本技術(shù)涉及光通信，特別是涉及一種激光器和硅光芯片的耦合裝置及通信設(shè)備。

背景技術(shù)：

1、隨著ai技術(shù)興起，硅光高速光模塊憑借低功耗和高帶寬的優(yōu)勢(shì)，迅速在數(shù)據(jù)中心市場(chǎng)上搶占了更大的份額，這刺激著光模塊市場(chǎng)向著更高速方向發(fā)展，但是更高速光模塊代表著更多的光電元器件以及更緊湊的模塊內(nèi)部空間，硅光芯片光路耦合工藝難度呈幾何倍增長(zhǎng)。

2、硅光芯片技術(shù)是將電路芯片與光路傳輸功能集成在同一塊硅基芯片上的技術(shù)，因此硅光芯片不僅能實(shí)現(xiàn)電信號(hào)處理功能(例如信號(hào)放大器，數(shù)字信號(hào)處理器等)，又能傳輸光路，實(shí)現(xiàn)光信號(hào)的濾波、分束、調(diào)制等功能。并且硅光芯片的高度集成化可以有效減小光模塊體積，能夠大大降低光模塊整體功耗并降低成本。不過(guò)相較于常規(guī)三五族半導(dǎo)體光電子材料，硅光芯片并不適合直接作為光源使用。硅波導(dǎo)尺寸為亞微米級(jí)，光場(chǎng)模斑小于1μm，與光纖中的模斑的8-10μm相差較大。二者間的模斑失配，會(huì)導(dǎo)致光纖與硅波導(dǎo)的直接耦合有很大的損耗。

3、目前現(xiàn)有技術(shù)中采用的方案主要有三種：第一種，在硅光芯片上外延生長(zhǎng)三五族半導(dǎo)體光電子材料，然后再在三五族半導(dǎo)體光電子材料進(jìn)行激光器加工工藝，制作光源。第二種，將三五族dfb芯片、透鏡、隔離器制作成一個(gè)光源組件，再將這個(gè)組件用膠水鍵合在硅光芯片上。第三種，將激光器芯片波導(dǎo)倒裝在硅波導(dǎo)上面，進(jìn)行倏逝波耦合，將激光器芯片的光耦合到硅光芯片里面去。由于上述三種硅光耦合方案成本以及工藝要求極高，后續(xù)硅光耦合方案基于以上方案優(yōu)化成下列兩種，一種是使用芯片-透鏡-光纖-硅光的耦合方式，通過(guò)將硅光芯片與光纖模斑對(duì)準(zhǔn)，實(shí)現(xiàn)最終耦合。還有一種是通過(guò)雙透鏡將光路進(jìn)行整形收束，再與硅光波導(dǎo)進(jìn)行對(duì)準(zhǔn)。

4、上述兩種優(yōu)化方案在面對(duì)更高速率光模塊需求時(shí)存在一定的不足，為滿足高速光模塊空間緊湊化需求，硅光芯片通道間隔逐漸減小，透鏡耦合時(shí)會(huì)造成結(jié)構(gòu)干涉，難以滿足耦合要求。此外，由于光纖與硅光波導(dǎo)模斑失配，芯片-透鏡-光纖-硅光的耦合方式耦合效率不高，難以滿足高速硅光芯片功率要求。

技術(shù)實(shí)現(xiàn)思路

1、本實(shí)用新型的第一方面的一個(gè)目的是提供一種激光器和硅光芯片的耦合裝置，解決現(xiàn)有技術(shù)中的因硅光芯片的通道間隔減小造成結(jié)構(gòu)干涉的問(wèn)題。

2、本實(shí)用新型的第一方面的另一個(gè)目的是解決現(xiàn)有技術(shù)中的模斑失配導(dǎo)致耦合效率不高的問(wèn)題。

3、特別地，本實(shí)用新型提供一種激光器和硅光芯片的耦合裝置，包括：

4、多個(gè)激光器；

5、多組光傳輸裝置，每一組所述光傳輸裝置與所述激光器對(duì)應(yīng)設(shè)置，以傳輸對(duì)應(yīng)的所述激光器的光束；

6、硅光芯片，其內(nèi)設(shè)置有多條光波導(dǎo)通道；和

7、扇出裝置，其設(shè)置在多組所述光傳輸裝置和硅光芯片之間，以將從多組所述光傳輸裝置射出的光束扇出至所述硅光芯片的所述光波導(dǎo)通道處；所述扇出裝置內(nèi)設(shè)置多條光傳輸通道，每條所述光傳輸通道對(duì)應(yīng)傳輸從其中一組所述光傳輸裝置射出的光，每一所述光傳輸通道的入射口位置與對(duì)應(yīng)的所述光傳輸裝置的位置匹配，所述光傳輸通道的出射口的位置與所述硅光芯片的對(duì)應(yīng)的光波導(dǎo)通道的入口的位置匹配。

8、可選地，每組所述光傳輸裝置包括依次設(shè)置的第一透鏡、隔離器和第二透鏡，從其中一個(gè)所述激光器射出的激光依次經(jīng)過(guò)對(duì)應(yīng)的所述光傳輸裝置的所述第一透鏡、所述隔離器和所述第二透鏡后再進(jìn)入到所述扇出裝置處；

9、每一所述光傳輸通道的所述入射口的位置位于對(duì)應(yīng)的一組所述光傳輸裝置的所述第二透鏡的后方。

10、可選地，每一所述光傳輸通道的所述入射口位置與對(duì)應(yīng)的所述光傳輸裝置的所述第二透鏡射出至所述扇出裝置的光束的位置對(duì)應(yīng)。

11、可選地，所述光傳輸通道為弧形通道。

12、可選地，每一所述光傳輸通道的入射口的尺寸與入射至所述扇出裝置的對(duì)應(yīng)的光束的尺寸匹配，所述光傳輸通道的出射口的尺寸與所述硅光芯片的對(duì)應(yīng)的光波導(dǎo)通道的入口的尺寸匹配。

13、可選地，所述尺寸為模斑尺寸。

14、可選地，每一所述光傳輸通道的模斑尺寸從所述入射口到所述出射口是漸變的。

15、可選地，每一所述光傳輸通道的所述入射口的模斑尺寸大于出射口的模斑尺寸，所述光傳輸通道的模斑尺寸由所述入射口到所述出射口逐漸減小。

16、可選地，所述扇出裝置的材質(zhì)選自玻璃或硅。

17、特別地，本實(shí)用新型還提供一種通信設(shè)備，包括上面所述的激光器和硅光芯片的耦合裝置。

18、本方案在光傳輸裝置和硅光芯片之間設(shè)置扇出裝置，該扇出裝置內(nèi)設(shè)置多條光傳輸通道，每條光傳輸通道的入射口與光傳輸裝置的位置匹配，每條光傳輸裝置的出射口與硅光芯片的光波導(dǎo)通道的入口位置匹配，從而可以使得光傳輸裝置的尺寸和每個(gè)光傳輸裝置之間的間隙不受硅光芯片的光波導(dǎo)通道的限制，不會(huì)出現(xiàn)結(jié)構(gòu)干涉，也不會(huì)限制硅光芯片的光波導(dǎo)通道之間的間隙的進(jìn)一步縮窄，滿足耦合的需要的同時(shí)滿足硅光芯片的集成化和小型化。

19、此外，本方案由于扇出裝置的光傳輸通道的入射口可以與光傳輸裝置的位置匹配，則光傳輸裝置之間的距離以及尺寸都不受小型化的影響，可以采用公模部件，無(wú)需額外的定制結(jié)構(gòu)，進(jìn)而降低成本。

20、本方案每一光傳輸通道的入射口的尺寸與入射至扇出裝置的對(duì)應(yīng)的光束的尺寸匹配，光傳輸通道的出射口的尺寸與硅光芯片的對(duì)應(yīng)的光波導(dǎo)通道的入口的尺寸匹配，可以很好的解決光束從光傳輸裝置進(jìn)入到扇出裝置，以及從扇出裝置進(jìn)入到硅光芯片時(shí)光的模斑尺寸差異導(dǎo)致光斑失配的問(wèn)題，從而提升整體耦合效率以及耦合容差，補(bǔ)償差損。

21、本方案的光傳輸通道從入射口到出射口之間的模斑尺寸設(shè)計(jì)成漸變的，盡可能的減小光在光傳輸通道內(nèi)傳輸時(shí)的損失。

22、根據(jù)下文結(jié)合附圖對(duì)本實(shí)用新型具體實(shí)施例的詳細(xì)描述，本領(lǐng)域技術(shù)人員將會(huì)更加明了本實(shí)用新型的上述以及其他目的、優(yōu)點(diǎn)和特征。

技術(shù)特征：

1.一種激光器和硅光芯片的耦合裝置，其特征在于，包括：

2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的激光器和硅光芯片的耦合裝置，其特征在于，

3.根據(jù)權(quán)利要求2所述的激光器和硅光芯片的耦合裝置，其特征在于，

4.根據(jù)權(quán)利要求1所述的激光器和硅光芯片的耦合裝置，其特征在于，

5.根據(jù)權(quán)利要求1-4中任一項(xiàng)所述的激光器和硅光芯片的耦合裝置，其特征在于，

6.根據(jù)權(quán)利要求5所述的激光器和硅光芯片的耦合裝置，其特征在于，

7.根據(jù)權(quán)利要求6所述的激光器和硅光芯片的耦合裝置，其特征在于，

8.根據(jù)權(quán)利要求6所述的激光器和硅光芯片的耦合裝置，其特征在于，

9.根據(jù)權(quán)利要求1-4中任一項(xiàng)所述的激光器和硅光芯片的耦合裝置，其特征在于，

10.一種通信設(shè)備，其特征在于，包括權(quán)利要求1-9中任一項(xiàng)所述的激光器和硅光芯片的耦合裝置。

技術(shù)總結(jié)
本技術(shù)提供了一種激光器和硅光芯片的耦合裝置及通信設(shè)備，涉及光通信技術(shù)領(lǐng)域。本技術(shù)的激光器和硅光芯片的耦合裝置包括多個(gè)激光器、多組光傳輸裝置、硅光芯片和扇出裝置。每一組光傳輸裝置與激光器對(duì)應(yīng)設(shè)置。硅光芯片內(nèi)設(shè)置有多條光波導(dǎo)通道。扇出裝置設(shè)置在多組光傳輸裝置和硅光芯片之間。扇出裝置內(nèi)設(shè)置多條光傳輸通道，每一光傳輸通道的入射口位置與光傳輸裝置的位置匹配，光傳輸通道的出射口的位置與硅光芯片的光波導(dǎo)通道的入口的位置匹配。本技術(shù)的耦合裝置可以使得光傳輸裝置的尺寸和每個(gè)光傳輸裝置之間的間隙不受硅光芯片的光波導(dǎo)通道的限制，不會(huì)出現(xiàn)結(jié)構(gòu)干涉，滿足耦合的需要的同時(shí)滿足硅光芯片的集成化和小型化。

技術(shù)研發(fā)人員：沈嘉偉,張麗麗,孫旭
受保護(hù)的技術(shù)使用者：蘇州海光芯創(chuàng)光電科技股份有限公司
技術(shù)研發(fā)日：20240731
技術(shù)公布日：2025/4/28