并行光纖陣列與光電子芯片耦合裝置的制造方法
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001]本實(shí)用新型屬于光通訊、并行處理計(jì)算機(jī)等領(lǐng)域中的光電子器件，特別涉及到光通訊、并行處理計(jì)算機(jī)等領(lǐng)域中，有源和無(wú)源光電子芯片輸入、輸出并行通道耦合含接口的光纖陣列組件。
【背景技術(shù)】
[0002]近年來(lái)，由于光通信和計(jì)算機(jī)領(lǐng)域中機(jī)群、網(wǎng)絡(luò)運(yùn)算系統(tǒng)的迅猛發(fā)展，通信容量激增，在此狀況下，大容量不再是唯一追求的目標(biāo)，通信的速度問(wèn)題越來(lái)越受到人們的關(guān)注，特別是在一些要求高速的系統(tǒng)中，并行光通信的需求也越來(lái)越大。在強(qiáng)大的市場(chǎng)驅(qū)動(dòng)下，用于信息領(lǐng)域中各種新型主動(dòng)器件和被動(dòng)器件大量涌現(xiàn)。用于寬帶高速領(lǐng)域的面發(fā)射激光陣列VCSEL(Vertical-Cavity Surface-Emitting Laser，垂直腔表面發(fā)射激光器)芯片、光接收PIN(光電二極管)芯片、各種用途的復(fù)用、解復(fù)用、分束器等平面波導(dǎo)芯片、微光機(jī)電開(kāi)關(guān)MEMS (微機(jī)電系統(tǒng))芯片等相繼研制成功。上述芯片要封裝制作成使用器件時(shí)，必須要有極高精度的光纖陣列組件作為芯片的輸入和輸出耦合接口，將上述芯片中的每一條光通路，和光纖陣列組件中相應(yīng)的每一條光纖嚴(yán)格準(zhǔn)確的對(duì)準(zhǔn)，才能將光信號(hào)輸入、輸出，制作成長(zhǎng)期穩(wěn)定實(shí)用器件。上述器件的封裝技術(shù)是確保器件的優(yōu)良光學(xué)特性的關(guān)鍵技術(shù)，同時(shí)，也是最耗費(fèi)人力的工序，它是器件成本中最高部分之一。特別是面發(fā)射激光陣列VCSEL芯片、光接收PIN芯片要研制成并行發(fā)射和接收模塊，需要有較高耦合效率的并行光纖陣列耦合組件。
[0003]新型的面發(fā)射激光陣列VCSEL芯片近幾年開(kāi)始大量實(shí)用化，該激光芯片中每一個(gè)象元發(fā)光直徑僅I?2um，腔長(zhǎng)約3um，它是一種閾值低、調(diào)制速率快、發(fā)散角小、圓形光斑、可與多模光纖直接耦合、無(wú)需嚴(yán)格溫控、可研制成一維和二維陣列芯片、成本低等許多優(yōu)點(diǎn)的通訊光源。目前850波長(zhǎng)VCSEL/PIN并行收發(fā)模塊已廣泛應(yīng)用于寬帶、高速數(shù)據(jù)通訊和并行處理計(jì)算機(jī)領(lǐng)域。由大規(guī)模集成光電子工藝研制而成的并行發(fā)射激光陣列VCSEL芯片，象元之間的標(biāo)準(zhǔn)間距為250um，位置精度誤差約0.2um。需要極高精度的一維光纖陣列，采用特殊的耦合結(jié)構(gòu)，才能將一維并行發(fā)射激光陣列VCSEL芯片中每一個(gè)象元發(fā)射的激光束，一對(duì)一均勻地耦合到一維光纖陣列中每一條光纖輸出。
[0004]目前，面發(fā)射激光陣列VCSEL芯片、光接收PIN芯片與光纖陣列耦合主要途徑是有兩種，一種是將一維光纖陣列端部加工成相對(duì)于光纖軸線(xiàn)45°光學(xué)平面，將加工后的一維光纖陣列的每一條纖芯與并行垂直腔面發(fā)射激光陣列芯片VCSEL每一對(duì)象或者光接收陣列探測(cè)器PIN或GaAs芯片每一象元一對(duì)一對(duì)準(zhǔn)進(jìn)行直接耦合，見(jiàn)中國(guó)專(zhuān)利03128028.5。另一種是在激光陣列和光纖陣列之間加上透鏡陣列，利用透鏡陣列的匯聚的特點(diǎn)來(lái)將激光陣列和光纖陣列分別對(duì)準(zhǔn)，這樣進(jìn)行耦合，并有較高的耦合效率。但是通過(guò)加工光纖陣列的每根光纖端面，使端面相對(duì)于光纖軸線(xiàn)45°光學(xué)平面，加工費(fèi)的成本較高，且光纖耦合對(duì)準(zhǔn)的觀(guān)察不易進(jìn)行。而通過(guò)透鏡陣列來(lái)進(jìn)行對(duì)準(zhǔn)的這種方法因?yàn)橥哥R陣列對(duì)準(zhǔn)的調(diào)整和觀(guān)察很不方便，并且設(shè)備較多比較復(fù)雜，不利于進(jìn)一步地集成。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0005]本實(shí)用新型提供一種并行光纖陣列與光電子芯片耦合裝置，本實(shí)用新型結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單，耦合性能好，可靠性高。
[0006]本實(shí)用新型所采用的技術(shù)方案是:并行光纖陣列與光電子芯片耦合裝置，包括印刷電路板、設(shè)置在印刷電路板上的光電子芯片、頭端與光電子芯片的每個(gè)象元一一對(duì)準(zhǔn)的光纖陣列模塊，光纖陣列模塊設(shè)置在基座上，基座與印刷電路板相固定。
[0007]所述的裝置，光纖陣列模塊包括蓋片、基片和光纖陣列，基片的上表面靠近光纖陣列模塊的頭端一側(cè)設(shè)有多個(gè)凹槽，凹槽內(nèi)放置光纖陣列模塊的光纖，形成光纖陣列，凹槽上蓋有蓋片O
[0008]所述的裝置，蓋片不完全覆蓋基片，使得基片的前端露出，光纖陣列的前端伸出基片的前端。
[0009]所述的裝置，基座呈凸形，基座的凸出部上表面與印刷電路板平行，凸出部上表面與基座的前端面相接處呈弧形；光纖陣列模塊的頭端設(shè)置在基座的前端面，中端設(shè)置在基座的弧形部分，尾端設(shè)置在基座的凸出部上表面。
[0010]所述的裝置，基座的兩凹端分別設(shè)有多個(gè)直深到印刷電路板的注膠孔，注膠孔內(nèi)注入瞬干膠。
[0011]所述的裝置，基座的凸出部設(shè)有凹槽，凹槽內(nèi)放置瞬干膠，光纖陣列模塊通過(guò)瞬干膠固定在基座的凹槽內(nèi)。
[0012]所述的裝置，光纖陣列中單根光纖之間的間距和每個(gè)凹槽之間的間距均為250um。
[0013]所述的裝置，光纖陣列的前端與基片前端之間的距離為0.2?0.3mm，光纖陣列的前端距離蓋片的前端距離為0.8?1.0mm。
[0014]所述的裝置，光纖陣列的前端與光電子芯片的象元間距為5?20um。
[0015]所述的裝置，凹槽通過(guò)其內(nèi)放置的無(wú)影膠與光纖相固定。
[0016]本實(shí)用新型的優(yōu)點(diǎn):本實(shí)用新型采用并行光纖切割器直接切割的高精度光纖陣列，每一條光纖間的間距為250um，定位精度可達(dá)到0.2um，其精度完全與光電子芯片(如VCSEL陣列芯片)中的每一個(gè)象元的位置精度完全匹配，所以，可以完全用于與發(fā)射激光陣列VCSEL芯片的直接耦合。同樣，光電子芯片中的并行陣列探測(cè)器PIN或GaAs芯片象元之間標(biāo)準(zhǔn)間距亦為250um，可以與直接切割的光纖陣列直接耦合或接受。本實(shí)用新型通過(guò)向基座兩邊的5?10個(gè)小孔注膠來(lái)實(shí)現(xiàn)基座與PCB電路板的固定，使得固定容易，可靠性高，它是一種極為簡(jiǎn)單而緊湊的耦合結(jié)構(gòu)。由于光纖陣列端口不需碾磨加工，只需通過(guò)并行光纖切割器直接切割，降低了成本；而且基座蓋片跟光纖陣列端口頂端處的距離的設(shè)置，使得光纖端面各個(gè)角度都能被直接觀(guān)察，保證光纖陣列與并行發(fā)射激光陣列VCSEL容易耦合和對(duì)準(zhǔn)，從而可以大大提高耦合效率，提高光電子器件的光學(xué)性能。
【附圖說(shuō)明】
[0017]圖1是本實(shí)用新型中光纖陣列帶模塊的示意圖。
[0018]圖2是本實(shí)用新型中光纖陣列帶模塊前端的主視圖。
[0019]圖3是本實(shí)用新型中光纖陣列帶模塊前端右視圖。
[0020]圖4是本實(shí)用新型中光纖陣列模塊整體仰視圖。
[0021]圖5是本實(shí)用新型的光纖耦合結(jié)構(gòu)的示意圖。
[0022]圖6是本實(shí)用新型的光纖耦合結(jié)構(gòu)的主視圖。
[0023]圖7是本實(shí)用新型的光纖耦合結(jié)構(gòu)的左視圖。
[0024]圖8是本實(shí)用新型的光纖耦合結(jié)構(gòu)的俯視圖。
[0025]圖中，1:蓋片；2:基片;3:光纖陣列；4:凹槽；5:光纖陣列模塊；6:印刷電路板；7:基座；8:光電子芯片；9:注膠孔；
[0026]11:相鄰的單根光纖之間的距離；12:光纖端面距離蓋片前端的距離；13:光纖端面距離基片前端的距