背景技術(shù)：

本發(fā)明涉及一種帶有邊緣耦合器的硅光子低回波損耗封裝結(jié)構(gòu)，具體地涉及一種用于帶有透鏡和隔離器的分布式反饋激光器封裝的帶有邊緣耦合器的硅光子低回波損耗封裝結(jié)構(gòu)。

由于耦合器、調(diào)制器、光電二極管、雪崩光電二極管、偏振分集部件和多模干涉儀的高密度集成能力,硅光子集成電路(sipic)已經(jīng)獲得了極大的關(guān)注。然而，鏈路預(yù)算缺陷(linkbudgetdeficiency)限制了硅光子集成電路的應(yīng)用。在一個方面，分布式反饋激光器(dfb-ld)的耦合效率和硅光子集成電路對鏈路預(yù)算有重大影響。

截至目前，在硅光子集成電路上應(yīng)用了兩種耦合器結(jié)構(gòu)。第一個是光柵耦合器，它的優(yōu)點是片上表征兼容性和小于2db插入損耗的高耦合效率。但光柵耦合器的一個缺點是它的有限光譜帶寬，和1db變化內(nèi)的典型帶寬小于20nm。另一非顯而易見但重大的缺點是，它的立式封裝結(jié)構(gòu)不易于設(shè)計成qsfp28形體尺寸，而這已經(jīng)是在數(shù)據(jù)中心應(yīng)用中的主流封裝形體尺寸。

另一種結(jié)構(gòu)是邊緣耦合器，其通常帶有被二氧化硅懸臂結(jié)構(gòu)環(huán)繞的錐形硅波導(dǎo)。邊緣耦合器是平面中(in-plane)結(jié)構(gòu)，可以與qsfp形體尺寸完全兼容。邊緣耦合器也可以為單模光纖提供小于2db的插入損耗，以及展示出與單模光纖耦合誤差兼容性，同時支持o-波段和c-波段的非常寬的光譜帶寬。但到目前為止，由于dfb-ld模式尺寸和邊緣耦合模式尺寸的不匹配，分布式反饋激光器的耦合損耗仍超出可以接受的程度。如圖5所示的現(xiàn)有的耦合圖，已經(jīng)采用透鏡來克服這兩種模式之間的不匹配，但是從邊緣耦合面的反射對分布式反饋激光器有所影響。

技術(shù)實現(xiàn)要素：

本發(fā)明的目的在于解決前述的與現(xiàn)有封裝結(jié)構(gòu)相關(guān)的問題。本發(fā)明提供了一種在dfb-ld和sipic邊緣耦合器之間耦合的具有低回波損耗的新穎、緊湊且高效的封裝結(jié)構(gòu)。

根據(jù)本發(fā)明的一個方面，一種在dfb-ld和sipic邊緣耦合器之間耦合的具有低回波損耗的新穎、緊湊且高效的封裝結(jié)構(gòu)，包括：分布式反饋激光二極管(dfb-ld)；硅光子集成電路芯片(sipic)，其包括至少一個輸入邊緣耦合器和至少一個輸出邊緣耦合器；硅石罩蓋，其設(shè)置在所述硅光子集成電路芯片的頂部并且與所述硅光子集成電路芯片邊對邊對齊；單模光纖，其對齊所述至少一個輸出邊緣耦合器；透鏡，其設(shè)置在所述分布式反饋激光器和所述硅光子集成電路芯片的所述至少一個輸入邊緣耦合器之間；和隔離器，其采用第一容量的折射率匹配流體結(jié)合到所述至少一個輸入邊緣耦合器的刻面。所述透鏡配置成最小化所述分布式反饋激光二極管的輸出光斑尺寸和所述硅光子集成電路芯片的至少一個輸入邊緣耦合器的光斑尺寸之間的不匹配。

優(yōu)選地，所述隔離器包括一個0⁰偏振器、法拉第旋轉(zhuǎn)器、45⁰偏振器和波片。

優(yōu)選地，所述波片被對齊，將輸出光束的偏振旋轉(zhuǎn)到所述分布式反饋激光二極管的偏振態(tài)。

優(yōu)選地，所述隔離器被結(jié)合到所述硅光子集成電路芯片的輸入邊緣耦合器，帶有傾斜角度。

優(yōu)選地，其中設(shè)置成朝向所述透鏡的所述隔離器的的第一表面涂有防反射膜。

優(yōu)選地，其中所述至少一個輸入邊緣耦合器是懸臂結(jié)構(gòu)邊緣耦合器、錨定懸臂結(jié)構(gòu)邊緣耦合器，或其組合。

優(yōu)選地，其中所述透鏡是球形透鏡、非球面透鏡、梯度折射率透鏡、一組準直透鏡，或其組合。

優(yōu)選地，所述折射率匹配流體是可紫外線固化的。

優(yōu)選地，所述單模光纖被采用紫外線固化型折射率匹配流體固定到所述至少一個輸出邊緣耦合器的刻面。

優(yōu)選地，所述單模光纖包括光纖陣列組件。

優(yōu)選地，所述dfb-ld的工作波長范圍是c波段、o波段，或其組合。

優(yōu)選地，所述硅石罩蓋包括用于容納填充第二容量的折射率匹配流體的多個溝槽，并且所述溝槽對齊所述sipic的至少一個輸入邊緣耦合器和至少一個輸出邊緣耦合器。

優(yōu)選地，所述dfb-ld和所述透鏡被封裝為一個封裝部件。

優(yōu)選地，所述封裝部件是晶體管外形罐型(to-can)或蝴蝶型。

優(yōu)選地，所述封裝部件是半密封的封裝盒，其包括dfb-ld芯片；第一基板，其是高導(dǎo)熱性的，安裝到所述分布式反饋激光二極管芯片上；安裝到所述第一基板上的第二基板；和密封蓋，其包括透鏡，所述透鏡沿dfb-ld輸出的波束傳播方向嵌入到所述密封蓋的第一刻面中。

優(yōu)選地，所述dfb-ld芯片是與所述第一基板共熔結(jié)合。

優(yōu)選地，所述第一基板的材料包括硅、al2o3、aln，或其組合。

優(yōu)選地，所述第二基板包括硅、al2o3、aln，或其組合。

優(yōu)選地，所述密封蓋安裝在所述第二基板上，并且用可紫外線固化的環(huán)氧樹脂或銀膏密封。

優(yōu)選地，所述密封蓋的材料包括硅石、硅、環(huán)氧樹脂，或其組合。

附圖說明

下面結(jié)合附圖對本發(fā)明的實施方式進行詳細說明。

圖1是根據(jù)本發(fā)明的一個實施例的高效封裝結(jié)構(gòu)的示意圖。

圖2是根據(jù)本發(fā)明的一個實施例的隔離器的示意圖。

圖3是根據(jù)本發(fā)明的一個實施例的硅石罩蓋的示意圖。

圖4是根據(jù)本發(fā)明的一個實施例的用于dfb-ld封裝的半密封封裝盒的示意圖。

圖5是現(xiàn)有技術(shù)中的耦合示意圖。

具體實施方式

圖1示出根據(jù)本發(fā)明的一個實施例的高效封裝結(jié)構(gòu)100。本發(fā)明提供了一種在dfb-ld和sipic邊緣耦合器之間耦合的具有低回波損耗的新穎、緊湊且高效的封裝結(jié)構(gòu)100。參見圖1，該高效封裝結(jié)構(gòu)100包括dfb-ld110，帶有硅石罩蓋130的sipic120，在dfb-ld110和sipic120的輸入邊緣耦合器(未示出)之間插入的透鏡140，附連到sipic120的輸入面端的隔離器150，采用折射率匹配流體(imf)122填充空氣間隙，以及耦合到所述sipic的輸出邊緣耦合器的單模光纖160，采用折射率匹配流體124填充空氣間隙。隔離器150包括0⁰偏振器152、法拉第旋轉(zhuǎn)器154、45⁰偏振器156和波片158。隔離器150能夠?qū)⑵裥D(zhuǎn)回輸入偏振方向。此外，設(shè)置成朝向透鏡140的隔離器150的輸入面涂有防反射膜(未示出)，以減少回波損耗。在一些實施例中，折射率匹配流體122和折射率匹配流體124能夠被紫外線(uv)固化。

在一些實施例中，波片158被對齊，以將dfb‐ld110的輸出光束115的偏振旋轉(zhuǎn)到dfb‐ld110的偏振態(tài)。在一些實施例中，隔離器150被結(jié)合到sipic120的至少一個輸入邊緣耦合器，帶有傾斜角度。在一些實施例中，該至少一個輸入邊緣耦合器是懸臂結(jié)構(gòu)邊緣耦合器、錨定懸臂結(jié)構(gòu)邊緣耦合器，或其組合。在一個實施例中，透鏡140是球形透鏡、非球面透鏡、梯度折射率透鏡、一組準直透鏡或其組合。在一些實施例中，單模光纖160被采用紫外線固化型折射率匹配流體固定到所述至少一個輸出邊緣耦合器的刻面。在一些實施例中，單模光纖160包括光纖陣列組件。在一些實施例中，dfb‐ld110的工作波長范圍是c波段、o波段、或其組合。在一些實施例中，dfb‐ld110和透鏡140被封裝為一個封裝部件。在一些實施例中，所述封裝部件是晶體管外形罐型(to‐can)或蝴蝶型。

圖2示出根據(jù)本發(fā)明的一個實施例的隔離器200。隔離器200是封裝結(jié)構(gòu)100的隔離器150的一個具體實施例。

圖3示出根據(jù)本發(fā)明的一個實施例的硅石罩蓋。硅石罩蓋300是封裝結(jié)構(gòu)100的硅石罩蓋130的一個具體實施例。如圖3所示，硅石罩蓋300在其表面上具有多個溝槽310。溝槽310配置成容納一定容量的折射率匹配流體的填充。在一些實施例中，溝槽310對齊sipic120的至少一個輸入邊緣耦合器和至少一個輸出邊緣耦合器。

圖4示出根據(jù)本發(fā)明的一個實施例的用于dfb-ld封裝的半密封封裝盒400。半密封封裝盒400包括dfb-ld芯片410；安裝到dfb-ld芯片410上的第一基板420；安裝到第一基板420上的第二基板430；和密封蓋440。密封蓋440包括透鏡，所述透鏡440沿dfb-ld芯片410輸出的波束傳播方向(即，圖1中所示的光束115)嵌入到所述密封蓋440的第一刻面中。

在一些實施例中，dfb-ld芯片410是與所述第一基板420共熔結(jié)合。在一些實施例中，第一基板420是陶瓷基板。在一些實施例中，第一基板420的材料包括硅、al2o3、aln，或其組合。在一些實施例中，第二基板430的材料包括硅、al2o3、aln，或其組合。在一些實施例中，所述密封蓋440安裝在所述第二基板430上，并且用可紫外線固化的環(huán)氧樹脂或銀膏密封。在一些實施例中，所述密封蓋的材料包括硅石、硅、環(huán)氧樹脂，或其組合。

雖然以上公開了一些實施例，并非旨在將本發(fā)明限制在此范圍內(nèi)。在不偏離本發(fā)明的范圍和主旨的情況下，本領(lǐng)域的技術(shù)人員顯然可以做出各種修改和變化。因此，本發(fā)明的范圍應(yīng)當由權(quán)利要求及其等同物進行限定。