[实用新型]硅光芯片封装用的透镜光纤及硅光芯片封装结构

说明书

本实用新型提供一种硅光芯片封装用的透镜光纤及硅光芯片封装结构，其中，所述透镜光纤包括光纤本体、细锥体及透镜体，所述光纤本体的一端热熔拉锥形成所述细锥体，所述细锥体远离光纤本体的末端设有所述透镜体，光线依次经过所述光纤本体、细锥体至所述透镜体后射出，以与硅芯片的光栅耦合器耦合；所述透镜体包括至少一反射面和至少一聚光面，所述反射面用以将从细锥体方向传输的光线偏转反射，所述聚光面用以将光线汇聚后射出至硅芯片的光栅耦合器进行耦合，本技术方案旨在减少耦合能量损失。

技术领域

本实用新型涉及硅光芯片的封装领域，尤其提供一种硅光芯片封装用的透镜光纤。

背景技术

硅光就是建立在硅材料而不是砷化镓之类的半导体材料上的光器件，硅光工艺和现在的半导体主流工艺兼容，成本低，是光器件发展的方向。硅光芯片已大量出现，硅光是现在光通信行业非常热门的话题，不管是传统大厂还是刚刚成立的创业公司，都投入了大量资源在技术研发和商业拓展上。国内的热情也不遑多让，包括科研院所，光电子企业在内的硅光产业圈也逐渐成型，然而，如同其他半导体芯片一样，国内限于研究能力，工艺制程，设备水平等诸多条件的落后，在整体尤其是上游的集成芯片技术方面与国外还有较大差距。目前对于国内企业而言，最为现实的选择是封装业务，毕竟，传统上国内企业就是以封装为主要生存之道的。

但事实上，硅光芯片的封装难度是远远大于传统光器件的。对传统封装来说，主要方法就是用光纤抛光后，通过透镜与光电子芯片耦合，或者借助光纤阵列与无源器件的直接对准。但是在硅光芯片中，一个极大的问题在于硅波导的模场直径远远小于基于二氧化硅材料的光纤，仅为0.3～0.5微米，而单模光纤有9微米，因此，直接的耦合会造成严重的能量损失。另一方面，硅波导如此小的模场面积，也会导致对准容差非常小，稍有偏移，光信号就显著衰减了.现有的硅光耦合方式有多种，但是都有操作难，不稳定，成本高等确定，制约了硅光的发展。

实用新型内容

本实用新型的目的在于提供一种硅光芯片封装用的透镜光纤，旨在减少耦合能量损失。

为实现上述目的，本实用新型提供一种硅光芯片封装用的透镜光纤，包括光纤本体、细锥体及透镜体，所述光纤本体的一端热熔拉锥形成所述细锥体，所述细锥体远离光纤本体的末端设有所述透镜体，光线依次经过所述光纤本体、细锥体至所述透镜体后射出，以与硅芯片的光栅耦合器耦合；

所述透镜体包括至少一反射面和至少一聚光面，所述反射面用以将从细锥体方向传输的光线偏转反射，所述聚光面用以将光线汇聚后射出至硅芯片的光栅耦合器进行耦合。

可选地，所述光纤本体为去除涂覆层的纤芯，所述光纤本体的直径为9μm-10μm。

可选地，细锥体呈现锥形，且所述细锥体的直径由临近光纤本体的一端至远离光纤本体的一端逐渐减小，且所述细锥体远离光纤本体的一端直径为5μm。

可选地，透镜体呈半球形，半球形的球面形成所述聚光面，半球形的平面与光纤本体正出光方向的夹角为40°-45°。

可选地，透镜体呈现楔形，且包括第一楔形面和第二楔形面及连接所述第一楔形面和第二楔形面的弧形的交汇面，所述第一楔形面和所述第二楔形面形成两反射面，用以将从细锥体方向传输的光线偏转反射，所述交汇面形成所述聚光面。

可选地，第一楔形面和所述第二楔形面中心对称设于所述光纤本体的两侧，两者之间的交汇面为具有曲率半径的斜楔形，且交汇面与过所述光纤本体的中心轴的垂直面之间具有第一夹角。

可选地，第一夹角范围为6°至9°。

可选地，交汇面的曲率半径为8μm。

可选地，透镜体还包括朝向所述透镜体轴心倾斜的第三楔形面，所述第三楔形面的首端与所述细锥体连接，所述第三楔形面的两侧分别连接所述第一楔形面和所述第二楔形面，所述第三楔形面的末端连接所述交汇面。