光组件、光芯片、电子设备及光通信系统的制作方法

本技术涉及通信，尤其涉及一种光组件、光芯片、电子设备及光通信系统。

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组件得到广泛应用和发展。为了获得更好的性能，更小的尺寸，光组件封装涉及光芯片与光纤阵列单元(fiber array unit，fau)的封装，以此得到结构更紧凑的光电合封(co-packaged-optics，cpo)模块。

2、在光组件制作过程中，涉及fau与光芯片中波导阵列之间的边耦合过程。边耦合过程包括使用胶水将fau与光芯片固定和耦合。前述光组件封装后需要经过高温回流，因此对胶水有低折射率、耐高温、高粘接强度的要求。但目前的胶水难以同时满足上述要求，造成fau与光芯片耦合效果不理想。

技术实现思路

1、本技术第一方面提供一种光组件，包括：

2、光纤阵列单元，包括基板和多个光纤，所述多个光纤位于所述基板一表面，所述多个光纤具有光纤端面，所述光纤端面所在平面与所述基板的所述表面所在平面不垂直；以及

3、光芯片，包括基材和波导层，所述基材具有基材端面，所述波导层形成于所述基材一表面，所述波导层具有波导端面，所述基材端面与所述波导端面呈一非零夹角，所述光纤端面与所述波导端面耦合。

4、在一对比例中，光纤与波导形成水平倒角，使得形成倒角的误差在多根波导中依次累积，造成整个波导层误差过大，而本技术提供的上述光组件中，通过设置光纤端面所在平面与基板的表面所在平面不垂直，并设置基材端面与波导端面呈一非零夹角，可以使得光纤与波导层形成垂直倒角取代水平倒角，各个光纤和各个波导都是在同一蚀刻制程下形成，若存在误差，则各个光纤和各个波导的误差都是一致的，不存在误差累积的情况。因此上述光组件通过形成垂直倒角的方式有利于减小光纤与波导的对位误差，从而降低光纤与波导耦合后的回损，提升光纤阵列单元与光芯片的耦合效果。

5、于一些实施例中，所述光纤阵列单元还包括盖板；所述盖板部分覆盖所述多个光纤远离所述基板的一侧，所述盖板具有盖板端面，所述盖板端面与所述光纤端面不在同一平面上。

6、如此，通过将光纤设置于盖板和基板之间，有利于更好地固定光纤的结构，且有利于保护光纤。并且，盖板端面与所述光纤端面不在同一平面上，使得光纤端面与盖板端面具有一间隔距离。基板上开设有多个“v”型槽以容纳光纤，盖板覆盖在光纤远离基板的一侧，而基板的表面上开设v型槽之外的区域通过第三胶体(图未示)与盖板粘接。根据前述的结构可知，第一胶体位于波导端面与光纤端面之间且直接接触光纤端面。若盖板延伸至与光纤端面连接，基板与盖板之间的第三胶体可能与第一胶体接触，这导致在光纤端面处存在第一胶体与第三胶体的不同材料分界面。该不同材料分界面会影响易纤中光信号的传播。通过设置光纤端面与盖板端面具有一间隔距离，有利于避免第一胶体与第三胶体接触，从而避免出现不同材料分界面，有利于保证光纤中光信号正确传播，有利于提升光纤与波导的耦合效果。

7、于一些实施例中，所述多个光纤远离所述基板的一侧裸露。

8、由于光纤阵列单元不包括盖板，则无需通过第三胶体粘接固定基板与盖板，因此便不存在不同材料分界面影响光信号传输的问题。进而无需考虑设置光纤端面与盖板端面具有一间隔距离。

9、于一些实施例中，所述波导端面与所述基材端面连接。

10、于一些实施例中，所述波导端面与所述基材的所述表面形成一台阶状结构。

11、波导端面与基材端面连接时，波导端面的形成方式可以不局限于曝光显影，可以采用其他的蚀刻方式(例如激光蚀刻)。

12、于一些实施例中，光组件还包括：第一胶体，位于所述光纤端面与所述波导端面之间，用于耦合所述光纤阵列与所述波导层；以及第二胶体，位于所述光纤阵列单元与所述光芯片之间，用于固定所述光纤阵列单元与所述光芯片；所述第一胶体与所述第二胶体材料不同，所述第一胶体的粘接强度小于所述第二胶体的粘接强度。

13、第一胶体主要用于使得光纤与波导耦合，其具有低折射率和耐高温的特性。第二胶体主要用于固定光纤阵列单元与光芯片，其具有粘接度高和耐高温的特性。因此光组件在后续的高温制程中，第一胶体和第二胶体都可以保持其特性，也即第一胶体可以保持其折射率匹配光纤的包覆层的折射率，保持光纤与波导的耦合效果，控制回损。第二胶体可以保持较高的粘接强度使得光纤阵列单元与光芯片粘接牢固。通过分别使用材料不同的第一胶体和第二胶体，使得第一胶体具有低折射率和耐高温的特性，第二胶体具有粘接度高和耐高温的特性，以通过第一胶体和第二胶体分别实现折射率匹配和固定效果，解决了光组件中采用一种胶水难以同时满足低折射率、耐高温、粘接度高三种特性的技术问题。

14、于一些实施例中，所述第二胶体的耐热性高于所述第一胶体。

15、由于光纤阵列单元与光芯片主要通过第二胶体进行固定，而主要通过第一胶体进行耦合，第二胶体的耐热性高于第一胶体，可以有限保证第一胶体的折射率要求，即便第一胶体因为折射率要求导致耐热性不佳，光纤阵列单元与光芯片也可以通过第二胶体很好地被固定，因此通过设置第二胶体的耐热性高于第一胶体，有利于在保证光纤阵列单元与光芯片3的粘接强度的基础上提升耦合效果。

16、于一些实施例中，所述第一胶体与所述第二胶体间隔设置。

17、如此，有利于避免第一胶体与第二胶体产生不同材料分界面，避免影响光信号传播。

18、于一些实施例中，所述第二胶体位于所述基板与所述光芯片之间，用于粘接所述基板与所述光芯片。

19、如此，通过第二胶体直接粘接光纤阵列单元与光芯片，无需辅助粘接件。

20、于一些实施例中，光组件还包括辅助粘接件，所述辅助粘接件通过所述第一胶体分别粘接所述光纤阵列单元和所述光芯片。

21、通过辅助粘接件分别粘接光纤阵列单元与光芯片，使得光纤阵列单元与光芯片固定，辅助粘接件单独制作，其结构改变较容易，若要直接粘接光纤阵列单元的基板与光芯片，光纤阵列单元的基板需要涉及成特定的形状，制程复杂。因此通过辅助粘接件分别粘接光纤阵列单元与光芯片，有利于简化基板的结构，从而简化光纤阵列单元的制程。

22、于一些实施例中，所述第一胶体为硅胶；和/或，所述第二胶体为环氧胶或丙烯酸树脂胶。

23、波导的包覆层通常采用二氧化硅，第一胶体作为耦合波导与光纤的胶体，采用硅胶有利于折射率匹配。环氧胶和丙烯酸树脂的耐热性和粘接强度较高，使得第二胶体可以较好地适应光组件后续的高温制程，并保持光纤阵列单元与光芯片的粘接强度。

24、本技术第二方面提供一种光芯片，包括：基材，具有基材端面；以及波导层，形成于所述基材一表面，所述波导层具有波导端面，所述基材端面与所述波导端面呈一非零夹角，所述波导端面用于与光纤的光纤端面耦合，所述光纤位于一基板的表面上，所述光纤端面所在平面与所述基板的所述表面所在平面不垂直。

25、在一对比例中，光纤与波导形成水平倒角，使得形成倒角的误差在多根波导中依次累积，造成整个波导层误差过大，而上述光芯片中，通过设置基材端面与波导端面呈一非零夹角，可以使得波导层形成垂直倒角取代水平倒角，波导层中各个波导在同一蚀刻制程下形成，若存在误差，则各个波导倒角的误差都是一致的，不存在误差累积的情况。因此上述光芯片通过形成垂直倒角的方式，当光芯片中的波导与光纤阵列单元中的光纤耦合时，有利于减小光纤与波导的对位误差，从而降低光纤与波导耦合后的回损，提升光纤阵列单元与光芯片的耦合效果。

26、于一些实施例中，所述波导端面与所述基材端面连接。

27、于一些实施例中，所述波导端面与所述基材的所述表面形成一台阶状结构。

28、波导端面与基材端面连接时，波导端面的形成方式可以不局限于曝光显影，可以采用其他的蚀刻方式(例如激光蚀刻)。

29、本技术第三方面提供一种电子设备，包括：多个如上述任一项所述的光组件，每一所述光组件用于通过所述多个光纤和所述波导层输出交互信号；交换芯片，分别与所述多个光器件连接，用于根据所述交互信号建立所述多个光组件之间的通信。

30、在一对比例中，光纤与波导形成水平倒角，使得形成倒角的误差在多根波导中依次累积，造成整个波导层误差过大，而本技术提供的上述电子设备包括光组件，在光组件中，通过设置光纤端面所在平面与基板的表面所在平面不垂直，并设置基材端面与波导端面呈一非零夹角，可以使得光纤与波导层形成垂直倒角取代水平倒角，各个光纤和各个波导都是在同一蚀刻制程下形成，若存在误差，则各个光纤和各个波导的误差都是一致的，不存在误差累积的情况。因此上述光组件通过形成垂直倒角的方式有利于减小光纤与波导的对位误差，从而降低光纤与波导耦合后的回损，提升光纤阵列单元与光芯片的耦合效果。

31、本技术第四方面提供一种光通信系统，包括多个通信连接的电子设备，至少一所述电子设备为如上述的电子设备。

32、在一对比例中，光纤与波导形成水平倒角，使得形成倒角的误差在多根波导中依次累积，造成整个波导层误差过大，而本技术提供的上述光通信系统包括电子设备，电子设备包括光组件，上述光组件中，通过设置光纤端面所在平面与基板的表面所在平面不垂直，并设置基材端面与波导端面呈一非零夹角，可以使得光纤与波导层形成垂直倒角取代水平倒角，各个光纤和各个波导都是在同一蚀刻制程下形成，若存在误差，则各个光纤和各个波导的误差都是一致的，不存在误差累积的情况。因此上述光组件通过形成垂直倒角的方式有利于减小光纤与波导的对位误差，从而降低光纤与波导耦合后的回损，提升光纤阵列单元与光芯片的耦合效果。