本申請屬于半導體，尤其涉及一種光電共封裝轉接板和光電共封裝器件。

背景技術：

1、光電共封裝(co-packaged?optics，簡稱：cpo)技術，是一種將光學器件(如微透鏡、激光器、探測器等)直接封裝在半導體芯片周邊的技術。與傳統的分立封裝光學器件相比，cpo可以減少光信號傳輸路徑的損耗，提高數據傳輸速度，特別是在高速數據通信和數據中心應用中。

2、cpo是半導體光電器件的發展趨勢，在cpo技術中，光學器件可以包括半導體硅光芯片與微納光學芯片，上述二者之間的耦合封裝一直是片上集成工藝的難點。相關技術中提供了緊貼耦合方案和光纖耦合方案，上述兩個方案或者會產生較高的模場匹配損耗，或者會提高對準精度要求。

技術實現思路

1、本申請提供一種光電共封裝轉接板和光電共封裝器件，旨在降低微納光學芯片模場與硅光波導模場不匹配而產生損耗，減小不同模塊之間的對準精度需求。

2、本申請實施例提供了一種光電共封裝轉接板，包括形成在基板上的第一包覆層和第二包覆層，以及設置在上述第一包覆層和上述第二包覆層之間的光波導，上述光波導的折射率大于上述第一包覆層和第二包覆層的折射率；上述第二包覆層上形成有出光窗口，上述出光窗口上設置有非球面透鏡，以及在上述光報波導的第一端部設置有第一反射部，上述第一反射部用于形成上述光波導和上述非球面透鏡之間的光路。

3、在一些實施例中，上述第一包覆層位于上述光波導靠近上述基板一側，第二包覆層位于上述光波導遠離上述基板一側，上述第一包覆層的折射率大于或者等于上述第二包覆層的折射率。

4、在一些實施例中，上述第一包覆層和上述第二包覆層分別采用硅、碳化硅、鈮酸鋰、氮氧化硅、氧化硅ⅲ-ⅴ族半導體化合物、絕緣體上硅和聚合物中的至少一種制成。

5、在一些實施例中，上述非球面透鏡為對上述第二包覆層進行加工制成。

6、在一些實施例中，上述非球面透鏡通過鍵合工藝與上述光波導貼合。

7、在一些實施例中，上述非球面透鏡為旋轉對稱型非球面透鏡，或者，上述非球面透鏡為非旋轉對稱型非球面透鏡。

8、在一些實施例中，上述旋轉對稱型非球面透鏡包括二次旋轉對稱非球面透鏡或者高次旋轉對稱非球面透鏡；

9、上述非旋轉對稱型非球面透鏡包括規則的非旋轉對稱非球面透鏡或者自由曲面透鏡。

10、在一些實施例中，上述光波導的第二端還設置有第二反射部，上述第二反射部用于形成上述光波導和外部器件之間的光路。

11、在一些實施例中，上述光波導為平面介質光波導或者條形介質光波導。

12、在一些實施例中，包括微納光學芯片和硅光芯片，以及設置在上述微納光學芯片和硅光芯片之間的光電共封裝轉接板。

13、本申請實施例提供的技術方案，其中的光電共封裝轉接板包括形成在基板上的第一包覆層和第二包覆層，以及設置在上述第一包覆層和上述第二包覆層之間的光波導，上述光波導的折射率大于上述第一包覆層和第二包覆層的折射率；上述第一包覆層上形成有出光窗口，上述出光窗口上設置有非球面透鏡，以及在上述光波導的第一端部設置有第一反射部，上述第一反射部用于形成上述光波導和上述非球面透鏡之間的光路。本技術方案，通過設置非球面微透鏡的光電共封裝轉接板，來實現對半導體硅光芯片與微納光學芯片進行耦合，相對于傳統的光纖耦合方案和緊貼式的端面耦合方案，尺寸更小，理論損耗低，并且通過將光波導與非球面微透鏡設置在同一封裝基板上，降低了光波導與光學器件的對準要求。

14、本申請的附加方面和優點將在下面的描述中部分給出，部分將從下面的描述中變得明顯，或通過本申請的實踐了解到。

技術特征：

1.一種光電共封裝轉接板，其特征在于，包括形成在基板上的第一包覆層和第二包覆層，以及設置在所述第一包覆層和所述第二包覆層之間的光波導，所述光波導的折射率大于所述第一包覆層和第二包覆層的折射率；

2.根據權利要求1所述的光電共封裝轉接板，其特征在于，所述第一包覆層位于所述光波導靠近所述基板一側，第二包覆層位于所述光波導遠離所述基板一側，所述第一包覆層的折射率大于或者等于所述第二包覆層的折射率。

3.根據權利要求2所述的光電共封裝轉接板，其特征在于，所述第一包覆層和所述第二包覆層分別采用硅、碳化硅、鈮酸鋰、氮氧化硅、氧化硅ⅲ-ⅴ族半導體化合物、絕緣體上硅和聚合物中的至少一種制成。

4.根據權利要求1所述的光電共封裝轉接板，其特征在于，所述非球面透鏡為對所述第二包覆層進行加工制成。

5.根據權利要求1所述的光電共封裝轉接板，其特征在于，所述非球面透鏡通過鍵合工藝與所述光波導貼合。

6.根據權利要求1-5任一所述的光電共封裝轉接板，其特征在于，所述非球面透鏡為旋轉對稱型非球面透鏡，或者，所述非球面透鏡為非旋轉對稱型非球面透鏡。

7.根據權利要求6所述的光電共封裝轉接板，其特征在于，所述旋轉對稱型非球面透鏡包括二次旋轉對稱非球面透鏡或者高次旋轉對稱非球面透鏡；

8.根據權利要求6所述的光電共封裝轉接板，其特征在于，所述光波導的第二端還設置有第二反射部，所述第二反射部用于形成所述光波導和外部器件之間的光路。

9.根據權利要求1-5任一所述的光電共封裝轉接板，其特征在于，所述光波導為平面介質光波導或者條形介質光波導。

10.一種光電共封裝器件，其特征在于，包括微納光學芯片和硅光芯片，以及設置在所述微納光學芯片和硅光芯片之間的光電共封裝轉接板，所述光電共封裝轉接板采用權利要求1-9中任一所述的光電共封裝轉接板。

技術總結
本申請公開了一種光電共封裝轉接板和光電共封裝器件。一種光電共封裝轉接板，包括形成在基板上的第一包覆層和第二包覆層，以及設置在第一包覆層和第二包覆層之間的光波導，光波導的折射率大于第一包覆層和第二包覆層的折射率；第二包覆層上形成有出光窗口，出光窗口上設置有非球面透鏡，以及在光波導的第一端部設置有第一反射部，第一反射部用于形成光波導和非球面透鏡之間的光路。本申請提供的技術方案，旨在降低微納光學芯片模場與硅光波導模場不匹配而產生損耗，減小不同模塊之間的對準精度需求。

技術研發人員：徐天曉,鐘飛,張瓦利,林杰,杜坤陽,丁海艦
受保護的技術使用者：甬江實驗室
技術研發日：
技術公布日：2025/4/28