CN215297763U

CN215297763U - 光栅耦合cpo硅光引擎

Info

Publication number: CN215297763U
Application number: CN202121893556.XU
Authority: CN
Inventors: 李量; 杨恒毅; 杨建民; 许詹垒; 于泽晖; 冯雯雯; 尤炎炎
Original assignee: Hengtong Rockley Technology Co Ltd
Current assignee: Suzhou Zhuoyu Photon Technology Co ltd
Priority date: 2021-08-13
Filing date: 2021-08-13
Publication date: 2021-12-24
Anticipated expiration: 2031-08-13

Abstract

本实用新型提供一种光栅耦合CPO硅光引擎，其包括：电路基板和光学单元；光学单元包括：电芯片、硅光芯片以及光学耦合组件；电芯片和硅光芯片设置于电路基板的顶面上，电芯片位于硅光芯片一端端面的一侧，并与硅光芯片信号传输；硅光芯片上设置有光栅窗口，光学耦合组件包括：耦合组件本体以及光纤；耦合组件本体的底面包括：与硅光芯片的顶面相胶接的平面以及与光栅窗口相对的倒角面，光纤自斜面延伸至外部。本实用新型将各部分进行模组化设计，光学耦合组件的底面具有与硅光芯片的顶面相胶接的平面以及与光栅窗口相对的斜面。如此，可满足封装可靠性要求，还克服了光信号传输时的反射问题。采用偏振无关型光栅，使得外置激光器无需保偏光纤。

Description

光栅耦合CPO硅光引擎

技术领域

本实用新型涉及光器件封装技术领域，尤其涉及一种光栅耦合CPO硅光引擎。

背景技术

目前，CPO硅光引擎封装普遍采用外置光源模式，其光引擎有两种光路耦合方式：

第一种是基于端面耦合，优点是耦合损耗较小，水平光纤阵列成本较低，但耦合精度要求较高。

第二种是基于光栅耦合器的垂直耦合，这种光栅耦合方式的优点是耦合精度要求不高，光栅制备工艺成熟，但是难题是如何兼顾垂直耦合端面造成的反射光影响和封装可靠性，同时外置光源经过一段光纤传输进硅光引擎会引起偏振相关损耗。

因此，针对上述问题，有必要提出进一步地解决方案。

实用新型内容

本实用新型旨在提供一种光栅耦合CPO硅光引擎，通过一种特殊设计光纤(FA，Fiber Array)结构和偏振无关型光栅，以克服现有技术中存在的不足。

为解决上述技术问题，本实用新型的技术方案是：

一种光栅耦合CPO硅光引擎，其包括：电路基板以及设置于所述电路基板上的光学单元；

所述光学单元包括：电芯片、硅光芯片以及光学耦合组件；

所述电芯片和硅光芯片设置于所述电路基板的顶面上，所述电芯片位于所述硅光芯片一端端面的一侧，并与所述硅光芯片信号传输；

所述硅光芯片另一端的顶面上还设置有光栅窗口，所述光学耦合组件包括：耦合组件本体以及光纤；所述耦合组件本体的底面包括：与所述硅光芯片的顶面相胶接的平面以及与所述光栅窗口相对的斜面，所述光纤一端延伸至所述斜面处，另一端延伸至所述耦合组件本体的外部。

作为本实用新型光栅耦合CPO硅光引擎的改进，所述电路基板的顶面开设有收容所述光学单元的凹槽。

作为本实用新型光栅耦合CPO硅光引擎的改进，所述电路基板为PCBA，所述PCBA的底面还设置有阵列弹片。

作为本实用新型光栅耦合CPO硅光引擎的改进，所述光学单元为多个，多个光学单元并排地设置于所述电路基板上。

作为本实用新型光栅耦合CPO硅光引擎的改进，所述光学单元为四个，此时按照排列方向，四个电芯片依次为Driver芯片、TIA芯片、Driver芯片以及TIA芯片。

作为本实用新型光栅耦合CPO硅光引擎的改进，所述光学单元为四个，此时按照排列方向，四个硅光芯片依次为TX芯片、RX芯片、TX芯片以及RX芯片。

作为本实用新型光栅耦合CPO硅光引擎的改进，所述TX芯片和RX芯片上的光栅窗口为通过刻蚀工艺形成的偏振无关型光栅。

作为本实用新型光栅耦合CPO硅光引擎的改进，所述斜面为所述耦合组件本体侧面与底面之间的倒角面。

作为本实用新型光栅耦合CPO硅光引擎的改进，所述斜面相对所述硅光芯片的顶面具有5-15°的倾角。

作为本实用新型光栅耦合CPO硅光引擎的改进，所述光学耦合组件通过光学匹配胶与所述硅光芯片相胶接。

与现有技术相比，本实用新型的有益效果是：本实用新型将电芯片、硅光芯片以及光学耦合组件进行模组化设计，光学耦合组件的底面具有与硅光芯片的顶面相胶接的平面以及与光栅窗口相对的斜面。如此，在满足封装要求的同时，克服了光信号传输时存在的反射问题，有利于保证光信号的有效传导；提高了FA与硅光芯片的粘接可靠性；此外，通过采用偏振无关型光栅，使得外置激光器无需保偏光纤。

附图说明

为了更清楚地说明本实用新型实施例或现有技术中的技术方案，下面将对实施例或现有技术描述中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本实用新型中记载的一些实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。

图1为本实用新型光栅耦合CPO硅光引擎一实施例的立体示意图；

图2为图1中电路基板的底面示意图；

图3为本实用新型本实用新型光栅耦合CPO硅光引擎中光学耦合组件的放大示意图。

具体实施方式

下面将结合本实用新型实施例中的附图，对本实用新型实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅仅是本实用新型一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本实用新型中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本实用新型保护的范围。

如图1所示，本实用新型一实施例提供一种光栅耦合CPO硅光引擎，其包括：电路基板10以及设置于电路基板10上的光学单元20。

如图2所示，电路基板10用于作为其他器件封装的载体。一个实施方式中，电路基板10可以为PCBA，即其上安装有电子元器件的PCB板。该PCBA板的底面还设置有阵列弹片11。该阵列弹片11可作为硅光引擎与交换机主板电信号接口，此阵列弹片11可多次重复使用，使硅光引擎的更换具备灵活性。

本实施例的光栅耦合CPO硅光引擎将电芯片、硅光芯片以及光学耦合组件进行模组化封装。

具体地，光学单元20包括：电芯片21、硅光芯片22以及光学耦合组件23。

其中，电芯片21和硅光芯片22设置于电路基板10的顶面上，电芯片21位于硅光芯片22一端端面的一侧，并与硅光芯片22通过引线键合连接，以实现电芯片21和硅光芯片22之间的信号传输。相应的，电路基板10的顶面开设有收容光学单元20的凹槽12，该凹槽12深度根据电芯片21和硅光芯片22的厚度差来决定。

根据需求，光学单元20可被设置为多个，多个光学单元20并排地设置于电路基板10上。此时，多个光学单元20可共同地置于电路基板10的一个凹槽中，或者分别置于各自的凹槽中。

当光学单元20为四个时，电芯片21以及硅光芯片22也均被设置为四个。

具体地，为了满足对光信号和电调制信号的处理需求，按照四个光学单元20的排列方向，四个电芯片21依次为Driver芯片211、TIA芯片212、Driver芯片211以及TIA芯片212。其中，Driver芯片211用于对输入的外置光信号进行调制，TIA芯片212负用于对硅光芯片(RX芯片)输出的电调制信号进行跨阻放大形成电压信号。

进一步地，为了实现对光信号的接收和发送，按照四个光学单元20的排列方向，四个硅光芯片22依次为TX芯片221、RX芯片222、TX芯片221以及RX芯片222。其中，TX芯片221用于接收外置光源信号，然后通过Driver芯片211加载调制信号，再输出调制信号。RX芯片222则用于接收调制光信号，然后转成电调制信号输入到TIA芯片212。

如图3所示，任一光单元中，硅光芯片22另一端的顶面上还设置有光栅窗口220，光学耦合组件23与该光栅窗口220直接耦合。具体地，光学耦合组件23包括：耦合组件本体231以及光纤232。

其中，TX芯片221和RX芯片222上的光栅窗口220为通过刻蚀工艺形成的偏振无关型光栅。如此，使得外置激光器无需保偏光纤232。且出入光栅的光方向支持垂直和带角度两种，只是需要光纤232的倒角面角度相对应匹配即可。

耦合组件本体231的底面包括：与硅光芯片22的顶面相胶接的平面2310以及与光栅窗口220相对的斜面2311，光纤232一端延伸至斜面2311处，另一端延伸至耦合组件本体231的外部。从而，光纤232经过弯折后，与外部的与光栅耦合器进行耦合。

如此设计是考虑到，耦合组件本体231的底面如果直接与光栅窗口220相耦合，则由于角度上不匹配会导致光信号存在反射，进而影响光信号的传导。因此，在兼顾封装要求的同时，将光学耦合组件23与光栅窗口220相对的面设计为斜面2311，则有利于实现角度的匹配，进而克服了光信号传输时存在的反射问题。

为了形成上述斜面2311，斜面2311可以为耦合组件本体231侧面与底面之间的倒角面。一个实施方式中，斜面2311相对硅光芯片22的顶面具有5-15°的倾角。优选地，斜面2311相对硅光芯片22的顶面具有10°的倾角。

光学耦合组件23通过光学匹配胶24与硅光芯片22相胶接。

综上所述，本实用新型将电芯片、硅光芯片以及光学耦合组件进行模组化设计，光学耦合组件的底面具有与硅光芯片的顶面相胶接的平面以及与光栅窗口相对的斜面。如此，在满足封装要求的同时，克服了光信号传输时存在的反射问题，有利于保证光信号的有效传导；提高了FA与硅光芯片的粘接可靠性；此外，通过采用偏振无关型光栅，使得外置激光器无需保偏光纤。

对于本领域技术人员而言，显然本实用新型不限于上述示范性实施例的细节，而且在不背离本实用新型的精神或基本特征的情况下，能够以其他的具体形式实现本实用新型。因此，无论从哪一点来看，均应将实施例看作是示范性的，而且是非限制性的，本实用新型的范围由所附权利要求而不是上述说明限定，因此旨在将落在权利要求的等同要件的含义和范围内的所有变化囊括在本实用新型内。不应将权利要求中的任何附图标记视为限制所涉及的权利要求。

此外，应当理解，虽然本说明书按照实施方式加以描述，但并非每个实施方式仅包含一个独立的技术方案，说明书的这种叙述方式仅仅是为清楚起见，本领域技术人员应当将说明书作为一个整体，各实施例中的技术方案也可以经适当组合，形成本领域技术人员可以理解的其他实施方式。

Claims

1.一种光栅耦合CPO硅光引擎，其特征在于，所述光栅耦合CPO硅光引擎包括：电路基板以及设置于所述电路基板上的光学单元；

所述光学单元包括：电芯片、硅光芯片以及光学耦合组件；

2.根据权利要求1所述的光栅耦合CPO硅光引擎，其特征在于，所述电路基板的顶面开设有收容所述光学单元的凹槽。

3.根据权利要求1或2所述的光栅耦合CPO硅光引擎，其特征在于，所述电路基板为PCBA，所述PCBA的底面还设置有阵列弹片。

4.根据权利要求1所述的光栅耦合CPO硅光引擎，其特征在于，所述光学单元为多个，多个光学单元并排地设置于所述电路基板上。

5.根据权利要求4所述的光栅耦合CPO硅光引擎，其特征在于，所述光学单元为四个，此时按照排列方向，四个电芯片依次为Driver芯片、TIA芯片、Driver芯片以及TIA芯片。

6.根据权利要求4或5所述的光栅耦合CPO硅光引擎，其特征在于，所述光学单元为四个，此时按照排列方向，四个硅光芯片依次为TX芯片、RX芯片、TX芯片以及RX芯片。

7.根据权利要求6所述的光栅耦合CPO硅光引擎，其特征在于，所述TX芯片和RX芯片上的光栅窗口为通过刻蚀工艺形成的偏振无关型光栅。

8.根据权利要求1所述的光栅耦合CPO硅光引擎，其特征在于，所述斜面为所述耦合组件本体侧面与底面之间的倒角面。

9.根据权利要求1或8所述的光栅耦合CPO硅光引擎，其特征在于，所述斜面相对所述硅光芯片的顶面具有5-15°的倾角。

10.根据权利要求1所述的光栅耦合CPO硅光引擎，其特征在于，所述光学耦合组件通过光学匹配胶与所述硅光芯片相胶接。