CN106291810A - 一种基于平面光波导电路的光混合集成结构 - Google Patents

一种基于平面光波导电路的光混合集成结构 Download PDF

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Abstract

本发明涉及光模块技术领域，提供了一种基于平面光波导电路的光混合集成结构。其中，至少一个激光器固定在平面光波导电路的一端，平面光波导电路的另一端通过波导与光纤输出接口相耦合；监控探测器固定在平面光波导电路的另一侧或者以对称的方式固定在平面光波导电路的另两侧；平面光波导电路中的波导分别通过耦合方式连接一组激光器、监控探测器和光纤输出接口，其中，激光器发射的激光沿与之耦合的波导传递，并经由一分光器分别传输到所述监控探测器和光纤输出接口。本发明由于使用平面光波导电路，通过在各激光器所对应的波导前进方向上加分光器，使得高频线可以布得很短，从而减少了高频信号在传输中的衰减，大大提高了高频信号的质量。

Description

一种基于平面光波导电路的光混合集成结构
【技术领域】
本发明涉及光模块技术领域，特别是涉及一种基于平面光波导电路的光混合集成结构。
【背景技术】
随着数据通信特别是数据中心的急剧发展，相应地，对光模块的需求，无论从性能和成本等都有了巨大变化。高性能主要指光模块的高速化和小型化，低成本则是要求单位传输量的硬件成本必须下降。这对光模块的设计和制造提出了非常严酷的要求。目前主流的40G/100G光模块基本上还是基于棱镜，透镜，光滤波片等的自由空间耦合技术，其特点是工艺比较复杂，需要主动对光，封装成本高，更大规模的集成非常困难。
另一方面，光子集成技术，泛指有源器件(激光器，探测器，光放大器，光调制器等)和无源器件(分光/合光器，光滤波器，光复用/解复用器等)的集成，从而实现单片多功能的光器件技术。光子集成技术被视为是近期乃至将来，特别是在数据中心等短距离光互联应用中，强有力的光模块技术。然而，如何有效地将单模激光器的光耦合到平面光波导电路(Planner Lightwave Circuit，简写为：PLC)或者其他硅基光集成芯片，还是目前的一个大课题。除了耦合效率以外，如何使得工艺简单易行，可以使用自动设备来达到减低成本的效果，也同样是重要的课题。另外，如何***地根据光模块要求去优化设计光混合集成芯片，使其具有优良的高频效果，低损耗的光连接，并且简单的工艺等，也是极挑战的课题之一。
鉴于此，克服该现有技术所存在的缺陷是本技术领域亟待解决的问题。
【发明内容】
本发明要解决的技术问题是如何***地根据光模块要求去优化设计光混合集成芯片，使其具有优良的高频效果，低损耗的光连接。
本发明进一步要解决的技术问题是有效地将单模激光器的光耦合到PLC或者其他硅基光集成芯片。
本发明采用如下技术方案：
第一方面，本发明提供了一种基于平面光波导电路的光混合集成结构，所述光混合集成结构包括至少一个激光器，每一个激光器对应设置一监控探测器，具体的：
所述至少一个激光器固定在所述平面光波导电路的一端，与所述平面光波导电路中的波导耦合，所述平面光波导电路的另一端通过波导与光纤输出接口相耦合；
所述监控探测器固定在所述平面光波导电路的另一侧或者以对称的方式固定在所述平面光波导电路的另两侧；
所述平面光波导电路中的波导分别通过耦合方式连接一组激光器、监控探测器和光纤输出接口，其中，所述激光器发射的激光沿与之耦合的波导传递，并经由一分光器分别传输到所述监控探测器和光纤输出接口。
优选的，所述平面光波导电路与激光器耦合的一端内包括用于传递光信号的二氧化硅主波导，以及辅助进光的副波导；
所述副波导包括一个或者多个二氧化硅副波导，所述二氧化硅副波导与所述二氧化硅主波导按照预设中心距离设置。
优选的，所述副波导具体包括两条子副波导，其中，第一子副波导位于所述二氧化硅主波导的上侧，第二子副波导位于所述二氧化硅主波导的下侧。
优选的，所述平面光波导电路与激光器耦合的一端内包括用于传递光信号的二氧化硅主波导，以及辅助进光的副波导；
所述副波导包括氮化硅副波导，所述氮化硅副波导紧贴着二氧化硅主波导。
优选的，所述氮化硅副波导由两条子副波导组成，其中，第一子副波导位于所述二氧化硅主波导的上表面，第二子副波导位于所述二氧化硅主波导的下表面。
优选的，所述平面光波导电路与激光器耦合的一端包括用于传递光信号的二氧化硅波导，其中，所述二氧化硅波导由耦合段和传导段构成；
所述耦合段为正梯体结构或者倒梯体结构，其中，所述耦合段与所述单模有源器件相耦合的面为梯顶，所述耦合段与所述传导段连接面为梯底；
所述单模有源器件与所述平面光波导之间预设有耦合间隔空隙。
优选的，所述监控探测器固定在所述平面光波导电路上，则所述监控探测器与波导的耦合接口具体为：
在平面光波导电路上、位于固定所述监控探测器的光接收口的正下方刻蚀有一窗口，该窗口底部做成一45度斜面，所述45度斜面上镀有全反射膜。
优选的，所述平面光波导电路还包括至少一个数据探测器，所述数据探测器固定在所述平面光波导电路上，并通过波导耦合连接光纤输入接口。
优选的，所述监控探测器固定在所述平面光波导电路的另一侧，具体为：
所述监控探测器和数据探测器分别固定在所述平面光波导电路的另两侧。
优选的，所述激光器包括FP，DFB，EML或SOA中的一种或者多种。
与现有技术相比，本发明的有益效果在于：本发明由于使用平面光波导电路，通过在各激光器所对应的波导前进方向上加分光器，使得监控探测器可以放在前进光路上，直接监控前进光的功率，从而使得驱动器LDD到激光器的距离远远小于传统方法的监控探测器的背贴式，使得高频线可以布得很短，从而减少了高频信号在传输中的衰减，大大提高了高频信号的质量。
【附图说明】
图1是本发明实施例提供的一种基于平面光波导电路的光混合集成结构示意图；
图2是本发明实施例提供的一种基于平面光波导电路的光混合集成结构侧视图；
图3是本发明实施例提供的一种基于平面光波导电路的光混合集成结构示意图；
图4是本发明实施例提供的一种基于平面光波导电路的光混合集成结构侧视图；
图5是本发明实施例提供的一种基于平面光波导电路的光混合集成结构示意图；
图6是本发明实施例提供的传统结构和本发明结构的比较示意图；
图7是本发明实施例提供的一种多芯平面光波导耦合结构示意图；
图8是本发明实施例提供的由图7中C-C’截面俯视图的局部放大图；
图9是本发明实施例提供的由图7中A-A’截面俯视图的局部放大图；
图10是本发明实施例提供的图7参考图9中D-D’截面的局部放大图；
图11是本发明实施例提供的参考图9并由图7中B-B’截面图的局部放大图；
图12是本发明实施例提供的基于模拟测试得到的定位公差图；
图13是本发明实施例提供的一种基于平面光波导的耦合结构示意图；
图14是本发明实施例提供的以图13中A-A’截面俯视图的部分放大图；
图15是本发明实施例提供的图13中图14相应部分的正视图的部分放大图；
图16是本发明实施例提供的以图13中B-B’截面相对于图14的左视图的部分放大图；
图17是本发明实施例提供的以图13中A-A’截面俯视图的部分放大图；
图18是本发明实施例提供的图13中正视图的部分放大图；
图19是本发明实施例提供的以图13中B-B’截面左视图的部分放大图；
图20是本发明实施例提供的基于模拟测试得到的定位公差图；
图21是本发明实施例提供的一种基于平面光波导的耦合结构示意图；
图22是本发明实施例提供的由图21正梯体结构中A-A’截面俯视图的局部放大图；
图23是本发明实施例提供的由图21倒梯体结构中A-A’截面俯视图的局部放大图；
图24是本发明实施例提供的一种基于平面光波导电路的光混合集成结构侧视剖视图；
图25是本发明实施例提供的一种基于平面光波导电路的光混合集成结构示意图；
图26是本发明实施例提供的一种基于平面光波导电路的光混合集成结构示意图；
图27是本发明实施例提供的一种基于平面光波导电路的光混合集成结构示意图；
图28是本发明实施例提供的一种基于平面光波导电路的光混合集成结构示意图。
【具体实施方式】
为了使本发明的目的、技术方案及优点更加清楚明白，以下结合附图及实施例，对本发明进行进一步详细说明。应当理解，此处所描述的具体实施例仅仅用以解释本发明，并不用于限定本发明。
在本发明的描述中，术语“内”、“外”、“纵向”、“横向”、“上”、“下”、“顶”、“底”等指示的方位或位置关系为基于附图所示的方位或位置关系，仅是为了便于描述本发明而不是要求本发明必须以特定的方位构造和操作，因此不应当理解为对本发明的限制。
此外，下面所描述的本发明各个实施方式中所涉及到的技术特征只要彼此之间未构成冲突就可以相互组合。
实施例1:
本发明实施例1提供了一种基于平面光波导电路的光混合集成结构，如图1和图2所示为包含一个激光器和一个监控探测器的结构示意图，如图3和图4所示为包含多个激光器和监控探测器的结构示意图。所述光混合集成结构包括至少一个激光器(图3中以4个激光器为例)，每一个激光器对应设置一监控探测器(Monitor Photo Detector，简写为：MPD)，其中，单模有源器件包括但不限于法布里-珀罗激光器(Fabry-Perot，简写为：FP)、分布式反馈激光器(Distributed Feedback Laser，简写为：DFB)、电吸收调制激光器(Electlro-absorption Modulated Laser，简写为：EML)、基于半导体光放大器(semiconductor opticalamplifier，简写为：SOA)等，具体的：
所述至少一个激光器固定在所述平面光波导电路的一端，与所述平面光波导电路中的波导耦合，所述平面光波导电路的另一端通过波导与光纤输出接口相耦合；
所述监控探测器固定在所述平面光波导电路的另一侧(如图3所示)或者以对称的方式固定在所述平面光波导电路的另两侧(如图5所示，其中MPD1和MPD2分布在平面光波导电路的上侧，而MPD3和MPD4分布在平面光波导电路的下侧)；
所述平面光波导电路中的波导分别通过耦合方式连接一组激光器、监控探测器和光纤输出接口，其中，所述激光器发射的激光沿与之耦合的波导传递，并经由一分光器分别传输到所述监控探测器和光纤输出接口。
本发明实施例由于使用平面光波导电路，通过在各激光器所对应的波导前进方向上加分光器，使得监控探测器可以放在前进光路上，直接监控前进光的功率，从而使得驱动器LDD到激光器的距离远远小于传统方法的监控探测器的背贴式，使得高频线可以布得很短，从而减少了高频信号在传输中的衰减，大大提高了高频信号的质量。传统的监控探测器一般是放在激光器的背出光面，因此叫做背光监控探测器(Back-Facet Monitor，简写为：BFM)。这种结构在低速率时问题不大，但在10G特别是25G等高速率的应用时，驱动器(LaserDiode Driver，简写为：LDD)需要十分靠近激光器，但由于有背光监控探测器存在，导致激光器和驱动器LDD之间的很难高频布线。图6是传统方法和本发明方法的示意图。图中可见，本发明的驱动器LDD到激光器的距离l2远远小于传统方法的l1，使得高频线可以布得很短，从而减少了高频信号在传输中的衰减，大大提高了高频信号的质量。另一方面，在电路中MPD的信号(激光器光功率的自动功率控制用)是属于缓慢的直流信号，可以放到离驱动器LDD比较远的地方，这个安排是合理且有效的。
另外,在本发明实施例中，分别提供了如图3所示和如图6所示两种监控探测器的布局方式，对于平面光波导电路仅用于实现激光发射器的电路时，如图6所示的以对称的方式固定在所述平面光波导电路的另两侧，能够进一步减小波导交叉的个数，例如：图6中的波导交叉个数为2个，而图3中的波导交叉个数为5个。然而，对于在同一平面光波导电路上即用于实现激光发射器的电路，还用于实现借光接收器的电路时，图6的布局方式便不太合适，而优选的采用图3所示的布局方式，后续将进一步展开来描述。
由于在波导上加入分光器，本发明实施例的监控探测器直接监测前进光的部分光强(该部分光强与前进光强成正比关系)。与传统的背光监控探测器方法相比(监控效率随激光器背光到监控探测器的耦合效率而变化，一般在+/-1.5dB范围)，本发明的方法具有很好的跟随性(一般在+/-0.3dB以内)，使得激光器工作中自动功率控制(Auto PowerControl，简写为：APC)更为精确。
实施例2：
结合本发明实施例1的平面光波导电路结构，本发明还提供了一种基于激光器和平面光波导电路中波导耦合效率提高的改进方案。如图7所示，所述平面光波导电路与激光器耦合的一端内包括用于传递光信号的二氧化硅主波导，以及辅助进光的副波导；
所述副波导包括一个或者多个二氧化硅副波导，所述二氧化硅副波导与所述二氧化硅主波导按照预设中心距离设置。
本发明实施例所提出的包括一个或者多个二氧化硅副波导的平面光波导结构能够完成激光器到PLC的被动对光和直接耦合，相比较现有技术能够提高了对位容差；基于该对位容差的提高，能够进一步减轻自动化设备中对于工艺精度的要求，能够达到缩短对光和焊接时间，并进一步减少次品率，从而达到降低成本的目的。
结合本发明实施例存在一种优选的实现方案，如图8所示，所述二氧化硅主波导包括耦合段和传导段，所述耦合段为正梯体结构或者倒梯体结构，其中，所述耦合段与所述单模有源器件相耦合的面为梯顶，所述耦合段与所述传导段连接面为梯底。
结合本发明实施例，存在一种可选的方案，所述副波导具体包括两条子副波导，其中，第一子副波导位于所述二氧化硅主波导的上侧，第二子副波导位于所述二氧化硅主波导的下侧。
其中，所述中心距离用于保障所述一个或者多个二氧化硅副波导和所述二氧化硅主波导在光接受面上产生足够的耦合效应。
本发明实施例可实现方案中除了所述一字型以外，还可以口字型二氧化硅副波导的结构布局方式，本领域技术人员基于上述优选方案基础上，设计出的还有例如十字型、交叉型二氧化硅副波导的布局方式也同样属于本发明所要保护的范围内。下面将着重从一字型二氧化硅副波导阐述具体实现方式。
结合本发明实施例，存在一种优选的实现方案，如图9所示(图7中A-A’水平截面俯视图)，所述第一子副波导和第二子副波导均由正梯体结构构成；
其中梯顶和二氧化硅主波导进光口位于同一侧；梯底向光传输方向延伸，并且梯底的宽度与二氧化硅主波导的宽度相同；
其中，第一子副波导梯体和第二子副波导梯体上与所述二氧化硅主波导上下平面相邻的侧面，分别保持与所述二氧化硅主波导上下平面平行。
在可选的实现方案中，所述第一子副波导和第二子副波导可以均由倒梯体结构构成，相比较上述方案，其特征在于第一子副波导和第二子副波导沿着光传输方向，如图11所示的截面积越来越小。
结合本发明实施例，在选择的单模有源器件的中心波长为1310nm-1660nm，远场发射角X方向10°-40°，Y方向10°-45°时，本发明实施例还提供了所述主波导和副波导的一组参数，参考图9和图10具体为：
主波导进光口的宽度W主＝3.0μm，高度H主＝3.0μm；
副波导进光口的宽度W副in＝2.6μm，高度H副in＝3.0μm；
副波导梯底的宽度W副out＝3.0μm，高度H副out＝3.0μm；
副波导长度L副＝100μm，主波导和副波导的中心距离Ay＝3.6μm。
在本实施例各种实现方式中，存在一种实现方式，其中，主波导和副波导在多芯平面光波导结构中，其各自芯层内外为折射率相近的包层，其相对折射率差为0.013。所有这些尺寸需要根据应用条件(工作波长，PLC功能及工艺等条件等)优化来决定。现有技术中前端和后端同样尺寸，则其最高耦合效率仅为25％，6dB对位容差只是一个点，即激光器和PLC的焊接固定要达到极高的准确度，稍有偏差就会达不到所述6dB对位容差。图12是本实施2在单模有源器件的中心波长为1310nm，远场发射角为25°×40°的参数设置下，模拟出的耦合效率分布图。最高耦合效率为32％，6dB对位容差(如图12)为：
X方向＝+/-0.825μm；
Y方向＝+/-0.9μm。
与单一波导的方法相比，上面的结果改善了最高耦合效率，并且进一步放宽了6dB对位容差。目前商用自动邦定机的精度可以达到+/-0.5μm，本发明实施例的结果完全可以直接用自动的方式来将激光器贴装至PLC上，完成激光器到PLC的被动对光和直接耦合。而自动化设备的应用可以极大地保证工艺质量，缩短对光和焊接时间，从而达到降低成本的目的。
实施例3：
结合本发明实施例1的平面光波导电路结构，本发明还提供了一种基于激光器和平面光波导电路中波导耦合效率提高的改进方案。如图13-图16所示，所述平面光波导电路与激光器耦合的一端内包括用于传递光信号的二氧化硅主波导，以及辅助进光的副波导；
所述副波导包括氮化硅副波导，所述氮化硅副波导紧贴着二氧化硅主波导。
其中，所述氮化硅副波导可以是多种结构形式：例如其具体为矩形立方体结构、正梯体结构、倒梯体结构等等。
本实施例所提出的混合多芯波导是指在PLC的激光器接口端加上二氧化硅主波导以外的氮化硅副波导，形成混合多芯波导，目的在于改善耦合效率和对位容差。由于氮化硅波导的数值孔径NA较高，所以收光能力比二氧化硅波导强。混合多芯波导的作用相当于附加了收光更强的进光口，在经过一段过渡后所有的副波导消失，从而使得从附加进光口进入的光，通过波导平行耦合的方式汇入主波导，达到改善耦合效率和对位容差的目的。
结合本发明实施例存在一种优选的实现方案，其中，所述二氧化硅主波导由耦合段和传导段构成。
所述耦合段为正梯体结构或者倒梯体结构，其中，所述耦合段与所述单模有源器件相耦合的面为梯顶，所述耦合段与所述传导段连接面为梯底。
接下来，具体阐述其中一种可选的所述副波导结构，如图17，图18和图19所示，具体的，所述氮化硅副波导由两条子副波导组成，
所述氮化硅副波导由两条子副波导组成，其中，第一子副波导位于所述二氧化硅主波导的上表面，第二子副波导位于所述二氧化硅主波导的下表面。
结合本发明实施例，存在一种优选的实现方案，如图17所示，所述第一子副波导和第二子体副波导均由过渡部分和锥部分构成，其中过渡部分是一向光传输方向延伸的矩形立方体；其中锥体部分为底面与所述过度部分衔接，锥顶向光传输方向延伸的结构。
二氧化硅主波导进光口的宽度W主in＝3.0μm，高度H主in＝1.8μm；
二氧化硅主波导的中间过渡部分长度L主过渡＝500μm；
二氧化硅主波导后部出光口宽度W主out＝3.0μm，高度H主out＝4.0μm；
氮化硅副波导的进光口的宽度W副in＝1.8μm，高度H副in＝0.048μm；
氮化硅副波导过渡部分长度L副过渡＝400μm；
氮化硅副波导的总长度(包括过渡部分和锥形部分)L副总＝500μm；
氮化硅副波导锥顶宽度T副＝0.1μm。
主波导和副波导之间没有间隔。所有这些尺寸需要根据应用条件(工作波长，PLC功能及工艺等条件等)优化来决定。本参数的平面光波导适合与中心波长1310nm-1660nms，远场发射角X方向10°-40°，Y方向10°-45°的高斯型单模半导体激光器。现有技术中前端和后端同样尺寸，则其最高耦合效率仅为25％，6dB对位容差只是一个点，即激光器和PLC的焊接固定要达到极高的准确度，稍有偏差就会达不到所述6dB对位容差。本实施例利用中心波长1310nm，远场发射角为25°×40°的高斯型单模半导体激光器做模拟测试得到如图20所示的定位公差示意图。
通过本发明实施例3所述平面光波导结构改进够，最高耦合效率达到49.43％，6dB对位容差(图20所示)在X、Y方向上分别达到：
X方向＝+/-1.0μm；
Y方向＝+/-1.0μm。
与单一波导的方法相比，上面的结果改善了最高耦合效率，并且进一步放宽了6dB对位容差。目前商用自动绑定机的精度可以达到+/-0.5μm，本发明实施例的结果完全可以直接用自动的方式来将激光器贴装至PLC上，完成激光器到PLC的被动对光和直接耦合。而自动化设备的应用可以极大地保证工艺质量，缩短对光和焊接时间，从而达到降低成本的目的。除此以外，还可以采用类似本实施例方案，而副波导数量上采用1条、3条或者多条来实现，均属于本发明的保护范围。
实施例4：
结合本发明实施例1的平面光波导电路结构，本发明还提供了一种基于激光器和平面光波导电路中波导耦合效率提高的改进方案。如图21所示，
所述平面光波导电路与激光器耦合的一端包括用于传递光信号的二氧化硅波导，其中，所述二氧化硅波导由耦合段和传导段构成；
所述耦合段为正梯体结构或者倒梯体结构，其中，所述耦合段与所述单模有源器件相耦合的面为梯顶，所述耦合段与所述传导段连接面为梯底；如图22所示，为图21中A-A’截面的俯视图，其给出了一种正梯体结构示意图。如图23所示，为图21中A-A’截面的俯视图，其给出了一种倒梯体结构示意图。
所述单模有源器件与所述平面光波导之间预设有耦合间隔空隙d。
本发明实施例所提出的平面光波导耦合结构能够完成激光器到PLC的被动对光和直接耦合，相比较现有技术提高了对位容差；基于该对位容差的提高，能够进一步减轻自动化设备中对于工艺精度的要求，能够达到缩短对光和焊接时间，并进一步减少次品率，从而达到降低成本的目的。
为了保证本发明实施例所设计的基于平面光波导的耦合结构，能够在工业自动化设备制造过程中被更高效的完成，并且能够减少次品率，存在一种优选的实现方案，具体的：所述耦合间隔空隙d的取值为5μm-50μm，并且所述耦合间隔空隙中填充有用于折射率匹配的匹配胶(index matching gel)。所述匹配胶用于在完成折射率匹配的同时，保护光路避免受外界的侵蚀。
结合本发明实施例，由所述单模有源器件和平面光波导构成的耦合器件可以应用到各种已知的光模块中，例如：EPON光模块、GPON光模块；数据通信中的高速单信道光模块SFP、SFP+；或者用于40G，100G光传输的并行模块QSFP、QSFP28。
实施例5：
结合本发明实施例1的平面光波导电路结构，本发明还提供了一种基于监控探测器和平面光波导电路中波导耦合效率提高的改进方案。如图24所示，所述监控探测器固定在所述平面光波导电路上，则所述监控探测器与波导的耦合接口具体为：
在平面光波导电路上、位于固定所述监控探测器的光接收口的正下方刻蚀有一窗口，该窗口底部做成一45度斜面，所述45度斜面上镀有全反射膜,使得从二氧化硅波导出来的光在这里得到反射，转90度到正面入光数据探测器的光敏面。
实施例6：
结合本发明实施例1-5的平面光波导电路结构，本发明还提供了一种基于平面光波导电路的光混合集成结构，该结构由激光发射部分和激光接收部分结合而成。如图25所示，具体的，所述平面光波导电路还包括至少一个数据探测器，所述数据探测器固定在所述平面光波导电路上，并通过波导耦合连接光纤输入接口。
结合本发明实施例，在实施例中1中涉及的所述监控探测器固定在所述平面光波导电路的另一侧，在本实施例中具体实现为：
所述监控探测器和数据探测器分别固定在所述平面光波导电路的另两侧。
本发明实施例中由于加入分光器，使得一部分的前进光进入监控探测器，三个光芯片(激光器、数据探测器和监控探测器)可以分别倒装焊在PLC的不同边，使得他们与其对应的电芯片(激光器驱动芯片，跨阻放大器等)相对靠近，便于布线，同时减少串扰。另外该芯片直接由V型槽，通过无源耦合与光纤接口，不需要传统的透镜以及有源对光等工艺，在提高集成度的同时，降低了成本。
实施例7：
本实施例分别基于传统的SFP+光模块和利用本发明所提出的一种基于平面光波导电路的光混合集成结构实现的QSFP+28类光模块，阐述两者的区别和改进。
图26是使用传统的方法构成的SFP+光模块示意图。这里有源器件都被气密封装至TO(Transistor-Outline)之后，然后加工成光发射次模块(Transmit OpticalSubAssembly，简写为：TOSA)和光接收次模块(Receiver Optical SubAssembly，简写为：ROSA)，通过软板(Flex)和光模块主PCB连接。传统方法的问题是有源器件离所对应的IC(包括LDD：Laser Diode Driver，LA：Limiting Amplifier)太远，在10G，25G或者以上速率时需要很好的阻抗匹配，否则容易产生反射，造成串扰，影响信号传输质量。另外距离变长，高频电信号也容易产生衰减。
图27是使用单通道收发两用平面光波导混合集成芯片设计而成的SFP+光模块示意图。图中TX和RX是仅有陶瓷管芯(带裸纤)的适配器。根据本发明的原理，所有光芯片都被集成到平面光波导芯片上。从适配器过来的光纤被动耦合至平面光波导芯片上的V型槽中。由于相应的IC可以紧靠所对应的光芯片，该实施例的方法极大地减少了高频信号衰减及反射的可能性。并且，由于集成，光组件的体积大为缩小，为窄小的光模块内部提供了更多的散热空间。
图28是使用图25的平面光波导混合集成芯片结构，用于QSFP+28类光模块的布局示意图。平面光波导混合集成芯片上分别倒装焊上4只激光器，4只数据探测器，和4只监控探测器。该混合集成芯片放置在光模块PCB的中部，两个关联IC(驱动器阵列IC和跨阻放大器/限幅放大器阵列IC)紧凑地放在混合集成芯片旁边。同样地，该实施例的方法成功地解决了高频线的布线问题，同时由于集成减少了光组件的整体体积，为光模块提供了更多可用于其他功能(例如：散热，屏蔽等)的内部空间。
值得说明的是，上述装置和***内的模块、单元之间的信息交互、执行过程等内容，由于与本发明的处理方法实施例基于同一构思，具体内容可参见本发明方法实施例中的叙述，此处不再赘述。
本领域普通技术人员可以理解实施例的各种方法中的全部或部分步骤是可以通过程序来指令相关的硬件来完成，该程序可以存储于一计算机可读存储介质中，存储介质可以包括：只读存储器(ROM，Read Only Memory)、随机存取存储器(RAM，Random AccessMemory)、磁盘或光盘等。
以上所述仅为本发明的较佳实施例而已，并不用以限制本发明，凡在本发明的精神和原则之内所作的任何修改、等同替换和改进等，均应包含在本发明的保护范围之内。

Claims (10)

1.一种基于平面光波导电路的光混合集成结构，其特征在于，所述光混合集成结构包括至少一个激光器，每一个激光器对应设置一监控探测器，具体的：
所述至少一个激光器固定在所述平面光波导电路的一端，与所述平面光波导电路中的波导耦合，所述平面光波导电路的另一端通过波导与光纤输出接口相耦合；
所述监控探测器固定在所述平面光波导电路的另一侧或者以对称的方式固定在所述平面光波导电路的另两侧；
所述平面光波导电路中的波导分别通过耦合方式连接一组激光器、监控探测器和光纤输出接口，其中，所述激光器发射的激光沿与之耦合的波导传递，并经由一分光器分别传输到所述监控探测器和光纤输出接口。
2.根据权利要求1所述的光混合集成结构，其特征在于，所述平面光波导电路与激光器耦合的一端内包括用于传递光信号的二氧化硅主波导，以及辅助进光的副波导；
所述副波导包括一个或者多个二氧化硅副波导，所述二氧化硅副波导与所述二氧化硅主波导按照预设中心距离设置。
3.根据权利要求2所述的光混合集成结构，其特征在于，所述副波导具体包括两条子副波导，其中，第一子副波导位于所述二氧化硅主波导的上侧，第二子副波导位于所述二氧化硅主波导的下侧。
4.根据权利要求1所述的光混合集成结构，其特征在于，所述平面光波导电路与激光器耦合的一端内包括用于传递光信号的二氧化硅主波导，以及辅助进光的副波导；
所述副波导包括氮化硅副波导，所述氮化硅副波导紧贴着二氧化硅主波导。
5.根据权利要求4所述的光混合集成结构，其特征在于，
所述氮化硅副波导由两条子副波导组成，其中，第一子副波导位于所述二氧化硅主波导的上表面，第二子副波导位于所述二氧化硅主波导的下表面。
6.根据权利要求1所述的光混合集成结构，其特征在于，
所述平面光波导电路与激光器耦合的一端包括用于传递光信号的二氧化硅波导，其中，所述二氧化硅波导由耦合段和传导段构成；
所述耦合段为正梯体结构或者倒梯体结构，其中，所述耦合段与所述单模有源器件相耦合的面为梯顶，所述耦合段与所述传导段连接面为梯底；
所述单模有源器件与所述平面光波导之间预设有耦合间隔空隙。
7.根据权利要求1-6任一所述的光混合集成结构，其特征在于，所述监控探测器固定在所述平面光波导电路上，则所述监控探测器与波导的耦合接口具体为：
在平面光波导电路上、位于固定所述监控探测器的光接收口的正下方刻蚀有一窗口，该窗口底部做成一45度斜面，所述45度斜面上镀有全反射膜。
8.根据权利要求1-6任一所述的光混合集成结构，其特征在于，所述平面光波导电路还包括至少一个数据探测器，所述数据探测器固定在所述平面光波导电路上，并通过波导耦合连接光纤输入接口。
9.根据权利要求8所述的光混合集成结构，其特征在于，所述监控探测器固定在所述平面光波导电路的另一侧，具体为：
所述监控探测器和数据探测器分别固定在所述平面光波导电路的另两侧。
10.根据权利要求1-6任一所述的光混合集成结构，其特征在于，所述激光器包括FP，DFB，EML或SOA中的一种或者多种。
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