[发明专利]一种光波导芯片反向传输结构

说明书

本发明公开了一种光波导芯片反向传输结构，属于光波导芯片领域，包括集成光波导芯片、准直透镜和反射镜，集成光波导芯片上面设计有正向传输光波导和反向传输光波导。取消了传统连接正向和反向光波导的弯曲光波导。正向和方向光波导的连接性能和连接尺寸不再受到芯片上波导芯层和包层折射率差等因素的影响，增加了芯片设计以及工艺选择的自由度，降低了光波导芯片设计以及工艺的难度。

技术领域

本发明涉及光波导芯片技术领域，尤其涉及光波导芯片反向传输结构。

背景技术

人类社会的信息技术正向更高带宽、更高速度、更高效率的方向发展。光子信息技术正逐渐的在向社会各个领域应用发展。从几十年前的光纤骨干网建设，到后来的光纤到户，再到如今的光数据中心、激光雷达、光生物传感、光子计算等，光子技术发展蓬勃发展。随着应用领域的不断发展，光子器件与模块系统也在日新月异的进步。早期的光子器件主要由分立的各种光源、光纤、光学晶体、光学透镜等组成。随着技术的进步，光子器件正朝着小型化、集成化的方向发展。回顾电子信息领域的电子器件发展史，我们可以看到电子器件经历了从分立器件到集成电路芯片的逐步发展。光子器件目前也同样的朝着集成度更高的光芯片方向前进。集成度更高的光芯片方向意味着更小的体积、更快的速度、更低的能耗以及更低的成本。

光波导芯片是光芯片的一大类。光波导芯片是采用多种集成电路基本工艺技术(例如镀膜、光刻、腐蚀、刻蚀、离子注入等)加工出来的一种光子芯片。光波导是光信号在芯片上有效传输的基本路径，也是光子芯片实现各种处理功能的常用部件之一。按照光波导结构，可将光波导分为平板光波导、条形光波导、脊形光波导等；按照芯片材料，可将光波导分为：玻璃光波导、聚合物光波导、铌酸锂光波导、硅光波导、磷化铟光波导等。

芯片上的光波导基本等效传输原理参见图1所示。光波导芯层的折射率n1光波导包层的折射率n0。光波导芯层的光信号在芯层和包层的界面发生全反射，从而使得光波导能够像分立光纤一样在芯片上引导光信号传输。

根据光波导芯片功能设计的要求，经常需要在光芯片上实现光的反向传输功能(例如光信号的180度转向)，通常的设计方法是直接使用弯曲光波导连接正向传输光波导和反向传输光波导，如图2所示。其中弯曲光波导的弯曲半径R受到波导等效芯层和包层折射率差(n1-n0)的影响。折射率差越大，弯曲半径R可以越小。而折射率差又受到光芯片的材料以及加工工艺影响。选择光芯片的材料及工艺要综合考虑各方面性能、体积、成本等诸多因素。这就意味着在设计反向传输光波导结构时，不能随意的选择弯曲光波导的弯曲半径，要综合考虑整个芯片的各方面因素。以二氧化硅光波导芯片设计为例，要实现更小的光波导弯曲半径R，就需要增加光波导芯层的折射率，也就是要提高光波导芯层材料的掺杂浓度。但是更高的掺杂浓度有可能带来应力、偏振相关损耗、可靠性等方面的负面影响，这就产生了矛盾。

因此该处弯曲波导的设计经常会受到各方面的限制。为了消除这些矛盾限制，本专利发明了一种新的反向传输结构设计。

发明内容

本发明的目的是为了解决现有技术中存在的缺陷，而提出的光波导芯片反向传输结构。

为了实现上述目的，本发明采用了如下技术方案：

一种光波导芯片反向传输结构，包括集成光波导芯片、准直透镜和反射镜，集成光波导芯片上面设计有正向传输光波导和反向传输光波导。

进一步地，正向传输光波导和反向传输光波导的端口一侧放置准直透镜，准直透镜的另一侧放置反射镜。

进一步地，正向传输光波导和反向传输光波导的端口一侧放置准直透镜，准直透镜的一侧端面设有反射膜。

进一步地，集成光波导芯片中的光信号经过正向传输光波导输出。

进一步地，所述发散光经过准直透镜后变为准直光，所述反射镜将所述准直光反射回准直透镜。