一种光器件、光模块及通信设备的制作方法

本技术涉及通信，尤其涉及一种光器件、光模块及通信设备。

背景技术：

1、全球数据通信的持续增长推动了硅基光子学的不断发展，特别是基于硅基光子学的高速高带宽光收发模块得到广泛应用和发展。为了获得更好的性能、更小的尺寸，光器件封装逐渐向2d、2.5d、3d等更紧凑的球栅阵列封装(ball grid array，bga)发展。

2、在光器件内部，光纤阵列单元(fiber array unit，fau)和波导阵列可以通过倏逝波耦合、光栅耦合或边耦合等方式实现耦合。其中，边耦合比其他耦合方式的损耗更小，可以采用单种胶水将光纤阵列单元中的光纤与波导阵列中的波导粘接到一起，以实现光纤阵列单元与波导阵列的边耦合。然而，相关技术中，采用单种胶水难以满足边耦合的低折射率、高粘结强度、耐高温的需求。

技术实现思路

1、本技术实施例提供了一种光器件、光模块及通信设备，用以解决采用单种胶水难以满足低折射率、高粘结强度、耐高温的需求的问题。

2、第一方面，本技术实施例提供了一种光器件，光器件可以包括：芯片，光纤阵列单元以及至少一个固定件。光纤阵列单元位于芯片的一侧，光纤阵列单元包括至少一根光纤。芯片的表面设有至少一个波导，波导的端面与光纤的端面之间填充匹配胶。固定件的一端通过固定胶与芯片粘接，另一端通过固定胶与光纤阵列单元粘接，固定胶的粘接强度大于匹配胶的粘接强度。

3、本技术实施例提供的光器件中，通过在波导的端面与光纤的端面之间填充匹配胶，可以使波导与光纤之间实现模斑匹配，并且，通过固定件和固定胶可以将光纤阵列单元与芯片牢固地粘接，以固定光纤阵列单元的位置。这样，匹配胶只需满足光纤与波导之间的折射率匹配和耐高温的要求，固定胶只需满足粘接强度高和耐高温的要求，通过设置匹配胶和固定胶这两种胶水，降低了对每种胶水的要求，可以较容易地满足光纤与波导之间的耦合要求，提高产品的可靠性、降低损耗。

4、在实际工艺过程中，将匹配胶和固定胶点胶后一起固化，也可以先对固化胶进行点胶、固化后，再对匹配胶进行点胶、固化，此处不对工艺顺序进行限定。

5、在一种可能的实现方式中，芯片的表面可以设置多个波导，多个波导可以构成波导阵列，波导阵列中的多个波导可以并排设置。光纤阵列单元可以包括多根并排设置的光纤，每根光纤可以与一个波导对应，波导的端面可以设置在芯片的边缘处，光纤阵列单元位于芯片的侧面，从而使波导与对应的光纤实现耦合。在具体实施时，可以根据实际需要设置波导和光纤的数量，此处不做限定。

6、在本技术实施例中，波导的端面与光纤的端面之间填充匹配胶，为了避免匹配胶影响波导与光纤传输的光信号的效果，使波导的折射率能够与光纤的折射率匹配，可以将匹配胶的折射率设置为小于波导的折射率。在一种可能的实现方式中，波导的材料可以为二氧化硅，即波导的折射率约为1.44，匹配胶的折射率可以小于1.44，例如，匹配胶的材料可以为硅胶，当然，匹配胶也可以采用其他材料，此处不做限定。

7、在具体实施时，为了使波导与光纤之间实现模斑匹配，需要对波导进行扩膜，可选地，可以对波导的端面进行悬空(under-cut，u cut)设置，例如，可以在波导的端面设置多个凹槽，匹配胶可以填充波导端面的各凹槽，从而使波导的插损较低，并降低对波导物料的要求。

8、在一种可能的实现方式中，固定件的一端通过固定胶与芯片粘接，另一端通过固定胶与光纤阵列单元粘接，固定件增大了光纤阵列单元与芯片之间的粘接面积，并且，固定胶的粘接强度大于匹配胶的粘接强度，因而，通过设置固定件和固定胶可以固定光纤阵列单元的位置。在具体实施时，为了使光纤阵列单元的位置较牢固，固定件的材料可以为硬质材料，固定胶固化后可以为硬质，例如，固定件的材料可以包括玻璃，固定胶可以包括环氧胶，当然，固定件和固定胶也可以采用其他材料，此处不做限定。本技术实施例中，匹配胶可以包括硅胶，相比于固定胶，匹配胶的材质较软，在光器件的制作或使用过程中，由于固定件和固定胶可以牢固地固定光纤阵列单元的位置，因而，匹配胶受热膨胀后产生的应力不会影响光纤阵列单元的位置，不会出现匹配胶开裂的情况，能够保证光纤与波导的耦合效果较好。并且，匹配胶和固定胶能够承受回流工艺的高温，例如，匹配胶和固定胶能够承受260℃以上的高温。

9、在本技术实施例中，可以采用球栅阵列封装方式，对光器件进行封装。该光器件可以包括多个通道，例如，光器件可以为三通道相干器件。芯片可以包括：基板，位于基板之上的单片机模块、驱动模块、处理模块和电容器等部件，以及位于基板背面的焊球。

10、在本技术的一些实施例中，粘接光纤阵列单元的固定胶与匹配胶位于光纤阵列单元的不同表面，例如，固定胶可以位于光纤阵列单元的上表面，匹配胶可以位于光纤阵列单元的端面。粘接芯片的固定胶与匹配胶位于芯片的不同表面，例如，固定胶可以位于芯片的上表面，匹配胶可以位于芯片的侧面。这样，固定胶与匹配胶不会发生混胶，避免固定胶与匹配胶混胶后相互影响，保证固定胶具有较高的粘接强度，匹配胶具有较好的光学匹配效果。

11、在一种可能的实现方式中，固定件可以位于芯片和光纤阵列单元的同一侧，固定件的一端与芯片的表面粘接，另一端与光纤阵列单元的第一表面粘接，光纤阵列单元的第一表面与芯片的表面平行。例如，固定件可以位于芯片和光纤阵列单元的上侧，也就是说，第一表面可以为光纤阵列单元的上表面，这样，固定件的一端粘接于芯片表面波导所在的位置处，使固定件设置在芯片和光纤阵列单元的上方，不会占用额外的空间，便于对光器件进行封装。

12、光纤阵列单元的一部分超出芯片的表面，固定件的第一厚度大于第二厚度；其中，第一厚度为固定件粘接芯片的一端在第一方向上的厚度，第二厚度为固定件粘接光纤阵列单元的一端在第一方向上的厚度，第一方向为垂直于芯片的表面的方向，第一厚度与第二厚度之间的差值约为光纤阵列单元超出芯片的高度。也就是说，在垂直于芯片的表面的截面中，固定件可以为型，当然，固定件也可以为其他形状，此处不做限定。

13、在另一种可能的实现方式中，固定件位于芯片和光纤阵列单元的不同侧，固定件的一端与芯片的表面粘接，另一端与光纤阵列单元的第二表面粘接，光纤阵列单元的第二表面与芯片的表面不平行，即第二表面可以为光纤阵列单元的侧面。例如，固定件位于芯片的上表面一侧，固定件位于光纤阵列单元的侧面，固定件粘接于芯片表面的一端不在波导所在的位置处。即固定件设置在芯片的上表面，固定件不会占用额外的空间，便于对光器件进行封装。

14、在一种可能的实现方式中，固定件的第一宽度大于第二宽度；其中，第一宽度为固定件粘接光纤阵列单元的一端在第二方向上的宽度，第二宽度为固定件粘接芯片的一端在第二方向上的宽度，第二方向为垂直于光纤阵列单元的延伸方向且平行于芯片的表面的方向。也就是说，在平行于芯片的表面的截面中，固定件可以为l型，当然，固定件也可以为其他形状，此处不做限定。

15、在本技术的另一些实施例中，固定胶与匹配胶也可以位于光纤阵列单元(或芯片)的相同表面。在一种可能的实现方式中，固定件可以位于芯片的表面对应于光纤阵列单元的位置，光纤阵列单元朝向芯片的端面的一部分与固定件粘接，另一部分通过固定胶与芯片的侧面粘接，固定件不会占用额外的空间，便于对光器件进行封装。固定件通过固定胶与芯片的表面粘接，固定件通过固定胶与光纤阵列单元的部分端面粘接。为了防止混胶，光纤阵列单元端面的固定胶与匹配胶需要间隔一定距离，芯片表面的固定胶与芯片侧面的匹配胶需要间隔一定距离。在具体实施时，固定件的形状可以为正方体或长方体，或者，固定件也可以为其他形状，此处不做限定。

16、在具体实施时，光纤阵列单元可以包括：第一保护板和第二保护板，光纤阵列单元中的各光纤位于第一保护板与第二保护板之间，第一保护板位于光纤远离芯片的一侧，第二保护板位于光纤靠近芯片的一侧，第一保护板和第二保护板可以对光纤起到保护作用。光纤阵列单元中的光纤与芯片表面的波导平齐，便于光纤通过匹配胶与波导实现耦合。固定件的一端通过固定胶与芯片粘接，另一端通过固定胶与第一保护板的侧面粘接。由于第一保护板超出芯片的表面，因而，固定件与第一保护板粘接，更容易固定光纤阵列单元的位置，并使固定件设置在芯片的上表面，固定件不会占用额外的空间，便于对光器件进行封装。

17、第二方面，本技术实施例还提供了一种光模块，光模块可以包括：上述任一光器件以及壳体，壳体包覆光器件。在一种可能的实现方式中，光模块还可以包括连接器和光纤带等部件。由于上述光器件中采用匹配胶和固定胶两种胶水粘接光纤阵列单元，光纤与波导之间的耦合效果较好，因而包括该光器件的光模块的可靠性较高、损耗较低。

18、第三方面，本技术实施例还提供了一种通信设备，通信设备可以包括：上述任一光模块，以及电源模块，电源模块用于向光模块供电；或者，通信设备可以包括：上述任一光器件以及壳体，壳体包裹光器件。由于上述光器件中采用匹配胶和固定胶两种胶水粘接光纤阵列单元，光纤与波导之间的耦合效果较好，因而包括该光器件的通信设备的可靠性较高、损耗较低。该通信设备可以为电信机房、数据中心、路由器、交换机、服务器等，当然，该光器件也可以应用于其他类型的通信设备中，此处不做限定。