硅光波导与光纤耦合技术介绍

发布网友发布时间：2024-10-01 12:15

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热心网友时间：2024-10-13 01:11

在集成光子学中，硅光波导与光纤间的高效能量传输是核心问题。特别是对于高速光模块，激光器产生的光信号如何顺畅进入其他元件如WDM或调制器，以及接收端如何将光信号转换为电信号，都依赖于光路耦合技术。随着光模块密度和速率的提升，提高耦合效率成为了制造商面临的挑战。本文将概述一些成熟的耦合方案。

首先，端面耦合，也称对接或边缘耦合，涉及光纤和波导直接接触或通过辅助材料增强耦合。其中，模斑转换器通过匹配光纤和波导的光斑尺寸，实现高效率传输。例如，平面直波导在1.55μm波长下可提供零点几dB的净损耗，但随着集成度提高，需寻找更紧凑的解决方案，如弯曲悬挂波导结构。

在倒装焊接技术（如Flip-chip）中，Takanori Shimizu等人通过集成FP光源阵列和模斑转换器，实现超过10 Tbit/s高速光互连。光子引线键合则结合高精度机器视觉和光刻技术，精确控制耦合结构，形成定制的导通线路。

针对光栅耦合，通过切趾光栅和方向性增强光栅结构，优化衍射和散射，提高耦合效率。例如，增加衬底反射器的结构可达到1.58 dB耦合效率。空间光路耦合则利用微纳光学设计，通过自由空间光束约束和超透镜阵列，实现光束聚焦和匹配波导接口。

透镜光纤和特殊收光卡槽阵列也是耦合选项，它们根据应用调整耦合效果，如在传感领域中。OCI设备凭借其分布式检测和光参量分析能力，适用于产品研发和生产测试。