一种PLC光背板的制作方法

本实用新型涉及光通信领域，尤其是涉及一种光背板。

背景技术：

随着光通信网络和4G通信技术的日渐普及，网络传输速率已由Mbps迈入Gbps时代，主干网络的传输速率甚至即将迈入Tbps时代。然而作为网络核心的交换机与高性能并行计算机，其内部的芯片互联却仍处于“铜互联”时代。尽管近几年，微处理器等芯片的处理能力得到了极大的提高，但“铜互联”的极限速率只有100Gbps，对于可以展望的太赫兹网，“铜互联”势必成为其中的瓶颈，而由此应运而生的正是光背板互联技术。

早在2011年5月，HP公司在InterOp展上就公布了一款光背板概念产品，其核心是12路塑料光导管组成的传输阵列，由4路850nm 6.25Gbps VCSEL构成收发装置，实现各板卡之间的互联，这款产品成功应用于HP8212交换机上。由于当时电互联完全能够满足用户的大部分需求，并且该产品尚未成熟，光背板技术至今未有显著突破。

近两年，尤其是国内，随着光纤网络的进一步普及以及网络资费的下调，居民对网络带宽的需求增长明显，市场需求的增长刺激了技术革新的加快。目前越来越多的科研机构和企业对光背板技术进行了积极的关注。

目前采用的光背板系统，其主要方式有两种：

一种是采用光纤固定于基板上，通过基板上的光纤系统实现光背板互联，其本质上仍属于光纤互联，该方案实施复杂，光纤繁多，存在可靠性风险，并且光纤型器件尺寸较大，难以集成。

另一种采用集成型平面光波回路(PLC)光背板，虽然该种方式具有体积小巧，集成度高，可以通过合理的设计实现多种功能等优点，但仍旧存在一些缺点：

在PLC光背板中，需要用到光纤阵列，其是利用V形槽把一条光纤等光波导安装在阵列基片上。众多光纤按一定的顺序将端面排列成需要的几何形状，组成光纤阵列，光纤阵列两端的光纤排列位置一一对应。光纤阵列主要依靠精密刻划的V槽来实现定位，光纤间距是最重要的检测项目，纤芯间距包括两项检测指标，即纤芯与纤芯之间的横向距离和它们之间的纵向距离。

目前设计的PLC光背板，其主要结构为二维结构，可以再具体分为两种实施方案：第一种方案如图1所示，光背板9分别通过输入端光纤阵列2和输出端光纤阵列3与输入端设备6和输出端设备7连接，将所有功能器件集成在一个平面上，对光背板9中功能器件的尺寸要求较高，工艺容差较小，且随着光背板9复杂度增加，光背板9尺寸或光损耗也会增加；第二种方案如图2所示，是采用多光背板级联的方式实现功能分离，该方案需要用多个光纤阵列和带纤10连接多个光背板9，然后分别通过输入端光纤阵列2和输出端光纤阵列3与输入端设备6和输出端设备7连接，该系统结构分散，且级联增加了光传输和耦合的损耗。

技术实现要素：

本实用新型的目的就是为了克服上述现有技术存在的缺陷而提供一种PLC光背板，结构紧凑而且可以实现信号并行传输、处理。

本实用新型的目的可以通过以下技术方案来实现：

一种PLC光背板，包括PLC光背板阵列以及输入、输出端光纤阵列，其中，

PLC光背板阵列包括N个PLC芯片，N≥2；

输入、输出端光纤阵列的端口分别与PLC光背板阵列的输入、输出光波导一一对应。

作为优选，所述PLC光背板阵列由N个PLC芯片依次叠加组成，相邻PLC芯片之间通过粘合剂完全对齐粘合。

作为优选，所述粘合剂为热固化胶或紫外固化胶。

作为优选，所述粘合剂的层厚度为0.5～100μm。

作为优选，所述PLC光背板阵列的输入和/或输出端具有N×N1分布的光波导阵列，其中N为行数，N1为列数，N1≥1。

作为优选，所述PLC芯片的厚度由设备连接端口的行距决定，其等于输入、输出端光纤阵列同一列上的纤芯间距减去粘合剂的层厚度。

作为优选，所述输入、输出端光纤阵列的同一行上纤芯间距由设备连接端口的列距决定。

作为优选，所述PLC光背板可以沿两台设备直线距离上的轴向旋转90°与设备进行装配。此时PLC芯片和粘合剂也随之沿两台设备直线距离上的轴向旋转90°，如此设置，所述PLC光背板可以调整配合安装空间的位置。

作为优选，所述PLC芯片中的光波导为硅基光波导、二氧化硅光波导、砷化镓光波导、铌酸锂光波导、聚合物光波导以及玻璃基离子交换光波导中的一种。

作为优选，所述PLC芯片中的光波导的芯径或芯层宽高为10～200μm。

与现有技术相比，本实用新型具有以下优点：

1、结构紧凑，尺寸小。采用多板粘结并行的方式缩小了光背板级联引起的空间增长。

2、降低单板复杂度。多板并行的方式简化了单板集成的功能复杂性，不同的光传输功能可以在不同的背板单元上分别实现。

3、可以实现信号并行传输、处理。多板并行可以拆分信号进入不同的光背板单元中分别处理，再通过光背板阵列输出端并行输出。

附图说明

图1为现有技术中PLC光背板的第一种方案；

图2为现有技术中PLC光背板的第二种方案；

图3为实施例1的结构示意图的主视图；

图4为实施例1的结构示意图的俯视图；

图5为根据图3的输出端的横截面示意图；

图6为实施例2的结构示意图的主视图；

图7为实施例2的结构示意图的俯视图；

图8为根据图6的输出端的横截面示意图；

附图中：1-PLC光背板阵列，2-输入端光纤阵列，3-输出端光纤阵列，4-PLC芯片，5-粘合剂，6-输入端设备，7-输出端设备，8-光波导，9-光背板，10-带纤。

具体实施方式

下面结合附图和具体实施例对本实用新型进行详细说明。本实施例以本实用新型技术方案为前提进行实施，给出了详细的实施方式和具体的操作过程，但本实用新型的保护范围不限于下述的实施例。

实施例1：

如图3、4、5所示，一种PLC光背板，由PLC光背板阵列1、输入端光纤阵列2以及输出端光纤阵列3构成。其中，PLC光背板阵列1由两个PLC芯片4依次纵向叠加组成，PLC芯片4中的光波导8的结构为直波导。输入端光纤阵列2和输出端光纤阵列3的端口分别与PLC光背板阵列1的输入、输出端的光波导8一一对应。

PLC芯片4的衬底与另一片PLC芯片4的上表面通过粘合剂5完全对齐粘合。

PLC光背板阵列1的输入端具有2×1分布的光波导阵列，其中2为行数，1为列数。

输入端设备6与输出端设备7的连接端口行间距为250μm，对应的输入端光纤阵列2与输出端光纤阵列3的行间距为250μm，粘合剂5的层厚度为100μm，因此PLC芯片4的厚度为150μm。

PLC芯片4中的光波导8为硅基光波导。

PLC芯片4中的光波导8的芯层宽高为10μm。

粘合剂5为热固化胶。

粘合剂5的层厚度为100μm。

实施例2：

如图6、7、8所示，本实施例提供另一种PLC光背板，由PLC光背板阵列1、输入端光纤阵列2以及输出端光纤阵列3构成。其中，PLC光背板阵列1由六个PLC芯片4依次横向叠加组成，PLC芯片4中的光波导8的结构为1×8光分路器。输入端光纤阵列2、输出端光纤阵列3的端口与PLC光背板阵列1的输入、输出端的光波导8一一对应。

因设备装配要求，PLC光背板1沿输入端设备6和输出端设备7直线距离上的轴向旋转90°进行装配，其主视图如6所示。

PLC芯片4的衬底与另一片PLC芯片4的上表面通过粘合剂5完全对齐粘合。

PLC光背板阵列1的输入端具有1×6分布的光波导阵列，其中1为行数，6为列数，输出端具有8×6分布的光波导阵列，其中8为行数，6为列数。

输入端设备6与输出端设备7的连接端口列间距为127μm，对应的输入端光纤阵列2与输出端光纤阵列3的列间距为127μm，粘合剂5的层厚度为0.5μm，因此PLC芯片4的厚度为126.5μm。

输入端光纤阵列2与输出端光纤阵列3的同一列上纤芯间距与设备连接端口的行距一致为250μm，在PLC芯片4的结构设计时1×8光分路器的输出端间距设计为250μm。

PLC芯片4中的光波导8为玻璃基离子交换光波导。

PLC芯片4中的光波导8的芯径为200μm。

粘合剂5为紫外固化胶。

粘合剂5的层厚度为0.5μm。

实施例3：

本实施例提供的PLC光背板的结构与实施例1相同，不同之处在于：PLC芯片4中的光波导8为二氧化硅光波导。

实施例4：

本实施例提供的PLC光背板的结构与实施例1相同，不同之处在于：PLC芯片4中的光波导8为砷化镓光波导。

实施例5：

本实施例提供的PLC光背板的结构与实施例1相同，不同之处在于：PLC芯片4中的光波导8为铌酸锂光波导。

实施例6：

本实施例提供的PLC光背板的结构与实施例1相同，不同之处在于：PLC芯片4中的光波导8为聚合物光波导。