一种光组件、光交换网络以及相关设备的制作方法

本技术实施例涉及激光，尤其涉及一种光组件、光交换网络以及相关设备。

背景技术：

1、微机电系统(micro-electro-mechanical systems，mems)具有功耗低、结构相对简单、体积小、易于集成等优点在光领域得到了广泛的应用。

2、mems芯片的表面包括多个反射镜，mems芯片表面还包括驱动结构。为提升mems芯片的可靠性，预先制备陶瓷管壳，该陶瓷管壳包括用于封装mems芯片的基板，陶瓷管壳的顶面开设通光的光学窗口，mems芯片包括的反射镜与光学窗口位置对准。基板带有引脚，该引脚连接陶瓷管壳内部的驱动结构以及陶瓷管壳外部的驱动电路，驱动电路通过引脚向驱动结构加载驱动电压，驱动结构根据驱动电压驱动反射镜偏转。

3、但是，将mems芯片设置在陶瓷管壳内部进行封装，在mems芯片封装之前，例如晶圆切割、分拣取片和封测等流程中，颗粒、污染物等掉落至mems芯片中会带来良率损失以及降低mems芯片可靠性的问题。

技术实现思路

1、本技术实施例提供了一种光组件、光交换网络以及相关设备，其能够避免例如晶圆切割、分拣取片和封测等流程中颗粒、污染物等掉落至光组件中的情况，有效的提升良率以及光组件的可靠性。

2、第一方面，本技术提供了一种光组件，包括光芯片、光窗以及n个光器件，所述n为大于1的任意整数，所述n个光器件位于所述光芯片的表面，所述光窗的周边连接至所述光芯片的表面，且所述光芯片表面与所述光窗之间形成容纳空间，所述n个光器件位于所述容纳空间内，所述光芯片内包括多个驱动结构，每个所述驱动结构与一个所述光器件连接，所述驱动结构用于驱动所述光器件工作。例如，光器件为反射镜，则所述驱动结构用于驱动所述光器件工作是指驱动反射镜偏转，又如，光器件可为激光器，则所述驱动结构用于驱动所述光器件工作是指驱动激光器发光，又如，光器件可为调制器，则所述驱动结构用于驱动所述光器件工作是指调制器调制光信号，又如，光器件可为探测器，则所述驱动结构用于驱动所述光器件工作是指探测器进行电光转换。

3、采用本方面所示，光芯片的表面连接光窗，那么，n个光器件位于光窗与光芯片之间的容纳空间内部，以实现对n个光器件的物理防护，例如，防止灰尘、湿气或其他污染物直接接触光器件，而且光窗能够对n个光器件隔绝外部振动或冲击，提高光组件的可靠性和寿命。因所述光窗的周边连接至所述光芯片的表面，那么，在光组件尚未从晶圆上切割的状态下，在光芯片上直接连接光窗，那么，在对晶圆切割的过程中，光器件始终位于光窗与光芯片之间的容纳空间中，从而有效的避免在晶圆切割过程中，颗粒掉落至光器件上或光器件周围，以带来良率损失和降低可靠性的问题，而且，后续在分拣取片、封装、测试等过程中，光器件始终位于光窗与光芯片之间的容纳空间中，从而始终有效的保护光器件，以提升良率和可靠性。

4、基于第一方面，一种可选的实现方式中，所述光器件为反射镜，所述多个驱动结构包括多对梳齿结构，每对所述梳齿结构包括沿垂直于所述光芯片表面方向排列的可动梳齿及固定梳齿，所述可动梳齿与一个所述反射镜连接，所述每对梳齿结构用于驱动一个所述反射镜偏转。

5、采用本实现方式，因所述光芯片内包括多对梳齿结构，那么，沿垂直于光芯片表面的方向，n个反射镜与多对梳齿结构位置分离，即n个反射镜位于多对梳齿结构之上，那么，有效的提高了n个反射镜在光芯片表面的填充比，可在光芯片表面的单位面积内提高反射镜的数量，使得光组件匹配对数量端口有更多需求的光交换网络。而且，光组件可提高单个反射镜的尺寸，反射镜的偏转角度不受限于梳齿结构位置的限制，有效的提升了反射镜的偏转角度，反射镜的形状以及尺寸均不受限于梳齿结构位置的限制，提升了反射镜的形状以及尺寸设计的灵活性。

6、基于第一方面，一种可选的实现方式中，所述可动梳齿与所述固定梳齿之间包括用于电气隔离的埋氧层。

7、采用本实现方式，因可动梳齿以及固定梳齿之间包括埋氧层，则向可动梳齿加载的电压以及向固定梳齿加载的电压可分别独立控制，即，向可动梳齿加载的电压不会影响向固定梳齿加载的电压，同样的，向固定梳齿加载的电压不会影响向可动梳齿加载的电压，提升了将反射镜偏置至目标偏转角度的精度以及效率。

8、基于第一方面，一种可选的实现方式中，所述光组件还包括衬底，所述衬底面向所述反射镜的表面内凹以形成偏转空间，所述反射镜在所述光芯片表面的正投影，位于一个所述偏转空间在所述光芯片表面的正投影之内。

9、采用本实现方式，固定梳齿和衬底可能阻碍可动梳齿和反射镜的运动，可能会导致可动梳齿和反射镜彼此之间碰撞、可动梳齿与固定梳齿彼此之间碰撞等，导致可靠性降低，或者容易出现可动梳齿和反射镜卡死，无法驱动反射镜偏转，而本方面所示的偏转空间的存在，为可动梳齿和反射镜沿垂直于光芯片表面的方向，提供能够位移的空间，在反射镜偏转的过程中，防止碰撞或卡死的情况，提升可靠性。

10、基于第一方面，一种可选的实现方式中，所述可动梳齿包括沿平行于所述光芯片表面依次排列的多个第一梳齿，所述固定梳齿包括沿平行于所述光芯片表面依次排列的多个第二梳齿，所述第一梳齿在所述光芯片表面上的正投影，位于相邻的两个所述第二梳齿在所述光芯片表面上的正投影之间。

11、采用本实现方式，同一对梳齿结构中的多个第一梳齿与多个第二梳齿交错，那么，在驱动电压加载至该对梳齿结构的情况下，可动梳齿与固定梳齿之间能够形成电势差，该电势差能够产生静电力驱动反射镜偏转。

12、基于第一方面，一种可选的实现方式中，所述n个光器件包括下述所示的至少一项：

13、激光器、调制器、探测器。

14、采用本实现方式，光组件包括的光器件可具有多种类型，n个光器件位于光窗与光芯片之间的容纳空间内部，以实现对n个光器件的物理防护，提高光组件的可靠性和寿命。在光组件尚未从晶圆上切割的状态下，在光芯片上直接连接光窗，那么，在对晶圆切割的过程中，光器件始终位于光窗与光芯片之间的容纳空间中，从而有效的避免在晶圆切割过程中，颗粒掉落至光器件上或光器件周围，以带来良率损失和降低可靠性的问题，而且，后续在分拣取片、封装、测试等过程中，光器件始终位于光窗与光芯片之间的容纳空间中，从而始终有效的保护光器件，以提升良率和可靠性。

15、基于第一方面，一种可选的实现方式中，所述光组件还包括衬底，所述光芯片位于所述衬底的表面，所述衬底包括重分布层rdl以及多个焊盘pad，所述rdl包括m层金属层，所述m为大于或等于1的任意整数，所述驱动结构通过所述m层金属层连接一个所述pad，所述多个pad用于通过所述m层金属层向所述多个驱动结构加载多路驱动电压，所述多路驱动电压用于驱动所述n个光器件工作。

16、采用本实现方式，衬底中的rdl包括的金属层通过衬底表面的pad连接驱动模块，能够有效的缩短连接在pad与驱动模块之间的金属布线的长度，有效的减少寄生电阻和电感，避免信号的延迟和衰减。rdl中的金属层能够支持较大的电压，提升了驱动效率。rdl堆叠了多层金属层，能够在有限面积内实现超高密度互联。

17、基于第一方面，一种可选的实现方式中，所述光组件还包括基板，所述基板表面包括所述衬底以及驱动模块，所述驱动模块与所述多个pad连接，所述驱动模块用于向所述多个pad加载所述多路驱动电压。

18、采用本实现方式，光组件内集成驱动模块，减少了光组件外部连接的器件数量，降低了制造复杂度。

19、基于第一方面，一种可选的实现方式中，所述光器件为反射镜，所述多个驱动结构包括的第一对梳齿结构、第二对梳齿结构、第三对梳齿结构以及第四对梳齿结构连接同一所述反射镜，所述第一对梳齿结构用于驱动所述反射镜绕第一方向x且沿顺时针方向偏转，所述第二对梳齿结构用于驱动所述反射镜绕所述第一方向x且沿逆时针方向偏转，所述第三对梳齿结构用于驱动所述反射镜绕第二方向y且沿顺时针方向偏转，所述第四对梳齿结构用于驱动所述反射镜绕所述第二方向y且沿逆时针方向偏转，所述光芯片表面包括相交的所述第一方向x以及所述第二方向y。

20、采用本实现方式，光组件能够通过多对梳齿结构，驱动反射镜实现二维偏转，提升了反射镜偏转光信号传输方向的精度。

21、基于第一方面，一种可选的实现方式中，所述光窗顶面具有透光结构，所述透光结构用于与所述光器件之间传输光信号，所述透光结构平行于所述光芯片的表面。

22、采用本实现方式，光窗顶面的透光结构能够保证光器件与光组件之外成功进行光信号传输，保证了光器件能够成功进行工作，例如，成功进行光信号传输方向的偏转等。

23、基于第一方面，一种可选的实现方式中，所述光窗顶面具有透光结构，所述透光结构用于与所述光器件之间传输光信号，所述透光结构的延长线与所述光芯片表面之间的夹角为锐角。

24、采用本实现方式，所述透光结构相对于垂直光芯片表面的方向倾斜，有效的抑制杂散光的形成，有效的降低串扰。

25、基于第一方面，一种可选的实现方式中，所述光器件为反射镜，所述锐角的角度大于最大偏转角度，所述最大偏转角度为所述反射镜偏转的最大角度，所述最大偏转角度为所述反射镜与所述光芯片表面之间的夹角。

26、采用本实现方式，为降低串扰，需要确保通过光窗入射至反射镜的入射光，与反射光之间不处于平行状态，在透光结构的延长线与所述光芯片表面之间锐角的角度大于最大偏转角度的情况下，被反射镜反射的反射光的传输方向被光窗的透光结构强制偏移，确保反射光始终处于与入射光非平行的状态，降低了串扰。

27、基于第一方面，一种可选的实现方式中，所述光窗呈一部分球体结构。

28、采用本实现方式，所述光窗呈一部分球体结构。例如，所述光窗呈1/2球体结构，又如，所述光窗呈1/4球体结构等，在光窗呈一部分球体结构的情况下，能够对反射光的光路以及入射光的光路进行调节，以实现准直、聚焦、提高有效视场等目的。

29、基于第一方面，一种可选的实现方式中，所述光芯片的表面还包括k个光吸收模块，所述光吸收模块的位置与所述光器件的位置彼此分离，且所述光吸收模块位于所述容纳空间内，所述k为大于或等于1的任意整数，所述光吸收模块用于吸收光信号。

30、采用本实现方式，光吸收模块的主要作用是增强入射光的吸收，抑制入射光的反射，那么，光吸收模块能够有效的抑制非镜面区域所产生的杂散光，降低串扰，在光组件为mems的情况下，能够实现端口光路切换时的串扰抑制。

31、第二方面，本技术提供了一种光交换网络，包括第一端口、至少一个光组件以及第二端口，所述光组件如上述第一方面任一项所述，所述第一端口用于向所述光组件传输入射光，所述光组件偏转所述入射光的传输方向，以向所述第二端口传输反射光，所述第二端口用于输出所述反射光，有益效果的说明，请参见第一方面所示，不做赘述。

32、第三方面，本技术提供了一种光设备，包括处理器以及光组件，所述光组件如第一方面任一项所述；所述处理器用于输出第一电信号，所述光组件用于输出第一光信号，所述第一光信号为所述第一电信号经过电光转换所获得的光信号；或，所述光组件接收第二光信号，所述处理器用于接收第二电信号，所述第二电信号为所述第二光信号经过光电转换所获得的电信号。

33、第四方面，本技术提供了一种光显示设备，包括光组件以及光源，所述光组件如上述第一方面任一项所述，所述光组件接收来自所述光源的第一光信号，所述光组件用于偏转所述第一光信号的传输方向以获得第二光信号，所述第二光信号用于成像。

34、第五方面，本技术提供了一种激光雷达，包括光组件、处理器以及探测器，所述光组件如上述第一方面任一项所述，所述光组件用于出射探测光，所述探测光传输至目标对象，所述目标对象用于根据所述探测光向所述探测器反射回波光，所述探测器用于将所述回波光转换为电信号，并向所述处理器传输所述电信号，所述处理器根据所述电信号获得所述目标对象的相关信息。