CN107632340A - 一种光波导交叉单元 - Google Patents

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姜南
马峰超
吴兴松
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ZTE Corp
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Abstract

本发明公开一种光波导交叉单元，所述光波导交叉单元从上至下依次由上金属层、半固化片、上包裹层、光波导层、下包裹层、下金属层压合而成，其中，所述上金属层由相隔指定距离的若干个金属片或金属线构成，所述下金属层由相隔指定距离的若干个金属片或金属线构成，所述光波导层包括在同一平面上相互交叉的若干个光波导。本发明能够大幅提升光互连密度，增加光传输通道，同时实现器件和设备的小型化。

Description

一种光波导交叉单元
技术领域
本发明涉及光波导互连设计技术领域，尤其涉及一种光波导交叉单元。
背景技术
随着计算机***、通信***数据传输速率、频率的不断提升，传统电互连面临其发展瓶颈，主要问题有：(1)散射、反射、衰减以及信号强度随频率波动，均能使高速信号失真，导致带宽受限；(2)随着布线密度增加，线路信号很容易受到来自单板和机框的电磁干扰(Electromagnetic Interference，EMI)。
光波导互连是实现Tbit/s量级高速互连的最优解决方案，其技术实现通常是将光波导集成到PCB(Printed Circuit Board，印制电路板)中制成光电印制板(Optical-Electronic Printed Circuit Board，OE-PCB)。光波导互连取代电互连，具有明显的优势，能轻易实现并保持良好的信号完整性。光波导互连的优点包括：(1)光子不带电荷，不存在电子之间的库仑力作用，具有良好的空间相容性，因此信号通道上无电磁干扰问题，大幅减小信号串扰，实现更高的并行互连密度，减小器件和设备的尺寸；(2)***响应速率快，单通道传输速率可达Tbps量级，而且光子的单元存储密度高，其存储容量在量级。
上述内容仅用于辅助理解本发明的技术方案，并不代表承认上述内容是现有技术。
发明内容
本发明提供一种光波导交叉单元，旨在解决传统电互连方式中存在的上述问题，以提高互连密度，增加传输通道，减小器件和设备的结构尺寸。
为实现上述目的，本发明提供一种光波导交叉单元，所述光波导交叉单元从上至下依次由上金属层、半固化片、上包裹层、光波导层、下包裹层、下金属层压合而成，其中，所述上金属层由相隔指定距离的若干个金属片或金属线构成，所述下金属层由相隔指定距离的若干个金属片或金属线构成，所述光波导层包括在同一平面上相互交叉的若干个光波导。
优选地，所述光波导层中相互交叉的光波导之间的夹角为大于或等于70度且小于或等于180度。
优选地，所述上金属层及所述下金属层中的金属片或金属线的材料为铜箔。
优选地，所述光波导层中，光波导交叉走线通过蚀刻而成。
优选地，所述半固化片为FR-4半固化片。
优选地，所述上包裹层、所述下包裹层、所述光波导层均由聚合物材质构成，所述上包裹层的折射率与所述下包裹层的折射率相同，所述光波导层的折射率大于所述上包裹层的折射率。
优选地，所述光波导交叉单元为光电印制板结构。
本发明提出的光波导交叉单元，在同一光波导层中交叉走线不会产生互相干扰，也不会产生短路，且光子不带电荷，也就不存在电子之间的库仑力的作用，具有良好的空间相容性，信号通道上无电磁干扰的问题，能够大幅提升光互连密度，增加光传输通道，同时实现器件和设备的小型化。
附图说明
图1为本发明光波导交叉单元第一实施例的局部剖面结构示意图；
图2为本发明光波导交叉单元中切片局部放大俯视结构示意图；
图3为本发明光波导交叉单元第二实施例中切片全局俯视结构示意图。
本发明目的的实现、功能特点及优点将结合实施例，参照附图做进一步说明。
具体实施方式
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。
本发明提供一种光波导交叉单元，如图1所示，所述光波导交叉单元从上至下依次由上金属层1、半固化片2、上包裹层3、光波导层4、下包裹层5、下金属层6压合而成，其中，所述上金属层1由相隔指定距离的若干个金属片或金属线构成，所述下金属层6由相隔指定距离的若干个金属片或金属线构成，所述光波导层4包括在同一平面上相互交叉的若干个光波导。本实施例中的光波导由光波导芯7组成。
进一步地，所述上金属层1及所述下金属层6中的金属片或金属线的材料为铜箔。所述上金属层1和所述下金属层6的主要作用是承载电源通流及电信号传输。
进一步地，所述光波导层4中，光波导交叉走线通过蚀刻而成。
进一步地，所述半固化片2为FR-4半固化片。FR-4半固化片是一种环氧树脂和玻璃纤维由A态(液态)经加工变成B态(半固态)后的晶粒状半固化片2。
进一步地，所述上包裹层3、所述下包裹层5、所述光波导层4均由聚合物材质构成，所述上包裹层3的折射率与所述下包裹层5的折射率相同，所述光波导层4的折射率大于所述上包裹层3的折射率。由于所述上包裹层3的折射率与所述下包裹层5的折射率相同，且所述光波导层4的折射率大于所述上包裹层3的折射率，因而，所述光波导层4的折射率也大于所述下包裹层5的折射率。
进一步地，所述光波导交叉单元为光电印制板结构。其中，在光波导层4中能够传输高速率光信号，在上金属层1或者下金属层6中能够传输电信号或支撑电源。
所述光波导层4中的光波导，可以以光波导芯7表示，如图2中的光波导芯9和光波导芯10(光波导芯9和光波导芯10为光波导芯7的两个实例)，在同一平面上相互交叉而不存在干扰，能够解决单板高密的问题。
本发明提出的光波导交叉单元，在同一光波导层4中交叉走线不会产生互相干扰，也不会产生短路，且光子不带电荷，也就不存在电子之间的库仑力的作用，具有良好的空间相容性，信号通道上无电磁干扰的问题，能够大幅提升光互连密度，增加光传输通道，同时实现器件和设备的小型化。
进一步地，基于上述第一实施例提出本发明光波导交叉单元第二实施例，在本实施例中，所述光波导层4中相互交叉的光波导之间的夹角为大于或等于70度且小于或等于180度。
所述光波导层4中，相互交叉的光波导之间的夹角范围为0-180度，但光波导交叉会增加损耗，交叉角度越小则交叉损耗越大。参照图2，光波导芯9和光波导芯10均可呈方形结构，由于光波导芯9与光波导芯10是在同一光波导层4中相互交叉，即两个光波导芯在同一个平面内，且光波导交叉角度越小光波导交叉的损耗越大，因此，本实施例通过大量实验分析，选取光波导交叉角度大于或等于70度且小于或等于180度，能够使交叉损耗控制在0.07dB/cross以内，从而提供了一种低损耗且又可以提高光互连密度的优选方案。如图3所示，图3为包括多个相互交叉的光波导的光波导交叉单元的切片全局俯视结构图。
本发明提出的光波导交叉单元，在同一光波导层4中的光波导，相互交叉的夹角为大于或等于70度且小于或等于180度，构成了最优光信号交叉角度，能够提供具有最低损耗、高密度的光波导传输通道。
以上仅为本发明的优选实施例，并非因此限制本发明的专利范围，凡是利用本发明说明书及附图内容所作的等效结构或等效流程变换，或直接或间接运用在其他相关的技术领域，均同理包括在本发明的专利保护范围内。

Claims (7)

1.一种光波导交叉单元，其特征在于，所述光波导交叉单元从上至下依次由上金属层、半固化片、上包裹层、光波导层、下包裹层、下金属层压合而成，其中，所述上金属层由相隔指定距离的若干个金属片或金属线构成，所述下金属层由相隔指定距离的若干个金属片或金属线构成，所述光波导层包括在同一平面上相互交叉的若干个光波导。
2.如权利要求1所述的光波导交叉单元，其特征在于，所述光波导层中相互交叉的光波导之间的夹角为大于或等于70度且小于或等于180度。
3.如权利要求1或2所述的光波导交叉单元，其特征在于，所述上金属层及所述下金属层中的金属片或金属线的材料为铜箔。
4.如权利要求1或2所述的光波导交叉单元，其特征在于，所述光波导层中，光波导交叉走线通过蚀刻而成。
5.如权利要求1或2所述的光波导交叉单元，其特征在于，所述半固化片为FR-4半固化片。
6.如权利要求1或2所述的光波导交叉单元，其特征在于，所述上包裹层、所述下包裹层、所述光波导层均由聚合物材质构成，所述上包裹层的折射率与所述下包裹层的折射率相同，所述光波导层的折射率大于所述上包裹层的折射率。
7.如权利要求1或2所述的光波导交叉单元，其特征在于，所述光波导交叉单元为光电印制板结构。
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