于所述波导结构的两端且均设于底座上，制成所述多芯扇入扇出芯片。

在本发明的一些实施例中，所述光纤阵列结构包括叠加设置的盖板和基板；

所述在所述光纤阵列结构内部开设多个安装区域的步骤，包括：

在所述基板上通过机械加工依据预设图案形成多个间隔排布的V型槽；

扣合所述基板和所述盖板以围合形成多个所述安装区域；

设置所述光纤阵列结构于所述底座上。

在本发明的一些实施例中，所述加工所述波导结构的步骤，包括：

预设所述波导结构的形状数据；

依据所述形状数据对光敏材料进行激光聚合加工；

对加工后的所述光敏材料进行显影操作，去除未聚合的部分，以形成暴露于空气中的各波导芯。

在本发明的一些实施例中，每一所述第一传输段的延伸方向与对应的所述波导面的角度和每一所述第二传输段的延伸方向与对应的所述波导面的角度均处于15°~180°之间。

本发明中多芯扇入扇出芯片及其制备方法与现有技术相比，有益效果在于：

本发明提出一种多芯扇入扇出芯片及其制备方法，其中多芯扇入扇出芯片包括多芯光纤、波导结构以及光纤阵列结构, 多芯光纤具有多个光纤芯，波导结构包括多个波导芯，光纤阵列结构内部设有多个单芯光纤；其中，每一波导芯均包括依次连接的第一传输段、连接段以及第二传输段，每一第一传输段与对应的单芯光纤相接，各第二传输段均与各光纤芯一一对应相接；同一波导芯中，每一连接段的延伸方向与对应的第一传输段和第二传输段的延伸方向均具有夹角，每一连接段与对应的第一传输段和第二传输段的相接处分别设有两波导面，各波导面均用于反射光线，以使得光纤阵列结构与多芯光纤耦合。

多芯光纤内可为多维结构，例如多个内部的纤芯可为环绕中心纤芯的形式设置，从而多芯光纤形成为具有一定直径的线缆。各单芯光纤与波导结构内部的各波导芯一一对应耦合相接，各单芯光纤可为一维排布或多维排布。波导结构的多个波导芯可叠加设置，其中多个第一传输段为一维排布，多个第二传输段为多维排布，多个连接段可与多个单芯光纤排列平面倾斜设置，使得波导结构可将一维排布的多个单芯光纤与多维排布的多芯光纤内的纤芯一一对应耦合相接。从而实现经过多芯扇入扇出芯片内的光路在三维空间上的路径自由映射，多个单芯光纤无需进行多维空间上排布，结构简单，仅需对波导结构进行加工处理，使得多芯扇入扇出芯片具有制备灵活性和扩展性强的特点。若提高连接在波导结构两端的光线阵列结构中的单芯光纤数量和多芯光纤的纤芯数量，则波导结构内部需要更长的空间路径。由于本发明中改变光的出射方向依赖于光与波导面的全反射，并非依赖于波导芯的绝热弯曲，波导结构尺寸并不必要改变，提高了多芯扇入扇出芯片的结构紧凑性，无需额外增大体积。

附图说明

图1是本发明一实施例中多芯扇入扇出芯片的整体结构示意图；

图2是图1中多芯扇入扇出芯片的截面示意图；

图3是图1中多芯扇入扇出芯片内部的光路示意图；

图4是本发明另一实施例中多芯扇入扇出芯片内部的光路示意图；

图5是本发明两实施例中两规格不同的多芯扇入扇出芯片的对比示意图。

在附图中，各附图标记表示：

100、多芯扇入扇出芯片；11、单芯光纤；12、波导芯；121、第一传输段；122、第二传输段；123、连接段；124、波导面；13、多芯光纤；14、底座。

具体实施方式

为了使本发明的目的、技术方案及优点更加清楚明白，以下结合附图及实施例，对本发明进行进一步详细说明。应当理解，此处所描述的具体实施例仅仅用以解释本发明，并不用于限定本发明。

下面详细描述本发明的实施例，所述实施例的示例在附图中示出，其中自始至终相同或类似的标号表示相同或类似的元件或具有相同或类似功能的元件。下面通过参考附图描述的实施例是示例性的，旨在用于解释本发明，而不能理解为对本发明的限制，基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有作出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本发明保护的范围。

在本发明的描述中，需要理解的是，术语“中心”、“纵向”、“横向”、“长度”、“宽度”、“厚度”、“上”、“下”、“前”、“后”、“左”、“右”、“竖直”、“水平”、“顶”、“底”“内”、“外”、“顺时针”、“逆时针”“轴向”、“周向”、“径向”等指示的方位或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发明和简化描述，而不是指示或暗示所指的装置或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发明的限制。

此外，术语“第一”、“第二”仅用于描述目的，而不能理解为指示或暗示相对重要性或者隐含指明所指示的技术特征的数量。由此，限定有“第一”、“第二”的特征可以明示或者隐含地包括一个或者更多个该特征。在本发明的描述中，“多个”的含义是两个或两个以上，除非另有明确具体的限定。

请参照图1至图5，本发明提出一种多芯扇入扇出芯片100，包括多芯光纤13、波导结构以及光纤阵列结构, 多芯光纤13具有多个光纤芯，波导结构包括多个波导芯12，光纤阵列结构内部设有多个单芯光纤11；其中，每一波导芯12均包括依次连接的第一传输段121、连接段123以及第二传输段122，每一第一传输段121与对应的单芯光纤11相接，各第二传输段122均与各光纤芯一一对应相接；同一波导芯12中，每一连接段123的延伸方向与对应的第一传输段121和第二传输段122的延伸方向均具有夹角，每一连接段123与对应的第一传输段121和第二传输段122的相接处分别设有两波导面124，各波导面124均用于反射光线，以使得光纤阵列结构与多芯光纤13耦合。

多芯光纤13内可为多维结构，例如多个内部的纤芯可为环绕中心纤芯的形式设置，从而多芯光纤13形成为具有一定直径的线缆。各单芯光纤11与波导结构内部的各波导芯12一一对应耦合相接，各单芯光纤11可为一维排布或多维排布。当各单芯光纤11为一维排布时，波导结构的多个波导芯12可叠加设置，其中多个第一传输段121为一维排布，多个第二传输段122为多维排布，多个连接段123可与多个单芯光纤11排列平面倾斜设置，使得波导结构可将一维排布的多个单芯光纤11与多维排布的多芯光纤13内的纤芯一一对应耦合相接。从而实现经过多芯扇入扇出芯片100内的光路在三维空间上的路径自由映射，相关技术中的空间耦合法需要将多个单芯光纤11进行多维排布，而本实施例中的多芯扇入扇出芯片100内的多个单芯光纤11无需进行多维空间上排布，结构简单，仅需对波导结构进行加工处理，利用波导结构的制备灵活性，可以自定义多个波导芯12的空间排布，便于将不同维度的多个单芯光纤11输出至多芯光纤13，具有灵活性强和扩展性强的特点。

具体地，波导结构包括处于波导芯12外侧的包层，波导芯12的折射率大于包层的折射率，波导面124的两侧分别为波导芯12和包层。波导结构可通过光敏材料制成，选择的光敏材料的光学特性确定了加工后的波导结构的折射率。依据折射定律：

其中是折射角，/>是入射角；由于n1>n2，当入射角/>增大到一定程度，使得>(n2/n1)，将不存在满足上述条件的折射角/>，此时将在界面上发生全发射。

因此，在本实施例中，波导芯12的折射率大于包层的折射率，光线沿波导芯12进行传输且在波导芯12内传输光线不会透过包层发生折射，仅会在波导面124上发生全反射。则波导芯12可进行弯折设置路径，与相关技术中波导芯12仅能沿特定延伸方向设置不同，波导结构的内部结构设置可具有更大的灵活度，无需对应的多个单芯光纤11进行特殊排布，提高了多芯扇入扇出芯片100的制备效率。在其他的实施例中，第一传输段121和第二传输段122均可为入射段或反射端，因此，第一传输段121和第二传输段122均与连接段123具有夹角和设有波导面124。

进一步地，波导芯12的折射率为n1，包层的折射率为n2，波导面124的全反射临界角为，每一第一传输段121的延伸方向与一波导面124的角度和每一第二传输段122的延伸方向与一波导面124的角度均大于 。依据波导芯12和包层的折射率，计算处于波导芯12和包层之间的波导面124的全反射临界角 ，当入射光与波导面124的角度大于/>时，入射光无法在波导面124位置发生折射，进而实现入射光在波导面124上的全反射，避免光线出现泄露，降低了光线的损耗，提高了光能的传输效率。

在本实施例中，每一第一传输段121的延伸方向与一波导面124的角度和每一第二传输段122的延伸方向与一波导面124的角度相同或不同。通过简单的扩大波导结构的尺寸，令波导结构可通过的不同模式的光纤，适应高阶模式光纤信号在波导结构内的传输，使得多芯扇入扇出芯片100具有扩展性高的特点。因此本发明对象中的所涉及的单芯光纤11和多芯光纤13中的纤芯并不限于单模光纤纤芯，可以为少模或多模光纤纤芯，具有很好的扩展性。可以根据光纤阵列结构内不同的单芯光纤11的分布和多芯光纤13的纤芯分布灵活调整波导结构，适应不同输入输出数量的应用场景。可以通过仿真设计调整多芯扇入扇出芯片100中的波导宽度以适应传输波导结构内不同阶数模式的要求，灵活的器件和功能设计使多芯扇入扇出芯片100具有广泛的适用性。

在本实施例中，请参照图1和图2，多芯扇入扇出芯片100包括底座14，底座14上设有依次连接的光纤阵列结构、波导结构以及多芯光纤13，各单芯光纤11平行设置，各波导芯12均与底座14相接，包层为相邻两波导芯12内的空气。底座14可为硅片、石英片、ITO玻璃等，底座14一般与制成波导结构的材料不发生化学反应且可以将光敏材料滴在上方，都可以作为本发明中多芯扇入扇出芯片100的底座14。波导结构内部的波导芯12具有一定的折射率，为实现波导芯12的折射率大于包层的折射率，在本实施例中，将包层设为空气，空气的折射率为1，对于空气为包层的波导结构，波导芯12的材料可选择折射率较高的材料，使得用于制成波导芯12的材料的折射率始终大于空气的折射率。入射光线可从第一传输段121传输至波导面124，由于波导芯12的折射率大于空气的折射率，入射光线在波导面124上发生全反射，提高光线的能量传输效率。

进一步地，单芯光纤11数量与多芯光纤13的纤芯数量相同或不同。根据所需要传输的多芯光纤13纤芯数量和光纤阵列结构内单芯光纤11的分布和间隔，确定波导结构的空间几何路径。并不具体限度多芯光纤13的纤芯数量和光纤阵列结构中的单芯光纤11数量，可以为2、4、7、19、38等，应根据实际情况确定。

当光纤阵列结构的单芯光纤11数量与所需传输的多芯光纤13的纤芯数量相等时，波导结构中对应多个单芯光纤11数量设有相同数量的多个第一传输段121，还设有对应多芯光纤13的纤芯数量的多个第二传输段122。每一单芯光纤11通过对应的第一传输段121、连接段123以及第二传输段122，将光线传输至多芯光纤13中的对应的纤芯上。

当光纤阵列结构的单芯光纤11数量与所需传输的多芯光纤13的纤芯数量不相等时，波导结构中可采用多个第一传输段121与一连接段123和一个第二传输段122进行连接的设置形式，即多个单芯光纤11可对应多芯光纤13上的一个纤芯进行耦合或一个单芯光纤11可对应多芯光纤13上的多个纤芯进行耦合。

在本实施例中，多芯光纤13的纤芯数量大于等于光纤阵列结构中的单芯光纤11。所需传输的多芯光纤13的纤芯数量越多，意味着在光纤阵列结构中采用一维排布的最末端的单芯光纤11与多芯光纤13中心纤芯的距离越远，所需波导结构的空间路径越长。同理，在光纤阵列结构采用二维分布的情况下，所需传输的多芯光纤13的纤芯数量越多，在光纤阵列结构中最远离中心的单芯光纤11与多芯光纤13的中心纤芯的距离也越远，所需波导结构的空间路径较比其他纤芯也更长。由于三维空间坐标映射的特殊性，波导结构的空间几何路径并不唯一。

在本实施例中，本发明还提出一种制备方法，用于组装多芯扇入扇出芯片100，步骤包括：

在光纤阵列结构内部开设多个安装区域，将每一单芯光纤11安装于一安装区域内；

加工波导结构；

将光纤阵列结构和多芯光纤13相接于波导结构的两端且均设于底座14上，制成多芯扇入扇出芯片100。

其中，在本实施例中，加工波导结构可采用飞秒激光直写系统进行加工，飞秒激光直写系统包括飞秒激光发射器、三维移动台以及控制三维移动台进行移动的计算机。通过再计算机内的控制程序可置入波导结构的具体结构形状数据，依据具体结构形状数据对波导结构进行自动加工处理，从而提高波导结构的制备便捷性和精准度，与相关文件中需要特殊设置波导结构的形式不同，使得多芯扇入扇出芯片100具有加工流程自动化和器件集成化的优势。

具体地，加工波导结构的步骤，包括：

预设波导结构的形状数据；

依据形状数据对光敏材料进行激光聚合加工；

对加工后的光敏材料进行显影操作，去除未聚合的部分，以形成暴露于空气中的各波导芯12。

其中，波导结构由光敏材料制成，光敏材料不与基板和光纤阵列结构发生反应，在光敏材料进行显影操作时，基板和光纤阵列结构不受影响。常见的光敏材料的折射率在1.4~1.7之间，大于空气的折射率1，激光可对光敏材料进行聚合，聚合后的光敏材料在显影液的作用下不会发生反应。

依据预设的形状数据，在计算机内部制作对应空间几何路径的波导结构文件，导入到飞秒激光直写系统中，转换为飞秒激光在加工中的移动路径文件。文件的格式并不固定，只要飞秒激光直写系统可以识别即可。准备加工中所涉及的基板，光敏材料，进行波导结构的激光加工，在打印完成后进行显影操作。一般通过化学溶剂浸泡的方式进行结构的显影，具体溶剂的选择依赖于选择的光敏材料类型。

在一实施例中，请参照图4和图5，以光从一维1*4光纤阵列结构耦合至四芯多芯光纤13为例，一维1*4光纤阵列结构中的阵列间隔为127um，四芯光纤中纤芯的间隔为30um。由于1*4光纤阵列结构中纤芯间距比四芯中的纤芯间隔大，因此不能通过直接对接的方式实现光的耦合。入射光分别从4根单模光纤出射，经过波导结构，耦合至四芯光纤中。其中波导结构一端连接1*4光纤阵列，另一端连接四芯光纤，1*4光纤阵列和四芯光纤均可作为入射端和出射端。经过光场仿真确定，四芯多芯扇入扇出结构单元的波导直径为16.5um。本实例展示的空间路径并非唯一一种可实现从四芯光纤阵列到四芯光纤的映射方法。

在另一实施例中，请参照图3和图5，以光从一维1*7光纤阵列结构耦合至七芯光纤为例，一维1*4光纤阵列结构中的阵列间隔为127um，七芯光纤中纤芯的间隔为50um。此时，1*7光纤阵列结构中单芯光纤11的间隔仍然大于七芯光纤中纤芯的间隔，因此两者不能直接对接耦合。由于此实施例中传输光场仍为基模，波导结构的波导尺寸为16.5um。入射光分别从7根单芯光纤11出射，经过波导结构耦合至七芯光纤中。其中波导结构一端连接1*7光纤阵列，另一端连接七芯光纤，1*7光纤阵列和七芯光纤均可作为入射端和出射端。

与1*4光纤阵列结构相比，在1*7光纤阵列结构中最边缘的单芯光纤11连接到七芯光纤中需要更长的空间路径。然而由于本发明中改变光的出射方向依赖于光与波导面124的全反射，并非依赖于波导芯12的绝热弯曲，波导结构沿连接光纤阵列结构和多芯光纤13的连接方向为Y方向，四芯波导结构与七芯波导结构在Y方向上的尺寸并不必要改变，提高了波导结构的结构紧凑性，无需额外增大体积。

针对不同纤芯数量的多芯光纤13和对应的多芯光纤13阵列结构，波导结构在Y方向上尺寸需要满足大于（波导芯12尺寸*Y方向上连接段123数量）+Y方向上连接段123间隔*（Y方向上连接段123数量-1）+Y方向直传输段长度的条件；其中，在本实施例中，波导芯12的直径尺寸可为16.5um。波导芯12中的第一传输段121和第二传输段122可沿Y方向延伸设置，即第一传输段121和第二传输段122的长度为Y方向直传输段长度。

波导结构内的波导芯12可沿中心环绕设置，各波导芯12需要沿Y方向的垂直方向进行叠加设置，为避免各连接段123之间造成干扰，可将各层的连接段123进行间隔设置，则Y方向上连接段123间隔为相邻两连接段123之间的间隔。Y方向上连接段123数量为层数数量，例如四芯波导结构中，四个波导芯12为2*2方阵设置，则Y方向上连接段123数量为2；在七芯波导结构中，七个波导芯12为2*3*2依次叠加设置，则Y方向上连接段123数量为3。

在实际应用中，可以根据设计的波导结构尺寸和使用场景，通过改变Y方向上连接段123间隔和Y方向直传输段长度，增加或减小整体波导结构在Y方向上的尺寸。在本实施例中，波导结构尺寸均一致，在七芯波导芯12结构中，尺寸可为16.5*3+65.25*2+100=280um。在四芯波导芯12结构中，尺寸可为16.5*2+67+180=280um。在实际应用中，可以根据传输需要，单独设置每个波导结构的尺寸，使它们之间相同或不同。

以七芯扇入扇出芯片应用于典型的光纤通信系统为例，激光源出射的激光经过调制器的数据调制，连接到1*7光纤阵列结构中，通过七芯波导结构连接到七芯光纤中传输。同样利用对称的七芯波导结构，可以将光从七芯光纤耦合到1*7的光纤阵列中，最后利用接收设备接收通信数据。利用此方法，可以将传统单模光纤通信数据中的容量扩展7倍。

在本实施例中，每一第一传输段121的延伸方向与对应的波导面124的角度和每一第二传输段122的延伸方向与对应的波导面124的角度均处于15°~180°之间。例如可为15°、35°、55°、75°、105°、125°、145°、165°等。依据波导芯12的折射率在1.4~1.7之间和空气的折射率计算得出波导面124全反射的临界角在45.5847与36.0319之间。本实施例中，光敏材料的折射率为1.5，全反射的临界角为41.81，因此，可将每一第一传输段121的延伸方向与对应的波导面124的角度和每一第二传输段122的延伸方向与对应的波导面124的角度设为45°，且每一第一传输段121的延伸方向与对应的波导面124的角度与每一第二传输段122的延伸方向与对应的波导面124的角度可相同或不同。

进一步地，光纤阵列结构包括叠加设置的盖板和基板；在光纤阵列结构内部开设多个安装区域的步骤，包括：

在基板上通过机械加工依据预设图案形成多个间隔排布的V型槽；

扣合基板和盖板以围合形成多个安装区域；

设置光纤阵列结构于底座14上。

其中，光纤阵列结构的基板可与底座14一体化设置或分离设置，当基板与底座14一体化设置时，基板的高度可略高于底座14的水平面，在光纤阵列结构内部设置多个安装区域，安装区域对应多个单芯光纤11设置。在基板上设置的间隔排布的V型槽在提供放置各个单芯光纤11的安装区域，还可限制放置在内的多个单芯光纤11进行滚动。V形槽底槽底逐渐减小，V形槽的两个相对槽壁具有角度，放置在V形槽内的单芯光纤11的横截面积为圆形，V形槽的两槽壁可有效防止单芯光纤11进行滚动，同时不断减小的槽底距离使得两槽壁倾斜，夹持单芯光纤11的相对两侧，增加了单芯光纤11在安装区域内的稳定性。基板和盖板可与底座14的材料相同，为硅片、石英片、ITO玻璃等，在此不做限定。

以上所述仅为本发明的较佳实施例而已，并不用以限制本发明，凡在本发明的精神和原则之内所作的任何修改、等同替换和改进等，均应包含在本发明的保护范围之内。

Claims (10)

1.一种多芯扇入扇出芯片，其特征在于，包括多芯光纤、波导结构以及光纤阵列结构,所述多芯光纤具有多个光纤芯，所述波导结构包括多个波导芯，所述光纤阵列结构内部设有多个单芯光纤；其中，

每一所述波导芯均包括依次连接的第一传输段、连接段以及第二传输段，每一所述第一传输段与对应的所述单芯光纤相接，各所述第二传输段均与各所述光纤芯一一对应相接；

同一所述波导芯中，每一所述连接段的延伸方向与对应的所述第一传输段和所述第二传输段的延伸方向均具有夹角，每一所述连接段与对应的所述第一传输段和所述第二传输段的相接处分别设有两波导面，各所述波导面均用于反射光线，以使得所述光纤阵列结构与所述多芯光纤耦合。

2.根据权利要求1所述的多芯扇入扇出芯片，其特征在于，所述波导结构包括处于所述波导芯外侧的包层，所述波导芯的折射率大于所述包层的折射率，所述波导面的两侧分别为所述波导芯和所述包层。

3.根据权利要求2所述的多芯扇入扇出芯片，其特征在于，所述波导芯的折射率为n1，所述包层的折射率为n2，所述波导面的全反射临界角为，每一所述第一传输段的延伸方向与一所述波导面的角度和每一所述第二传输段的延伸方向与一所述波导面的角度均大于/>。

4.根据权利要求3所述的多芯扇入扇出芯片，其特征在于，每一所述第一传输段的延伸方向与一所述波导面的角度和每一所述第二传输段的延伸方向与一所述波导面的角度相同或不同。

5.根据权利要求2所述的多芯扇入扇出芯片，其特征在于，所述多芯扇入扇出芯片包括底座，所述底座上设有依次连接的所述光纤阵列结构、所述波导结构以及所述多芯光纤，各所述单芯光纤平行设置，各所述波导芯均与所述底座相接，所述包层为相邻两所述波导芯内的空气。

6.根据权利要求5所述的多芯扇入扇出芯片，其特征在于，所述单芯光纤数量与所述多芯光纤的纤芯数量相同或不同。

7.一种制备方法，用于组装如权利要求1-6任一项所述的多芯扇入扇出芯片，其特征在于，包括：

在所述光纤阵列结构内部开设多个安装区域，将每一所述单芯光纤安装于一所述安装区域内；

加工所述波导结构；

将所述光纤阵列结构和所述多芯光纤相接于所述波导结构的两端且均设于底座上，制成所述多芯扇入扇出芯片。

8.根据权利要求7所述的制备方法，其特征在于，所述光纤阵列结构包括叠加设置的盖板和基板；

所述在所述光纤阵列结构内部开设多个安装区域的步骤，包括：

在所述基板上通过机械加工依据预设图案形成多个间隔排布的V型槽；

扣合所述基板和所述盖板以围合形成多个所述安装区域；

设置所述光纤阵列结构于所述底座上。

9.根据权利要求7所述的制备方法，其特征在于，所述加工所述波导结构的步骤，包括：

预设所述波导结构的形状数据；

依据所述形状数据对光敏材料进行激光聚合加工；

对加工后的所述光敏材料进行显影操作，去除未聚合的部分，以形成暴露于空气中的各波导芯。

10.根据权利要求9所述的制备方法，其特征在于，每一所述第一传输段的延伸方向与对应的所述波导面的角度和每一所述第二传输段的延伸方向与对应的所述波导面的角度均处于15°~180°之间。