一种用于硅光芯片的光路耦合结构以及硅光模块

技术领域

本发明涉及光通信技术领域，具体涉及一种用于硅光芯片的光路耦合结构以及硅光模块。

背景技术

目前光通信行业进入飞速发展阶段，光模块在光通信行业中起到中枢的作用。由于光模块速率越来越高，高集成度的硅光芯片的越来越受青睐。采用硅光芯片的方案，可以给其他零件的放置提供了更多的可能性。

硅光芯片一般最少需要外置2个大功率激光器，然而硅光芯片上提供给激光器的入光耦合的光口之间的间距通常较小，如图1所示的硅光芯片的示意图，图1中上方的10根竖条就是10个光口100，相邻的光口100之间的间距只有250μm，激光器的大小远大于此间距，从而导致在布置耦合光路时，若设计直接耦合会存在元器件干涉问题。

发明内容

针对上述问题，本发明提出一种用于硅光芯片的光路耦合结构，为自由空间耦合光学零件的放置提供了可能，大幅增加了耦合空间，并且不会对耦合效率造成明显影响，简化了耦合工艺、封装工艺的难度，此外本发明还提供了一种具有该用于硅光芯片的光路耦合结构的硅光模块。

其技术方案是这样的：一种用于硅光芯片的光路耦合结构，包括平行设置在硅光芯片上的至少两个光口，每个所述光口对应设有一条耦合光路，其特征在于：

其中一个光口对应的耦合光路包括顺序设置的激光器、准直透镜、会聚透镜以及所述光口，从所述激光器发射的光束顺序经过所述准直透镜、会聚透镜进入所述光口中；

相邻的另一个光口对应的耦合光路包括顺序设置的激光器、准直透镜、会聚透镜、第一反射面、第二反射面以及所述光口，从所述激光器发射的光束顺序经过所述准直透镜、会聚透镜，然后经过所述第一反射面和所述第二反射面反射，再进入所述光口中。

进一步的，其中一个所述光口对应的耦合光路中的激光器、准直透镜、会聚透镜以及所述光口沿着直线顺序设置。

进一步的，所述第一反射面与由所述激光器、准直透镜、会聚透镜构成的光轴呈45度倾斜设置，所述第二反射面平行于所述第一反射面设置。

进一步的，所述第一反射面和所述第二反射面分别设置在两个反射棱镜上，所述反射棱镜紧贴硅光芯片的光口放置。

进一步的，相邻的两个所述光口对应的两个所述激光器在轴向上错位设置，相邻的两个所述光口对应的两个所述准直透镜在轴向上错位设置，相邻的两个所述光口对应的两个所述会聚透镜在轴向上错位设置。

进一步的，所述激光器的轴向间距约为硅光芯片的光口间距的3-5倍。

进一步的，所述耦合光路还包括隔离器，所述隔离器设置在所述准直透镜和所述会聚透镜之间，所述隔离器的中心位于所述激光器、准直透镜、会聚透镜构成的光轴上。

进一步的，所述耦合光路还包括滤波片、棱镜，所述滤波片设置在所述准直透镜和所述会聚透镜之间，所述棱镜设置在所述反射棱镜之间。

进一步的，所述激光器为DFB激光器，所述准直透镜和所述会聚透镜分别为双凸非球面透镜。

一种硅光模块，其特征在于，包括上述的一种用于硅光芯片的光路耦合结构。

本发明针对硅光芯片的相邻光口间距较小的问题，在不改变光口的间距的前提下，将具有反射面的反射棱镜紧贴于硅光芯片光口前端，通过两次反射，使得相邻的光口对应的耦合光路之间的间距扩大了数倍，从而有足够的间距去布置激光器以及耦合光路的其他光学器件，并且相邻的耦合光路上的光学器件均错位布置，譬如相邻的耦合光路中的激光器、准直透镜、会聚透镜，为透镜的放置提供了可能，增加了耦合时透镜夹具的移动空间，透镜夹具是用来夹持透镜或者真空吸住透镜，和透镜一起耦合移动，移动到最佳位置后，固定透镜，松开夹具。因为这个光模块内布置耦合光路的空间很小，而夹具通常较大，需要一定的操作空间，错位设置提供了更大的操作空间供透镜夹具移动。

附图说明

为了更清楚地说明本发明实施例的技术方案，下面将对实施例中所需要使用的附图作简单地介绍，应当理解，以下附图仅示出了本发明的某些实施例，因此不应被看作是对范围的限定，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相关的附图。

图1为一种硅光芯片的示意图；

图2为实施例中的一种用于硅光芯片的光路耦合结构的示意图；

图3为实施例中的另一种用于硅光芯片的光路耦合结构的示意图。

具体实施方式

下面将结合附图对本发明的技术方案进行清楚、完整地描述，需要说明的是，本实施例中所提供的图示仅以示意方式说明本发明的基本构想，遂图式中仅显示与本发明中有关的组件而非按照实际实施时的组件数目、形状及尺寸绘制，其实际实施时各组件的型态、数量及比例可为一种随意的改变，且其组件布局型态也可能更为复杂。

见图2，本发明的一种用于硅光芯片的光路耦合结构，包括平行设置在硅光芯片1上的相邻的第一光口21、第二光口22，每个光口对应设有一条耦合光路，

其中第一光口21的耦合光路包括顺序设置的激光器31、准直透镜41、会聚透镜51以及第一光口21，从激光器31发射的光束顺序经过准直透镜41、会聚透镜51进入第一光口21中；

与第一光口21相邻的第二光口22对应的耦合光路包括顺序设置的激光器32、准直透镜42、会聚透镜52、第一反射面6、第二反射面7以及第二光口22，第一反射面6和第二反射面7分别为两个反射棱镜的一个反射面，两个反射棱镜位于紧靠硅光芯片1设置在硅光芯片1的前侧，从激光器32发射的光束顺序经过准直透镜42、会聚透镜52，然后经过第一反射6面和第二反射面7反射，再进入第二光口22中，其中第一反射面6与由激光器32、准直透镜42、会聚透镜52构成的光轴呈45度倾斜设置，第二反射面平行7于第一反射面6设置。

在本发明的实施例中，其中第一光口21对应的耦合光路中的激光器21、准直透镜31、会聚透镜41以及第一光口21沿着直线顺序设置，在本实施例中，第一光口21对应的耦合光路中的激光器21、准直透镜31、会聚透镜41可以直接沿直线布置，而如果第二光口22对应的耦合光路的器件如果再沿直线布置则会发生光学器件的干涉，为此，第二光口22对应的耦合光路的激光器32、准直透镜42、会聚透镜52与第一光口21对应的耦合光路保持一定距离远离避免发生干涉，激光器32、准直透镜42、会聚透镜52进行沿直线的光轴布置，通过引入第一反射面6、第二反射面7，经会聚透镜52射出的光束顺序经过入第一反射面6、第二反射面7的反射，最终进入第二光口22。

本实施例将两个反射棱镜紧贴硅光芯片的光口放置，可以使激光器22发出的激光经过准直透镜32、会聚透镜42、第一反射面6、第二反射面7后进入第二光口22，通过入第二光口22的两次反射，增大了两路光的间距，从而有足够的空间布置两个激光器。

此外，在本发明的实施例中，相邻的第一光口21、第二光口22对应的两个激光器31、32在轴向上错位设置，对应的两个准直透镜31、32在轴向上错位设置，两个会聚透镜41、42在轴向上错位设置，为准直透镜、会聚透镜的放置提供了可能，增加了耦合时透镜夹具的移动空间。透镜夹具是用来夹持透镜或者真空吸住透镜，和透镜一起耦合移动，移动到最佳位置后，固定透镜，松开夹具。因为这个空间很小，透镜是1mm*1mm，厚度0.72mm，而夹具通常较大，需要一定的操作空间，错位设置提供了更大的操作空间供透镜夹具移动。

在本发明的其他实施例中，在有更多个光口的时候，也可以参照第一光口和第二光口的形式布置耦合光路。

在本发明的实施例中，激光器的轴向间距约为硅光芯片的光口间距的3-5倍。

见图3，在本发明的一个实施例中，在前述实施例的基础上，耦合光路还包括隔离器8，隔离器8设置在准直透镜和会聚透镜之间，隔离器的中心位于激光器、准直透镜、会聚透镜构成的光轴上，隔离器8作用是增加回损，防止反射光反向回到激光器。

在本发明的一个实施例中，耦合光路还包括滤波片、棱镜9，滤波片和棱镜设置在准直透镜和会聚透镜之间，滤波片其主要作用是滤除不需要的杂波干扰,得到需要的信号，棱镜9的设置可以更好的让光束经过。

在本发明的实施例中，激光器为DFB激光器，准直透镜和会聚透镜分别为双凸非球面透镜。

本发明上实施例中的用于硅光芯片的光路耦合结构，针对硅光芯片光路间距较小的问题，提出一种通过反射棱镜扩大间距、错位放置透镜的光路，使得耦合空间大幅增加，并且不会对耦合效率造成明显影响。

在本发明的实施例中，还提供了一种硅光模块，包括上述实施例中的一种用于硅光芯片的光路耦合结构。

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适当组合，形成本领域技术人员可以理解的其他实施方式。

以上结合具体实施例描述了本发明的技术原理。这些描述只是为了解释本发明的原理，而不能以任何方式解释为对本发明保护范围的限制。基于此处的解释，本领域的技术人员不需要付出创造性的劳动即可联想到本发明的其它具体实施方式，这些方式都将落入本发明的保护范围之内。