间的光学信号的低损耗绝热斑点大小转换。存在对应于特定SMF 103的一个脊波导117,其中对应PG109 (ECG截面113和SSC截面115)耦合在其间。相 应PG109的ECG截面113和SSC截面115提供对应SMF/RW对的SMF103与RW117之间 的光学信号的光学親合和模式转换。
[0026] 该设计具有以下优点。第一，它自然适合于多个光纤波导对接以实现低成本。第 二，能够很好控制针对垂直和横向方向两者的对准。第三，它能够使用标准技术来制作，使 得能够放宽对临界尺寸的高要求。虽然该设计已经被执行用于如下面指出的基于平面光 电子技术的光子集成电路，但是它能够容易地被适配到利用任何半导体波导的光子集成电 路。
[0027] 依据本申请的一个实施例，准备晶片101来保持SMF103,如在图2中示出的。首 先，使用标准技术在晶片101的一个表面（即，图2的顶表面121)上形成一组凹槽119(其能 够具有V形横截面)。凹槽119能够彼此平行延伸，如示出的那样。存在用于每个SMF103 的一个凹槽119。SMF103被放置到凹槽119中并且通过注入折射率匹配的凝胶(在图2中 未示出）而被机械地固定在其中。SMF103每个具有由包覆材料包围的纤芯123,该包覆材 料使用被称为全内反射的光学技术将光限制在纤芯123中。每个SMF103的包覆材料能够 被缓冲层(未示出）涂覆，该缓冲层保护包覆层和纤芯免于潮湿和物理损坏。凹槽119的深 度通过光刻(诸如，通过针对凹槽的固定的刻蚀角度)来配置，使得SMF103的纤芯123处在 晶片101的表面121之下大约lym，如在图3中最佳示出的。然后，在SMF103被定位在 凹槽119中的情况下，被支撑在凹槽119中的SMF103的部分(特别地，SMF103的支撑部 分的顶部包覆材料）通过抛光下至晶片101的表面121而被去除以限定SMF103的平坦表 面122,该平坦表面122在SMF103的相应纤芯123之上近似1ym。晶片101的表面121 也包含预定数目的金属凸块125 (例如，示出的八个）以及预定数目的对准标记127 (例如， 示出的四个)。金属凸块125优选地被设置在晶片101的表面121的外围周围，如示出的那 样。对准标记127优选地被设置在晶片101的表面121的外围周围，例如相邻表面121的四 个角落，如示出的那样。晶片101的金属凸块125被定位成接触并且接合到设置在光子1C 105的顶表面111上的对应金属凸块129,如在图1中最佳示出的。对准标记127被用来将 晶片101对准到光子1C105,使得对应金属凸块为了接合的目的而彼此接触。晶片101能 够是硅或其它合适的衬底。金属凸块125能够从铟来实现。晶片101的金属凸块125连接 到通过衬底的金属通孔（TSV，未示出），该金属通孔延伸通过晶片101到相对的背表面。晶 片101的背表面被安装到印刷电路板（PCB，未示出）。通过用于芯片外电I/O的合适的表面 安装封装技术(诸如，管脚栅格阵列或球栅格阵列封装)将TSV电耦合到PCB上的金属迹线。 其它1C能够被安装在PCB上。
[0028] 光子1C105的表面111(被描绘为图1和3的倒转配置的底表面)包含脊波导（RW) 117,该脊波导（RW) 117在光子1C105的平面中引导光学信号。存在针对每个SMF103的 一个RW117。RW117能够是被实现为光子1C105的部分的有源光电子器件(例如，激光器、 探测器或耦合器开关）或无源光学器件(例如，无源波导）的部分。光子1C105的表面111 也包含预定数目的金属凸块129(例如，示出的八个)。优选地从铟来实现金属凸块129。金 属凸块129优选地被设置在光子1C105的表面111的外围周围，如示出的那样。金属凸块 129被定位成接触并且接合到晶片101的对应金属凸块125。光子1C105的表面111也包 含对准标记(未示出），该对准标记被用来将光子1C105对准到晶片101，使得对应金属凸 块125/129为了接合的目的而彼此接触。光子1C105的金属凸块129通过用于电I/O的 通孔和/或其它金属/导体互连方案被电耦合到光子1C105的电光部件(或电部件)。
[0029] 光子1C105被倒置翻转(衬底向上）并且借助于在两个部分上的对准标记被接合 到晶片101。利用对应金属凸块125、129来执行接合，该对应的金属凸块125、129也同时 被利用来执行到光子1C105的边沿周围的凸块接合部129的电连接。这样，电连接与光连 接同时执行。更具体地，当光子1C105的金属凸块129被接合到晶片101的对应金属凸块 125时，晶片101的TSV和背侧封装技术被电耦合到光子1C105的电光部件(或电部件）以 利用光子1C的电光部件(或电部件）通过PCB的金属迹线提供电I/O。
[0030] 在光子1C105被接合到晶片101的情况下，每个相应PG109的ECG截面113的 底表面对接到对应SMF103的经抛光的表面122,并且提供到SMF103的渐逝波耦合。具 体地，通过SMF103的纤芯123 (其被设置在SMF102的经抛光的表面122下面)与PG109 的ECG截面113 (其被定位在SMF103的纤芯123上面)之间的渐逝耦合将每个SMF103中 的光学信号耦合到对应PG109的ECG截面113中（或反之亦然)，如在图3中最佳示出的。 渐逝耦合是下述过程：通过该过程，电磁波借助于渐逝、指数衰减的电磁场从一个介质被传 输到另一个介质。这样的渐逝耦合能够以BeamPROP(基于BPM方法的商业3D光子模拟工 具）来检查。发现的是，为了最大的功率传递效率，ECG截面113的材料的折射率（以及SSC 截面115的材料的折射率)应当与SMF103的纤芯123的材料的折射率相同。因此，在SMF 103的纤芯从3102来实现的情况下，则SiO2能够被用来形成光子1C105的对应ECG截面 113 和SSC截面 115。
[0031] 在一个实施例中，ECG截面113的横截面能够是正方形形状，如在图6中示出的那 样，其中边沿长度Wi被确定为大约6ym以在980nm的波长处获得在大小上可与标准SMF相 比的模式。对于其中如在图3中示出的ECG截面113与SMF103的纤芯123之间的间隔G 是1ym的情况，ECG截面113的长度L0能够是大约550ym。该配置能够最大化PG109的 ECG截面113与SMF103之间的功率传递，如从图4是明显的。ECG截面113的长度L0 (在 该示例中，大约550ym)也被选择以建立ECG截面113中的稳定传播模式。从SMF103传 递到ECG截面113的光学功率效率峰值为87%，其对应于大约0. 6dB的损耗。这样的损耗 能够归因于经抛光去掉以提供SMF103的对接表面122的SMF103的部分。耦合到ECG截 面113中（或反之亦然）的光学模式具有匹配大约5ym的SMF103的模式场直径（MFD)的 MFD〇
[0032] 光学信号耦合到其中（或反之亦然）的光子1C105的脊波导117的示范性实施例 以横截面被示出在图5A中。具有大约3. 356的有效折射率的RW117的基本（TE)模式的 轮廓被示出在图5B中。因为该模式的大小小于ECG截面113中的模式的大小，所以需要 SSC截面115来执行光子1C105的RW117的较小MFD与ECG截面113的MFD(例如，大约 5ym)之间的绝热斑点大小转换。
[0033] 适合于980nm的SSC截面115的示范性配置被示出在图6中，并且使用BeamPROP 来表征以确定其最小长度。它也能够通过在光子1C105的顶表面111上沉积和