一种减少耦合损耗的硅光芯片的制作方法

本发明涉及一种硅光芯片，尤其设计一种能够减少与光纤耦合损耗的硅光芯片

背景技术：

1、硅基光电子芯片能够利用集成电路的工艺技术进行制造，从而实现高度集成和大规模生产。它具有面积小重量轻、功耗低等优点，可以用于制作电光调制器、光电探测器、可调光衰减器、光开关、光滤波器等功能器件，适用于数据通信、传输、激光雷达测距、生化传感等领域。随着技术的不断发展，硅光芯片的性能和应用领域不断扩展，在现代通信领域起着越来越重要的作用。

2、硅光芯片在使用的时候需要和光纤进行耦合。然而由于二者尺寸差距较大，因此在耦合的时候存在较大的耦合损耗，从而降低硅光芯片的性能。

技术实现思路

1、有鉴于此，本发明提供一种减少耦合损耗的硅光芯片，能够有效减少由于光纤和硅光波导之间由于尺寸差产生的耦合损耗。

2、为解决以上技术问题，本发明的技术方案为采用一种减少耦合损耗的硅光芯片，包括硅光芯片本体，所述硅光芯片本体上集成有若干高速可调光衰减器；还包括玻璃转换波导，所述玻璃转换波导的芯层包括用于与光纤芯层耦合的光纤耦合端以及用于与高速可调光衰减器的硅光波导耦合的芯片耦合端；所述光纤耦合端到芯片耦合端的横截面面积递减。

3、作为一种改进，所述芯片耦合端的厚度为1～5μm，所述光纤耦合端的厚度为8～12μm；所述硅光波导的厚度为1～5μm，所述光纤芯层的直径为8～12μm。

4、作为一种进一步的改进，所述光纤耦合端与光纤芯层耦合后玻璃转换波导芯层与光纤芯层不在同一平面上；所述芯片耦合端与硅光波导耦合后玻璃转换波导芯层与硅光波导不在同一平面上。

5、作为另一种更进一步的改进，所述光纤耦合端、光纤上用于耦合的端面、芯片耦合端、硅光芯片本体上用于耦合的端面均有0～40°的斜面；并且光纤耦合端、光纤上用于耦合的端面的斜面倾斜方向一致，芯片耦合端、硅光芯片本体上用于耦合的端面的斜面倾斜方向一致。

6、作为一种改进，所述光纤耦合端、光纤上用于耦合的端面、芯片耦合端、硅光芯片本体上用于耦合的端面为上下方向倾斜或/和左右方向倾斜。

7、作为一种改进，所述硅光芯片本体上用于耦合的端面镀有光学薄膜。

8、作为一种改进，所述高速可调光衰减器的硅光波导两侧设置有金属电极，所述金属电极下方设置有载流子注入区域。

9、作为一种改进，所述载流子注入区域与硅光波导的距离为0.1～10μm。

10、作为一种改进，所述硅光波导的两端均连接有玻璃转换波导。

11、作为一种改进，相邻两个高速可调光衰减器为一组，同组两个高速可调光衰减器的硅光波导一端相互连接，另一端与玻璃转换波导连接。

12、本发明的有益之处在于：

13、具有上述结构的硅光芯片利用横截面积递减的玻璃转换波导的大端(光纤耦合端)连接光纤、小端(芯片耦合端)连接硅光波导，用于桥接光纤和硅光波导，消除了二者连接点的尺寸差，避免了由于尺寸差引起的耦合损耗。

14、在本发明中所述光纤耦合端与光纤芯层耦合后玻璃转换波导芯层与光纤芯层不在同一平面上；所述芯片耦合端与硅光波导耦合后玻璃转换波导芯层与硅光波导不在同一平面上，玻璃转换波导芯层与光纤芯层之间、玻璃转换波导芯层与硅光波导之间具有一定的夹角，能够减小其间的光学折射率失配，增加光透射率。

15、另外，本发明中将硅光波导的厚度提升至1～5μm，其目的在于能够与玻璃转换波导的芯片耦合端适配。另外，达到上述厚度后，可以减少硅光波导在垂直和水平两个方向上的尺寸失配，降低波导对光信号的偏振态敏感程度，易于实现光偏振不敏感的功能器件。

技术特征：

1.一种减少耦合损耗的硅光芯片，其特征在于：包括硅光芯片本体，所述硅光芯片本体上集成有若干高速可调光衰减器；还包括玻璃转换波导，所述玻璃转换波导的芯层包括用于与光纤芯层耦合的光纤耦合端以及用于与高速可调光衰减器的硅光波导耦合的芯片耦合端；所述光纤耦合端到芯片耦合端的横截面面积递减。

2.根据权利要求1所述的一种减少耦合损耗的硅光芯片，其特征在于：所述芯片耦合端的厚度为1～5μm，所述光纤耦合端的厚度为8～12μm；所述硅光波导的厚度为1～5μm，所述光纤芯层的直径为8～12μm。

3.根据权利要求1所述的一种减少耦合损耗的硅光芯片，其特征在于：所述光纤耦合端与光纤芯层耦合后玻璃转换波导芯层与光纤芯层不在同一平面上；所述芯片耦合端与硅光波导耦合后玻璃转换波导芯层与硅光波导不在同一平面上。

4.根据权利要求3所述的一种减少耦合损耗的硅光芯片，其特征在于：所述光纤耦合端、光纤上用于耦合的端面、芯片耦合端、硅光芯片本体上用于耦合的端面均有0～40°的斜面；并且光纤耦合端、光纤上用于耦合的端面的斜面倾斜方向一致，芯片耦合端、硅光芯片本体上用于耦合的端面的斜面倾斜方向一致。

5.根据权利要求4所述的一种减少耦合损耗的硅光芯片，其特征在于：所述光纤耦合端、光纤上用于耦合的端面、芯片耦合端、硅光芯片本体上用于耦合的端面为上下方向倾斜或/和左右方向倾斜。

6.根据权利要求3所述的一种减少耦合损耗的硅光芯片，其特征在于：所述硅光芯片本体上用于耦合的端面镀有光学薄膜。

7.根据权利要求1所述的一种减少耦合损耗的硅光芯片，其特征在于：所述高速可调光衰减器的硅光波导两侧设置有金属电极，所述金属电极下方设置有载流子注入区域。

8.根据权利要求7所述的一种减少耦合损耗的硅光芯片，其特征在于：所述载流子注入区域与硅光波导的距离为0.1～10μm。

9.根据权利要求1所述的一种减少耦合损耗的硅光芯片，其特征在于：所述硅光波导的两端均连接有玻璃转换波导。

10.根据权利要求1所述的一种减少耦合损耗的硅光芯片，其特征在于：相邻两个高速可调光衰减器为一组，同组两个高速可调光衰减器的硅光波导一端相互连接，另一端与玻璃转换波导连接。

技术总结
本发明公开了一种减少耦合损耗的硅光芯片，包括硅光芯片本体，所述硅光芯片本体上集成有若干高速可调光衰减器；还包括玻璃转换波导，所述玻璃转换波导的芯层包括用于与光纤芯层耦合的光纤耦合端以及用于与高速可调光衰减器的硅光波导耦合的芯片耦合端；所述光纤耦合端到芯片耦合端的横截面面积递减。具有上述结构的硅光芯片利用横截面积递减的玻璃转换波导的大端(光纤耦合端)连接光纤、小端(芯片耦合端)连接硅光波导，用于桥接光纤和硅光波导，消除了二者连接点的尺寸差，避免了由于尺寸差引起的耦合损耗。

技术研发人员：梁联长,张梦若
受保护的技术使用者：四川梓冠光电科技有限公司
技术研发日：
技术公布日：2024/1/15