本技术涉及光通信设备技术领域,具体涉及一种硅基光电子芯片与单模光纤的耦合方法,在硅衬底上沉降生长二氧化硅层,硅波导设置在二氧化硅层内,单模光纤的端面处理成凸曲面形,单模光纤与二氧化硅层之间存在间隙,单模光纤与硅波导之间设置有至少一段低折射率波导,低折射率波导呈片状长方体形且两端为尖角,硅波导入射端为尖角,单模光纤的纤芯出射端与低折射率波导入射端对齐,低折射率波导与硅波导在水平方向上部分重叠,且在垂直方向上存在间隙,低折射率波导与硅波导两侧的二氧化硅层均加工有刻槽,刻槽深度大于硅波导埋入二氧化硅层的深度。本发明的有益效果是:通过低折射率波导的过渡,提高单模光纤与硅光芯片之间的耦合效率及容差。
背景技术
随着互联网以及移动通讯网络的发展,数据中心以及5G通讯对于高速通讯器件的需求也水涨船高。硅基光电子作为其中一种可以显著降低光器件制造成本的手段,也得到市场的关注。由于硅波导在通讯波段具有低传输损耗,高折射率的优势,硅基光电子器件具有高度的可扩展,高集成度的优势。由于硅基光电子芯片的高集成特性,导致硅波导的尺寸与现有光通讯器件和传输线缆差异巨大,导致了耦合损耗巨大的问题。现有的光纤的纤芯直径通常为硅波导尺寸的10倍左右。耦合损耗导致硅基光电子芯片在许多应用上受到了限制。尽管为了降低这种损耗,已经有许多方案被提出。但同时兼具低成本、强抗干扰的耦合方式,仍然是业界目前需要解决的难题。
中国专利CN101533128B,公开日2010年11月10日,一种硅纳米光波导与光纤的耦合封装方法。为了实现硅纳米光波导与光纤的高效光耦合与简便封装,本发明提供一种硅纳米光波导与光纤的耦合封装方法,利用倒锥型模斑转换器实现硅纳米光波导中的小尺寸模斑向光纤的大尺寸模斑转换,并利用V型光纤定位槽的自对准特性实现硅纳米光波导与光纤的对准耦合和简便封装。本发明中倒锥形模斑转换器高效、宽带光耦合特性和光模场尺寸转换能力与SOI衬底特性、V型光纤定位槽相结合,实现波导与光纤的精确中心对准和高效光耦合,且光纤的固定封装工艺简便,非常适用于实际生产应用。但其仅通过模斑转换进行耦合,对光纤与硅波导的对准要求高,安装难度大,不适合推广使用。
实现思路