CN106199854A - 光学连接模块 - Google Patents

Abstract

一种光学连接模块，包含基板、阵列波导光栅结构、光侦测器与斜面。阵列波导光栅结构是设置于基板上，且阵列波导光栅结构是用以传递光。光侦测器是设置于基板上，且光侦测器是用以侦测通过阵列波导光栅结构的光。光侦测器与阵列波导光栅结构所位于的基板是一体的。斜面是用以将阵列波导光栅结构的光转向至光侦测器。如此一来，可通过斜面将来自阵列波导光栅结构的光转向至光侦测器，故光侦测器的接收面无须垂直于阵列波导光栅结构的出光路径，使得光侦测器上的电路无须刻意地设计成从接收面转折至光侦测器的侧面，以防止电路的非共平面转折，而助于高频信号的传输。

Description

光学连接模块

技术领域

本发明是关于一种光学连接模块。

背景技术

近年来，随着光通讯领域蓬勃发展，光学连接模块也日益受到重视。一般而言，光学连接模块可包含阵列波导光栅与光侦测器。阵列波导光栅是用以接收来自光源的光，且将不同频谱的光分隔，并以不同路径传递至光侦测器。然而，由于光侦测器是面接收型元件，故光侦测器的收光面较佳是垂直于阵列波导光栅的出光路径，而难以与电路基板的主表面平行，因此，光侦测器的收光面上的电路需要转折至光侦测器的侧面上，以利导线连接光侦测器与电路基板的主表面上的元件，然而，这样的非共平面的电路转折会干扰光学连接模块的高频信号的传输。

发明内容

本发明的光学连接模块可防止非共平面的电路转折，以利高频信号的传输。

依据本发明的部分实施方式，一种光学连接模块包含基板、阵列波导光栅结构、光侦测器与斜面。阵列波导光栅结构是设置于基板上，且阵列波导光栅结构是用以传递光。光侦测器是设置于基板上，且光侦测器是用以侦测通过阵列波导光栅结构的光。光侦测器与阵列波导光栅结构所位于的基板是一体的。斜面是用以将来自阵列波导光栅结构的光转向至光侦测器。

依据本发明的部分实施方式，其中阵列波导光栅结构包含相对的入光部以及出光部，且斜面与出光部相连接。

依据本发明的部分实施方式，其中斜面是位于阵列波导光栅结构上。

依据本发明的部分实施方式，其中阵列波导光栅结构包含相对的第一表面以及第二表面，第一表面比第二表面更靠近光侦测器，斜面是连接于第一表面与第二表面之间，斜面与第一表面相接且形成一夹角。

依据本发明的部分实施方式，其中斜面与第二表面相接且形成一夹角。

依据本发明的部分实施方式，阵列波导光栅结构包含第一覆盖层、第二覆盖层与阵列波导光栅层。第一覆盖层比第二覆盖层更靠近光侦测器，亦即第二覆盖层是相对第一覆盖层远离光侦测器。阵列波导光栅层是夹抵于第一覆盖层与第二覆盖层之间，且阵列波导光栅层包含一末端部，末端部是连接第一覆盖层与第二覆盖层。斜面是位于末端部上，第一覆盖层与阵列波导光栅层定义一第一交界面，且第一交界面与斜面的夹角为锐角。

依据本发明的部分实施方式，其中第二覆盖层与阵列波导光栅层定义第二交界面，第二交界面与斜面的夹角为钝角。

依据本发明的部分实施方式，其中第一覆盖层与第二覆盖层的至少一者包含辅助斜面，辅助斜面是延伸于斜面，且辅助斜面与斜面是共面的。

依据本发明的部分实施方式，还包含一反射层，设置于斜面上。

依据本发明的部分实施方式，其中反射层包含远离斜面的一反射面，反射面是平行于斜面。

依据本发明的部分实施方式，其中基板具有一突起部以及一基底部，突起部是突起于基底部，且斜面是连接突起部与基底部，光侦测器是设置于突起部上，阵列波导光栅结构是设置于基底部上。

依据本发明的部分实施方式，还包含至少一焊垫，焊垫是夹抵于基板与阵列波导光栅结构之间。

依据本发明的部分实施方式，其中基板具有至少一卡合结构，卡合结构比阵列波导光栅结构远离光侦测器，并是用以卡合一光学被动元件。

依据本发明的部分实施方式，其中基板具有至少一卡合结构，阵列波导光栅结构是卡合于卡合结构。

于上述实施方式中，光学连接模块是利用一斜面，使得来自阵列波导光栅结构的光转向至光侦测器，故光侦测器的接收面无须垂直于阵列波导光栅结构的出光路径，使得光侦测器上的电路无须刻意地设计成从接收面转折至光侦测器的侧面，以防止电路的非共平面转折，而助于高频信号的传输。

以上所述仅是用以阐述本发明所欲解决的问题、解决问题的技术手段、及其产生的功效等等，本发明的具体细节将在下文的实施方式及相关附图中详细介绍。

附图说明

阅读以下详细叙述并搭配对应的附图，可了解本发明的多个样态。需留意的是，附图中的多个特征并未依照该业界领域的标准作法绘制实际比例。事实上，所述的特征的尺寸可以任意的增加或减少以利于讨论的清晰性。

图1为依据本发明的部分实施方式的光学连接模块的剖面示意图；

图2为依据本发明的部分实施方式的阵列波导光栅结构的放大示意图；

图3为图2的仰视图；

图4为依据本发明的部分实施方式的另一阵列波导光栅结构的放大示意图；

图5为依据本发明的部分实施方式的另一光学连接模块的剖面示意图；

图6为依据本发明的部分实施方式的另一光学连接模块的剖面示意图；

图7为依据本发明的部分实施方式的另一光学连接模块的剖面示意图。

具体实施方式

以下将以附图及详细说明清楚说明本发明的精神，任何所属技术领域中具有通常知识者在了解本发明的实施例后，当可由本发明所教示的技术，加以改变及修饰，其并不脱离本发明的精神与范围。

另外，空间相对用语，如“下”、“下方”、“低”、“上”、“上方”等，是用以方便描述一元件或特征与其他元件或特征在附图中的相对关系。除了附图中所示的方位以外，这些空间相对用语亦可用来帮助理解元件在使用或操作时的不同方位。当元件被转向其他方位(例如旋转90度或其他方位)时，本文所使用的空间相对叙述亦可帮助理解。

图1为依据本发明的部分实施方式的光学连接模块10的剖面示意图。如图1所示，光学连接模块10包含基板100、阵列波导光栅(Arrayed-WavelengthGrating；AWG)结构200、光侦测器300与斜面400。阵列波导光栅结构200是设置于基板100上，且阵列波导光栅结构200是用以传递光。光侦测器300是设置于基板100上，且光侦测器300是用以侦测通过阵列波导光栅结构200的光。斜面400是用以将阵列波导光栅结构200的光转向至光侦测器300。

于上述实施方式中，由于光学连接模块10可利用斜面400使得来自阵列波导光栅结构200的光转向至光侦测器300，故可防止光侦测器300上的电路产生非共平面的转折，而助于高频信号的传输。进一步来说，光侦测器300具有接收面310以及邻接于接收面310的侧面330。由于斜面400可将来自阵列波导光栅结构200的光转向至光侦测器300，故光侦测器300的接收面310无须垂直于阵列波导光栅结构200的出光路径，使得导线M可直接连接至接收面310上的电路，故光侦测器300上的电路(未示于图中)无须为了导线M的连接而刻意地设计成从接收面310转折至光侦测器300的侧面330，以防止光侦测器300上的电路的非共平面转折，而助于高频信号的传输。

进一步来说，于部分实施方式中，如图1所示，阵列波导光栅结构200包含相对的入光部230以及出光部240，入光部230是比出光部240更远离光侦测器300，入光部230是用以接收光，出光部240是将阵列波导光栅结构200中的光发射出去，且出光部240是连接斜面400。当出光部240发射出的光碰触到斜面400时，此光可通过斜面400反射至斜面400下方的光侦测器300，故斜面400可帮助阵列波导光栅结构200的光转向至光侦测器300。

于部分实施方式中，如图1所示，光侦测器300具有相对的接收面310与背面320。背面320是接合于基板100。接收面310是相对背面320远离基板100。至少部分的接收面310是位于斜面400正下方，如此可利于斜面400将阵列波导光栅结构200的光利用反射的方式转向至光侦测器300的接收面310。

于部分实施方式中，如图1所示，阵列波导光栅结构200与光侦测器300是位于相同的基板100，此基板100是一体成形的，故可缩短阵列波导光栅结构200与光侦测器300之间的光程距离。换句话说，阵列波导光栅结构200与光侦测器300所在的基板100是一体的，以利缩短光离开阵列波导光栅结构200至进入光侦测器300的路径长度。举例而言，基板100可为一体成形的硅基板或其他半导体基板，但本发明不以此为限。由于光侦测器300与阵列波导光栅结构200所位于的基板100是一体的，故可缩短阵列波导光栅结构200与光侦测器300之间的光程距离，以利于提升阵列波导光栅结构200与光侦测器300的光学耦合效率，故于部分实施方式中，光侦测器300与斜面400之间可无需设置额外的光学透镜来提升光学耦合效率。当然，于部分实施方式中，光侦测器300与斜面400之间亦可设有光学透镜以进一步地提升光学耦合效率。

参照图2，图2为依据本发明的部分实施方式的阵列波导光栅结构200的放大示意图。于部分实施方式中，斜面400是位于阵列波导光栅结构200上。如图2所示，斜面400是设置于阵列波导光栅结构200的出光部240之上。如此一来，可缩短阵列波导光栅结构200的光传递至斜面400的距离，借此减少光能的损失，利于提升阵列波导光栅结构200传递至光侦测器300的光学耦合效率。

于部分实施方式中，如图1及图2所示，阵列波导光栅结构200可包含相对的第一表面210以及第二表面220，第一表面210比第二表面220更靠近光侦测器300，斜面400是连接于第一表面210与第二表面220之间，且斜面400与第一表面210的夹角θ为锐角。也就是说，第一表面210与斜面400具有一夹角θ，此夹角θ小于90°。

于部分实施方式中，如图1及图2所示，第二表面220与斜面400的夹角为钝角。也就是说，第二表面220与斜面400具有一夹角此夹角大于90°。

参照图2，于部分实施方式中，阵列波导光栅结构200包含第一覆盖层250、第二覆盖层260与阵列波导光栅层270。第一覆盖层250比第二覆盖层260更靠近该光侦测器300，亦即第二覆盖层260是相对第一覆盖层250远离光侦测器300。阵列波导光栅层270是夹于第一覆盖层250与第二覆盖层260之间，且阵列波导光栅层270包含末端部272。斜面400是位于末端部272上，第一覆盖层250与阵列波导光栅层270定义第一交界面274，且第一交界面274与斜面400相接且形成一夹角。于部分实施方式中，第一覆盖层250与第二覆盖层260具有较阵列波导光栅层270低的折射率，可使得阵列波导光栅结构200的光被局限于阵列波导光栅层270，亦即光是传递于阵列波导光栅层270，而抵达末端部272。于部分实施方式中，阵列波导光栅结构200还包含上基板280。上基板280可覆盖第二覆盖层260，以保护下方的第二覆盖层260、阵列波导光栅层270以及第一覆盖层250。于部分实施方式中，如图2所示，第二覆盖层260与阵列波导光栅层270定义一第二交界面276，第二交界面276与斜面400相接且形成一夹角。

于部分实施方式中，如图2所示，第一覆盖层250与第二覆盖层260的至少一者包含一辅助斜面410，辅助斜面410是延伸于斜面400，且辅助斜面410与斜面400是共面的。换句话说，辅助斜面410是紧连于第一覆盖层250、第二覆盖层260或以上两者。如此一来，当光从阵列波导光栅层270逸散至第一覆盖层250、第二覆盖层260或以上两者时，辅助斜面410可帮助传递于第一覆盖层250、第二覆盖层260或以上两者的逸散光转向至光侦测器300。

同时参照图1及图3，图3为图2的仰视图。于部分实施方式中，如图1及图3所示，光学连接模块10还包含焊垫110，焊垫110是用以将阵列波导光栅结构200固定于基板100。具体而言，如图1及图3所示，阵列波导光栅结构200的第一表面210上具有对位点212，且基板100亦有对应第一表面210的对位点212的基板对位点112，焊垫110可接触第一表面210的对位点212与基板100的基板对位点112，使得阵列波导光栅结构200的对位点212与基板对位点112对位。如此一来，可确保阵列波导光栅结构200是位于基板100的正确位置，使得传导于阵列波导光栅结构200的光顺利传递至光侦测器300，在另一实施方式中，焊垫110的位置可与对位点212和基板对位点112的位置不同。此外，于部分实施方式中，如图3所示，阵列波导光栅结构200可包含多个光通道278，光通道278是互相分离，借此用以传递不同频带的光，在另一实施方式中，每一光通道278亦可传递约略相同频带的光。

于部分实施方式中，如图1所示，基板100具有一卡合结构120，卡合结构120比阵列波导光栅结构200更远离光侦测器300，卡合结构120是用以卡合光学被动元件500。此卡合结构120是经设计而位于基板100的特定位置，因此光学被动元件500可经由卡合结构120对准阵列波导光栅结构200的入光部230，使得光线经由光学被动元件500传递至阵列波导光栅结构200的入光部230。如此一来，可通过卡合结构120对准阵列波导光栅结构200与光学被动元件500，帮助光线顺利进入阵列波导光栅结构200，以利于提升光学连接模块10的光学耦合效率。举例而言，光学被动元件500可为光纤或透镜，但本发明不以此为限。此外，于部分实施方式中，如图1所示，光学连接模块10还包含电路板600与驱动元件700，基板100是设置于电路板600之上。驱动元件700是设置于电路板600，且驱动元件700是用以驱动光侦测器300或提供电信号予光侦测器300。驱动元件700与光侦测器300是经由导线M电性连接。于部分实施方式中，卡合结构120可为通过蚀刻制程或研磨制程而形成的凹槽结构，但本发明不以此为限。

于部分实施方式中，如图4所示，光学连接模块10还包含反射层420，反射层420是设置于斜面400上。进一步来说，反射层420是邻设于斜面400或接触斜面400。借此，来自阵列波导光栅结构200的部分光可经由斜面400反射至光侦测器300，且部分未经斜面400反射而穿透斜面400的光则可通过反射层420反射而转向至光侦测器300，借此提高阵列波导光栅结构200的光反射而转向至光侦测器300的机率。如此一来，通过斜面400与邻设于斜面400的反射层420，可提升光学连接模块10的光学耦合效率。举例而言，于部分实施方式中，反射层420可为高反射率的薄膜，例如：金、银或其他高反射率材料的薄膜，但本发明并不以此为限。

于部分实施方式中，如图4所示，反射层420包含远离斜面400的反射面422，反射面422是平行于斜面400。也就是说，反射面422与延伸的第一表面210的夹角以及斜面400与第一表面210的夹角是相等。如此一来，当来自阵列波导光栅结构200的光线分别传递至反射面422与斜面400时，由于光线抵达反射面422的入射角与光线抵达斜面400的入射角是相等，光线会以相等的角度反射而转向至光侦测器300，故可帮助增加光侦测器300所侦测的光线的强度，利于提升光学连接模块10的光学耦合效率。

图5为依据本发明的部分实施方式的另一光学连接模块10a的剖面示意图。如图5所示，本实施方式与前述实施方式的主要差异在于：基板100a可具有卡合结构130，阵列波导光栅结构200是被卡合结构130固定于基板100a，而焊垫110则可被省略。此卡合结构130是经设计而位于基板100a的特定位置，因此阵列波导光栅结构200可经由卡合结构130而对准光侦测器300与光学被动元件500，使得光线经由光学被动元件500传递至阵列波导光栅结构200的入光部230，且光线可经由阵列波导光栅结构200的出光部240而传递至光侦测器300。如此一来，可通过卡合结构130对准阵列波导光栅结构200、光学被动元件500与光侦测器300，帮助光线顺利进入阵列波导光栅结构200，且光线顺利转向至光侦测器300，以利于增加光学连接模块10a的光学耦合效率。举例而言，于部分实施方式中，卡合结构130可为通过蚀刻制程或研磨制程而形成的凸起或凹槽结构，但本发明不以此为限。虽然本图所示的实施方式可省略焊垫110，但于其他实施方式中，焊垫110与卡合结构130亦可并存。换句话说，阵列波导光栅结构200可由焊垫110与卡合结构130所固定。

图6为依据本发明的部分实施方式的另一光学连接模块10b的剖面示意图。如图6所示，本实施方式与前述实施方式的主要差异在于：基板100b具有突起部140与基底部150，突起部140是突起于基底部150，且斜面400b是位于基板100b上并连接突起部140与基底部150，光侦测器300b是设置于突起部140上，且阵列波导光栅结构200b是设置于基底部150上。也就是说，于部分实施方式中，光侦测器300b的接收面310b是位于光侦测器300的最底部，亦即接收面310b是相对背面320b接近基板100b，且接收面310b是用以侦测被斜面400b所反射的来自阵列波导光栅结构200b的光。

图7为依据本发明的部分实施方式的另一光学连接模块10c的剖面示意图。如图7所示，本实施方式与前述实施方式的主要差异在于：光侦测器300c是设置于阵列波导光栅结构200之上。具体而言，如图7所示，光侦测器300c至少部分地覆盖斜面400。光侦测器300c的接收面310c是位于光侦测器300c的最底部，亦即接收面310c是相对背面320c接近阵列波导光栅结构200及斜面400，斜面400可将阵列波导光栅结构200中的光线以反射的方式转向至光侦测器300c的接收面310c，增加阵列波导光栅结构200至光侦测器300c的光学耦合效率。如图7所示，阵列波导光栅结构200相较于图1所示的实施方式是颠倒设置的，故上基板280在本实施方式中为阵列波导光栅结构200的最接近基板100的结构，因此，于部分实施方式中，当上基板280与基板100的材质相同时(例如：两者的材质均为硅)，上基板280与基板100可利用相同制程完成。于部分实施方式中，阵列波导光栅结构200亦可省略此上基板280，而第二覆盖层260可接合于基板100。换句话说，于这样的实施方式中，可直接在基板100上形成第二覆盖层260、阵列波导光栅层270与第一覆盖层250，而形成阵列波导光栅结构200。

综上所述，本发明的光学连接模块利用一斜面，使得来自阵列波导光栅结构的光转向至光侦测器，故光侦测器的接收面无须垂直于阵列波导光栅结构的出光路径，使得光侦测器上的电路无须刻意地设计成从接收面转折至光侦测器的侧面，以防止电路的非共平面转折，而助于高频信号的传输。此外，光侦测器与阵列波导光栅结构所位于的基板是一体的，故可缩短阵列波导光栅结构与光侦测器之间的光程距离，以利于光学连接模块的光学耦合效率。

虽然本发明已以实施方式揭露如上，然其并非用以限定本发明，任何熟悉此技艺者，在不脱离本发明的精神和范围内，当可作各种的更动与润饰，因此本发明的保护范围当视所附的权利要求书所界定的范围为准。

Claims (14)

1.一种光学连接模块，其特征在于，包含：

一基板；

一阵列波导光栅结构，设置于该基板上，该阵列波导光栅结构是用以传递光；

一光侦测器，设置于该基板上，该光侦测器与该阵列波导光栅结构所位于的该基板是一体的，该光侦测器是用以侦测通过该阵列波导光栅结构的该光；以及

一斜面，用以将该阵列波导光栅结构的该光转向至该光侦测器。

2.根据权利要求1所述的光学连接模块，其特征在于，该阵列波导光栅结构包含相对的一入光部以及一出光部，该斜面与该出光部相连接。

3.根据权利要求1所述的光学连接模块，其特征在于，该斜面是位于该阵列波导光栅结构上。

4.根据权利要求3所述的光学连接模块，其特征在于，该阵列波导光栅结构包含相对的一第一表面以及一第二表面，该第一表面比该第二表面更靠近该光侦测器，该斜面是连接于该第一表面与该第二表面之间，该斜面与该第一表面的夹角为锐角。

5.根据权利要求4所述的光学连接模块，其特征在于，该斜面与该第二表面的夹角为钝角。

6.根据权利要求1所述的光学连接模块，其特征在于，该阵列波导光栅结构包含：

一第一覆盖层；

一第二覆盖层，该第一覆盖层比该第二覆盖层更靠近该光侦测器；以及

一阵列波导光栅层，夹抵于该第一覆盖层与该第二覆盖层之间，且该阵列波导光栅层包含连接该第一覆盖层与该第二覆盖层的一末端部，该斜面是位于该末端部上，该第一覆盖层与该阵列波导光栅层定义一第一交界面，该第一交界面与该斜面相接且形成一夹角。

7.根据权利要求6所述的光学连接模块，其特征在于，该第二覆盖层与该阵列波导光栅层定义一第二交界面，该第二交界面与该斜面相接且形成一夹角。

8.根据权利要求6所述的光学连接模块，其特征在于，该第一覆盖层与该第二覆盖层的至少一者包含一辅助斜面，该辅助斜面是延伸于该斜面，且该辅助斜面与该斜面是共面的。

9.根据权利要求1所述的光学连接模块，其特征在于，还包含一反射层，设置于该斜面上。

10.根据权利要求9所述的光学连接模块，其特征在于，该反射层包含远离该斜面的一反射面，该反射面是平行于该斜面。

11.根据权利要求1所述的光学连接模块，其特征在于，该基板具有一突起部以及一基底部，该突起部是突起于该基底部，且该斜面是连接该突起部与该基底部，该光侦测器是设置于该突起部上，该阵列波导光栅结构是设置于该基底部上。

12.根据权利要求1所述的光学连接模块，其特征在于，还包含至少一焊垫，该焊垫是夹抵于该基板与该阵列波导光栅结构之间。

13.根据权利要求1所述的光学连接模块，其特征在于，该基板具有至少一卡合结构，该卡合结构比该阵列波导光栅结构更远离该光侦测器，并是用以卡合一光学被动元件。

14.根据权利要求1所述的光学连接模块，其特征在于，该基板具有至少一卡合结构，该阵列波导光栅结构是卡合于该卡合结构。