多芯光纖的制作方法
【專利說明】多芯光纖
[0001]優(yōu)先申請
[0002]本申請案根據(jù)專利法主張于2013年10月22日提交的第13189752.2號歐洲專利申請案的優(yōu)先權(quán)益，所述歐洲專利申請案的內(nèi)容為本申請案的依據(jù)且以全文引用的方式并入本文中。
技術(shù)領(lǐng)域
[0003]本發(fā)明涉及一種可耦合到光學(xué)芯片的多芯光纖。本發(fā)明進(jìn)一步針對一種光學(xué)系統(tǒng)，其中多芯光纖耦合到光學(xué)芯片。本發(fā)明還涉及一種制造多芯光纖的方法。
【背景技術(shù)】
[0004]在光電應(yīng)用中，必須提供將光學(xué)裝置的不同光學(xué)部件或不同光學(xué)裝置彼此連接的光學(xué)鏈路。多芯光纖允許在光學(xué)裝置中使用高密度光學(xué)鏈路，以連接不同光學(xué)部件或在不同光學(xué)裝置之間連接。然而，光芯的密度使得連接到光學(xué)裝置有所困難。當(dāng)連接到兩個光學(xué)部件(如VCSELS或光電二極管)時，光學(xué)部件的大小規(guī)定單獨連接的間隔。典型的部件大小為約200μπι，而光纖中的光芯之間的距離通常小于ΙΟΟμπι。這意味著在未使用額外光學(xué)部件修改多芯光纖或應(yīng)用中間步驟的情況下，多芯光纖無法用于連接這些光學(xué)部件。
[0005]據(jù)信，未來的多數(shù)光學(xué)裝置將按照硅光子技術(shù)制造。于本文使用時，“硅光子”意指使用芯片，比如具有接收光學(xué)信號的能力以及芯片中的電子功能的集成電路(1C)，如具有硅或III/V材料的芯片。硅光子具有減少空間和電源需求，同時速度增加且成本降低的優(yōu)勢。在光學(xué)芯片上的這些光子結(jié)構(gòu)仍然必須要通過光波導(dǎo)(如光纖)連接到外部裝置。然而，使用單獨的光纖(如直徑為約125μπι)進(jìn)行每個連接需要比對應(yīng)硅光子結(jié)構(gòu)(如直徑為約200nm)多得多的空間，并且因此部分抵消了小型化的效果。
[0006]應(yīng)用多芯光纖耦合到包含由硅光子技術(shù)制造的光學(xué)裝置的光學(xué)芯片有助于通過增加連接密度來保持光子結(jié)構(gòu)的高密度封裝，例如，通過布置八個普通光纖直徑的光芯。由于硅光子技術(shù)允許光學(xué)部件以非常小的規(guī)模集成，因此多芯光纖的光芯的間隔確定光學(xué)連接的距離。
[0007]這適用于邊緣耦合的光纖，其中所有光波導(dǎo)以與多芯光纖中光芯的間隔匹配的距離終止在芯片的邊緣。然而，由于結(jié)構(gòu)大小的差異相當(dāng)大，多芯光纖(例如具有兩行線性布置的光芯)經(jīng)由芯片的邊緣對光學(xué)芯片的耦合具有一定劣勢。多芯光纖的光芯具有約ΙΟμπι的直徑，而芯片上的波導(dǎo)直徑為約200nm，這就造成了失配。
[OOO8 ]由于模場限于約I OOnm，而光纖的光芯大小為約I Ομπι時，必須要進(jìn)行模場的大小轉(zhuǎn)換。這意味著從光學(xué)芯片耦合到光纖的效果很好，而反過來就不一定如此。匹配模場需要在光學(xué)芯片上具有諸多空間，這就否定了硅光子技術(shù)小型化的優(yōu)勢。
[0009]—種替代方法是使用逐漸進(jìn)入光學(xué)芯片表面的光柵耦合器，并且在不犧牲太多額外空間的情況下可調(diào)整光柵耦合器的大小以與光纖的光芯大小相匹配。然而，光纖表面到光學(xué)芯片表面的直接耦合要求光纖從表面伸出。光纖可能彎曲(如90° )，以從光學(xué)芯片向外引導(dǎo)以連接到不同的裝置，或是在彎曲180°時附接到相同光學(xué)芯片的另一部分。
[0010]需要提供一種多芯光纖，以允許可靠地耦合到光學(xué)芯片以及耦合光纖到光學(xué)芯片時的光纖空間節(jié)約布置。進(jìn)一步需要提供一種光纖系統(tǒng)，所述系統(tǒng)允許多芯光纖到光學(xué)芯片的可靠且空間節(jié)約的耦合。進(jìn)一步值得注意的是提供一種制造多芯光纖的方法，所述方法允許光纖到光學(xué)芯片的可靠且節(jié)約空間的耦合。
[0011]多芯光纖的一個實施例允許可靠地耦合到光學(xué)芯片，與此同時，本申請案中定義了一種節(jié)省空間的布置。根據(jù)多芯光纖的實施例，所述光纖包括多個分別傳輸光的光芯，所述光芯沿著多芯光纖的縱軸在多芯光纖中延伸，并且包括第一光芯和不同于所述第一光芯的至少一個第二光芯。所述多芯光纖還包括多個劈裂，所述劈裂從多芯光纖表面延伸到多芯光纖中并且包括第一劈裂和不同于所述第一劈裂的至少一個第二劈裂。所述第一劈裂包括表面，其中第一光芯結(jié)束于所述第一劈裂的表面處。所述第一劈裂的表面經(jīng)配置以偏轉(zhuǎn)在所述第一光芯中傳輸?shù)墓?，使得光在所述第一劈裂的表面處的多芯光纖外耦合。所述至少一個第二劈裂包括表面，其中所述至少一個第二光芯結(jié)束于所述至少一個第二劈裂的表面，并且其中所述至少一個第二劈裂的表面經(jīng)配置以偏轉(zhuǎn)在所述至少一個第二光芯中傳輸?shù)墓猓沟霉庠谒鲋辽僖粋€第二劈裂的表面處在多芯光纖外耦合。所述第一劈裂與所述至少一個第二劈裂沿著多芯光纖的縱軸交錯。
[0012]在權(quán)利要求11中定義一種光纖系統(tǒng)，所述系統(tǒng)使得能夠以可靠且空間節(jié)約的方式耦合多芯光纖到光學(xué)芯片。根據(jù)光纖系統(tǒng)的實施例，所述系統(tǒng)包括上述的多芯光纖，并且光學(xué)芯片包括襯底以及分別安置于所述襯底上的第一光學(xué)裝置和至少一個第二光學(xué)裝置。所述多芯光纖布置于光學(xué)芯片上方，使得多芯光纖的縱軸布置于平行于襯底的平面的平面中遠(yuǎn)達(dá)多芯光纖末端。所述多芯光纖置于所述光學(xué)芯片的上方，使得在所述多芯光纖的所述第一光芯外耦合的光在所述第一光學(xué)裝置中耦合和/或在所述第一光學(xué)裝置外耦合的光在所述多芯光纖的所述第一光芯中耦合。所述多芯光纖布置于所述光學(xué)芯片的上方，使得在所述多芯光纖的所述至少一個第二光芯外耦合的光在所述至少一個第二光學(xué)裝置中耦合和/或在所述至少一個第二光學(xué)裝置外耦合的光在所述多芯光纖的所述至少一個第二光芯中耦合。
[0013]權(quán)利要求13中定義一種制造多芯光纖的方法，所述方法允許光纖到光學(xué)芯片的可靠耦合，與此同時，所述方法允許在耦合到光學(xué)芯片時光纖的空間節(jié)約布置。根據(jù)所述方法，提供多芯光纖，其中所述光纖包含多個分別傳輸光的光芯，其中所述光芯沿著多芯光纖的縱軸在多芯光纖中延伸，并且其中所述光纖包括第一光芯和不同于所述第一光芯的至少一個第二光芯。形成多個劈裂，所述劈裂從所述多芯光纖表面延伸到所述多芯光纖中，并且包括第一劈裂和不同于所述第一劈裂的至少一個第二劈裂。所述第一劈裂包括表面，其中所述第一光芯結(jié)束于所述第一劈裂的表面處，并且其中所述第一劈裂的表面經(jīng)配置以偏轉(zhuǎn)在所述第一光芯中傳輸?shù)墓猓沟霉庠谒龅谝慌训谋砻嫣幍乃龆嘈竟饫w外耦合。所述至少一個第二劈裂包括表面，其中所述至少一個第二光芯結(jié)束于所述至少一個第二劈裂的表面，并且其中所述至少一個第二劈裂的表面經(jīng)配置以偏轉(zhuǎn)在所述至少一個第二光芯中傳輸?shù)墓?，使得光在所述至少一個第二劈裂的表面處的多芯光纖外耦合。所述第一劈裂與所述至少一個第二劈裂沿著多芯光纖縱軸的方向交錯。
[0014]本發(fā)明進(jìn)一步針對一種多芯光纖，包括:多個光芯，沿著多芯光纖的縱軸在多芯光纖中延伸并且包括第一光芯和不同于所述第一光芯的至少一個第二光芯；以及覆層，其中多個光芯嵌入在所述覆層中。所述多芯光纖進(jìn)一步包括多個劈裂，所述劈裂從多芯光纖表面延伸到多芯光纖中并且包括第一劈裂和不同于所述第一劈裂的至少一個第二劈裂。所述第一劈裂包括表面，其中第一光芯結(jié)束于所述第一劈裂的表面處。所述第一劈裂的表面經(jīng)配置以偏轉(zhuǎn)在所述第一光芯中傳輸?shù)墓?，使得光在所述多芯光纖外耦合。所述至少一個第二劈裂包括表面，其中所述至少一個第二光芯結(jié)束于所述至少一個第二劈裂的表面處，并且其中所述至少一個第二劈裂的表面經(jīng)配置以偏轉(zhuǎn)在所述至少一個第二光芯中傳輸?shù)墓?，使得光在所述多芯光纖外耦合。所述第一劈裂與所述至少一個第二劈裂沿著多芯光纖的縱軸交錯，并且覆層經(jīng)塑形而使得所述多芯光纖包括對準(zhǔn)所述多芯光纖到表面上的至少一個對準(zhǔn)結(jié)構(gòu)。
[0015]本發(fā)明進(jìn)一步針對一種多芯光纖，包括多個光芯，所述光芯沿著多芯光纖的縱軸在多芯光纖中延伸并且包括第一光芯和不同于所述第一光芯的至少一個第二光芯，其中所述第一光芯安置成第一陣列，所述第二光芯安置成第二陣列。作為說明，所述第一光芯作為第一行安置成第一線性陣列，并且所述第二光芯作為第二行安置成第二線性陣列。然而，所述第一線性陣列和第二線性陣列可能具有如非線性陣列或類似的其它布置。所述多芯光纖進(jìn)一步包括多個劈裂，所述劈裂從多芯光纖表面延伸到多芯光纖中并且包括第一劈裂和不同于所述第一劈裂的至少一個第二劈裂。所述第一劈裂包括表面，其中第一光芯結(jié)束于所述第一劈裂的表面處。所述第一劈裂的表面經(jīng)配置以偏轉(zhuǎn)在所述第一光芯中傳輸?shù)墓猓沟霉庠谒龆嘈竟饫w外耦合。所述至少一個第二劈裂包括表面，其中所述至少一個第二光芯結(jié)束于所述至少一個第二劈裂的表面處，并且其中所述至少一個第二劈裂的表面經(jīng)配置以偏轉(zhuǎn)在