[发明专利]用于将至少一个光纤耦合到至少一个光电子器件的插入器组合件和布置

说明书

公开了用于将至少一个光纤耦合到至少一个光电子器件的插入器组合件和布置。插入器组合件(10)包括：插入器(100)，所述插入器包括至少一个光波导(110)，所述光波导包括第一端(111)和第二端(112)；以及衬底(400)，所述衬底包括至少一个光电子器件(410)、至少一个光接收/发射元件(420)和至少一个光学通道(430)。插入器(100)和衬底(400)是光学连通的，使得从至少一个光波导(110)耦合出来的光耦合到至少一个光接收/发射元件(420)中，且/或从至少一个光接收/发射元件(420)耦合出来的光耦合到插入器(100)的至少一个光波导(110)中。

相关申请的交叉引用

本申请根据专利法要求2016年3月2日提交的美国临时申请号62/302,438的优先权，所述临时申请以引用方式并入本文。

技术领域

公开了一种用于将至少一个光纤耦合到至少一个光电子器件的插入器组合件，该插入器组合件可以集成在衬底，例如SiP(Silicon Photonics)芯片中。还公开了用于将至少一个光纤耦合到至少一个光电子器件的布置和使用所公开的插入器组合件来制造所述布置的方法。

背景技术

光电子器件，例如光子集成电路(PIC)可以提供在衬底中并由Silicon Photonics(SiP)技术制造。Silicon Photonics预示集成光学电路的许多优点，但仍然受到将光耦合到这些光子集成电路和将来自这些光子集成电路的光耦合出去的难题的影响。因此，输入-输出耦合仍然是SiP技术商业化的先决条件。

有两种主要技术用于光纤到芯片的耦合。第一种技术基于使用光栅耦合器，该光栅耦合器相对于光子集成电路的平面垂直地接收和发射光。第二种技术使用边缘耦合器，其将波导端接在光子集成电路的边缘处。这些光纤到芯片耦合技术具有其优点和挑战。

例如，光栅耦合器可提供高耦合效率、芯片上的低占用空间以及几乎可访问芯片上的任何位置。然而，它们要求光纤几乎垂直于芯片表面来布置。基于使用光栅耦合器的方法意味着主动对准并导致非平坦的形状因子，尤其在数据中心应用中是非常不希望的。另外，光栅耦合器是偏振敏感的，或者需要复杂且有损耗的双偏振光栅用于耦合光。最后，需要在芯片表面上以约1微米的精度放置光纤以限制耦合损耗。

边缘耦合共有偏振和精度要求，但是在这里，光纤布置在光子集成电路的平面中，因此不需要整个组合件的过高的高度，从而产生紧凑的解决方案。侧耦合的另一大优势是其可扩展至多光纤耦合解决方案。然而，尺寸仅为几百纳米的Si波导的模场与标准单模光纤(大约10μm)的模场不匹配，因此需要3D光斑尺寸转换器以获得良好的耦合效率。为了实现低损耗的耦合，这些转换器必须是绝热的，因此在包括光子集成电路的芯片上或任何附加芯片上需要大量空间，从而推进光子集成电路的成本并且使其紧凑性无效。

期望提供一种用于以低损耗将至少一个光纤耦合到至少一个光电子器件的布置。还存在未解决的需求，即提供一种制造用于以低损耗将至少一个光纤耦合到至少一个光电子器件的布置的方法。

发明内容

一种用于将至少一个光纤耦合到至少一个光电子器件的布置包括插入器，所述插入器包括至少一个光波导，该光波导具有光学耦合到所述至少一个光纤的第一端和第二端。该布置还包括耦合器件，用于将至少一个光纤光学耦合到插入器，并将至少一个光纤对准至少一个光波导，以在至少一个光纤和至少一个光波导之间传输光。耦合器件的第一部分设置在至少一个光纤的一端，耦合器件的第二部分设置在插入器处，使得当耦合元件的第一部分机械耦合到耦合器件的第二部分时，至少一个光纤机械耦合到插入器的边缘。所述至少一个光波导的第二端被配置为将光耦合到所述至少一个光波导中/从所述至少一个光波导耦合出来。