具体实施方式

为使本发明实施例的目的、技术方案和优点更加清楚，下面将结合本发明实施例中的附图，对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有作出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本发明保护的范围。

在本发明实施例中使用的术语是仅仅出于描述特定实施例的目的，而非旨在限制本发明。在本发明实施例和所附权利要求书中所使用的单数形式的“一种”、“所述”和“该”也旨在包括多数形式，除非上下文清楚地表示其他含义，“多种”一般包含至少两种，但是不排除包含至少一种的情况。

应当理解，本文中使用的术语“和/或”仅仅是一种描述关联对象的关联关系，表示可以存在三种关系，例如，A和/或B，可以表示：单独存在A，同时存在A和B，单独存在B这三种情况。另外，本文中字符“/”，一般表示前后关联对象是一种“或”的关系。

取决于语境，如在此所使用的词语“如果”、“若”可以被解释成为“在……时”或“当……时”或“响应于确定”或“响应于识别”。类似地，取决于语境，短语“如果确定”或“如果识别(陈述的条件或事件)”可以被解释成为“当确定时”或“响应于确定”或“当识别(陈述的条件或事件)时”或“响应于识别(陈述的条件或事件)”。

还需要说明的是，术语“包括”、“包含”或者其任何其他变体意在涵盖非排他性的包含，从而使得包括一系列要素的商品或者系统不仅包括那些要素，而且还包括没有明确列出的其他要素，或者是还包括为这种商品或者系统所固有的要素。在没有更多限制的情况下，由语句“包括一个……”限定的要素，并不排除在包括所述要素的商品或者系统中还存在另外的相同要素。

术语“连接”，在没有特别限定的情况下，可以包括直接连接、间接连接。

下面结合附图对本发明的一些实施方式作详细说明。在各实施例之间不冲突的情况下，下述的实施例及实施例中的特征可以相互组合。另外，下述的各方法实施例中的步骤时序仅为一种举例，而非严格限定。

图1为本发明实施例提供的一种光学结构的示意图。如图1所示，该结构包括：第一光耦合结构和第二光耦合结构。

其中，第一光耦合结构包括第一光传输结构11，以及与第一光传输结构11连接的第一耦合端口12、第二耦合端口13。第二光耦合结构包括第二光传输结构21，以及与第二光传输结构21连接的第三耦合端口22、光电转换结构23。

可选地，光学结构中的各耦合端口可以包括光栅耦合器，各光传输结构可以包括如光波导等的导光介质。可选地，光电转换结构23可以包括光检测器。可选地，如图1所示的光学结构可以集成于PIC芯片中。

其中，光学结构中各结构的作用可以进行以下说明：

第一光耦合结构中的第一耦合端12口用于输入光信号，即对光信号进行耦合。第一光传输结构11用于将输入至第一耦合端口12的光信号传输至第二耦合端口13，并由第二耦合端口13输出光信号。

可选地，还可以使用外接于光学结构的检测设备检测第二耦合端口13输出的光信号的信号强度。若光信号的信号强度大于或等于预设阈值，则第一耦合端口12和第二耦合端口13的光耦合精准度较高。反之，光耦合精准度较小。

可选地，在实际中，光信号也可以从第一光耦合结构包含的第二耦合端口13输入，再从第一耦合端口12输出，此时，根据输出光信号的信号强度能够确定第一耦合端口12、第二耦合端口13的光耦合精准度，可用于有源对准。

第二光耦合结构中的第三耦合端22口用于输入光信号，第二光传输结构21用于传输第三耦合端口22输入的光信号。光电转换结构23用于检测第二光传输结构21输出的光信号的信号强度。若检测到光信号的信号强度大于或等于预设阈值，表明光信号大部分都被耦合进第三耦合端口22中，第三耦合端口22的光耦合效果较好，即第三耦合端口22的光耦合精度准较高。否则，表明第三耦合端口22的光耦合精准度较低。

可选地，对于输入耦合端口的光信号，其可以由激光光源或其他光信号产生装置输出。则可选地，光信号的输入方式即提供方式可以包括：激光光源产生的光信号可以直接输入耦合端口，也可以借助棱镜对激光信号进行反射，以使光信号输入耦合端口。光信号也可以借助光纤阵列输入耦合端口等。

在实际中，可选地，对于不同的光耦合结构，其包含的耦合端口通常与相应的光信号输入方式更匹配。比如，基于图1所示的光学结构，第一光耦合结构中的第一耦合端口12可以借助光纤阵列实现光信号的输入。具体地，第一耦合端口12和第二耦合端口13可以分别与光纤阵列中不同的光纤连接，则在与第一耦合端口12连接的光纤中传输的光信号，会从第一耦合端口12输入，之后再通过第一光传输结构11、第二耦合端口13以及与第二耦合端口13连接的光纤输出。

又比如，第二光耦合结构中的第三耦合端口22，其可以直接输入激光光源产生的光信号，或者借助棱镜输入光信号。此种情况下，还可以通过不断调整光源的位置，以使光源和第三耦合端口22对准，保证第三耦合端口22的光耦合精准度，可用于有源对准。

除上述方式外，可选地，第一耦合端口12也可以借助光源和棱镜输入光信号。第三耦合端口22也可以借助光纤阵列输入光信号，由此，第三耦合端口22既可用于晶圆级测试时光纤的耦合对准，又可适用于激光等光源的耦合对准，即第三耦合端口22可用于与光纤耦合，也可用于与光源耦合。上述耦合端口和光信号输入方式之间的关系只是一种示意，并发明并不对此进行限定。

本实施例中的光学结构，包括两种结构不同的光耦合结构，即第一光耦合结构和第二光耦合结构。具体地，第一光耦合结构包括第一光传输结构11，以及与第一光传输结构11连接的第一耦合端口12、第二耦合端口13。第二光耦合结构包括第二光传输结构21，以及与第二光传输结构21连接的第三耦合端口22、光电转换结构23。上述的光学结构中，不同的光耦合结构适用于不同的光信号输入方式，因此，在使用不同的方式提供光信号时，使用上述的光学结构均能够实现光信号的耦合。

上述实施例公开了可以借助光纤阵列将光信号输入第一耦合端口12。结合图2a，光信号在第一光耦合结构中的传输过程可以描述为：光信号从光纤阵列中光纤1的A端传输至B端，再输入至第一耦合端口12。之后，光信号沿第一光传输结构11传输至第二耦合端口13，最终从与第二耦合端口13连接的光纤阵列中的光纤2的A端输出。由于第一耦合端口12和第二耦合端口13可以平行设置于PIC芯片上，因此，图2a中并未示出第二耦合端口13以及与第二耦合端口13连接的光纤阵列。

示例性地，光纤阵列中的光纤可以是4根、8根、22根、16根、32根等，相邻光纤的距离可以是127微米。

另外，在实际中，对于处于生产阶段的PIC芯片，对从第一耦合端口12输入，从第二耦合端口13输出的光信号的信号强度进行检测，能够实现对晶圆上各PIC芯片质量的检测。

上述实施例中还公开可以利用光源和棱镜将光信号输入第三耦合端口22，此过程可以结合图2b理解。但需要说明的有，图2b中所示的第三耦合端口22、光源以及棱镜之间的位置关系只是一种示例，本发明并不对三者之间的位置关系进行限定，只要光源产生的光信号经棱镜反射后能够以预设角度范围入射到第三耦合端口22即可。

另外，在实际中，对于封装完成并投入使用的PIC芯片，可以使用第三耦合端口22进行光信号耦合。为保证光耦合的精准度，还可以通过不断调整光源的位置，以使光源和第三耦合端口22对准，实现有源对准。

可选地，如图1所示的光学结构，第一光耦合结构包含的第一耦合端口12和第二耦合端口13分别可以设置于第一光传输结构11的两端。第二光耦合结构中的第三耦合端口22位于第二光传输结构21的第一端，光电转换结构23位于第二光传输结构21的第二端。并且图1所示的光学结构中只示出了一个第一光耦合结构以及一个第二光耦合结构。在实际中，第一光耦合结构、第二光耦合结构均可以是多个，可以如图3所示。

图1所示的光学结构中的第二光传输结构21具体可以包括第一子结构211和第二子结构212(以用虚线标注)。其中，第一子结构211与光电转换结构23连接。可选地，在图1中，第二光传输结构21呈Y字形。可选地，如图4所示，第二光传输结构21也可以呈V字形。

其中，第一子结构211用于传输光信号的第一分光信号。光电转换结构23用于检测此第一分光信号的信号强度，信号强度能够反映第三耦合端口22的光耦合精准度。当图1所示的光学结构集成到PIC芯片上时，第二子结构212可以与PIC芯片中的其他结构连接(其他结构并未在图1中示出)例如光调制器、光分束器等等，第二子结构212用于传输光信号的第二分光信号至PIC芯片上的其他结构，以保证PIC芯片的正常工作。

可选地，还可以利用与第三耦合端22口连接的功率分配器对光信号进行分光处理，以得到上述的第一分光信号和第二分光信号。可选地，功率分配器可以是波导分束器(waveguide optical splitter)或自由空间分束器(free-space beam splitter)等。

在实际中，第一分光信号和第二分光信号之间的功率比也可以根据实际情况设定。并且由于第二分光信号用以保证PIC芯片的正常工作，因此，通常设置第二分光信号的功率大于第一分光信号的功率，示例性地，第一分光信号具有光信号5％～15％的功率，第二分光信号具有光信号其余的功率，即85％～95％的功率。更具体地，第一分光信号比如可以具有光信号15％的功率，第二分光信号可以具有光信号85％的功率。

本实施例中，对于封装完成并实际应用的光学结构来说，可以借助第二光耦合结构实现光耦合，并且由于第二光耦合结构中的第二光传输结构21包含的第一子结构211和第二子结构212，因此，第二光耦合结构可以用于光的耦合、有源对准，也可以用于将光传输至其它器件或光学结构。

根据图3和图5所示的实施例，光信号可以借助光源和棱镜输入第三耦合端口22，并且可选地，光源可以与第三耦合端口22一一对应，即二者数量相等。由于光源或光源组件本身具有一定体积或其它原因，由光源提供的光信号可能无法实现由光纤提供的光信号所具有的较近距离，故相邻的光信号之间会具有一定距离。

如图3所示，示例性地，光学结构可以包括多个第二光耦合结构，多个第二光耦合结构具体可以包括第二光耦合结构一、第二光耦合结构二。其中，第二光耦合结构一、第二光耦合结构二各自包含的第三耦合端22口之间的距离等于预设距离。第二光耦合结构与光源一一对应，也即是第三光耦合端口22与光源一一对应，则上述预设距离实际为第三耦合端口22对应的光源的距离。其中，光源的距离定义为光源输出的光线(光信号)之间的距离。

基于上述的距离关系，可以保证第二光耦合结构中的第三耦合端口22能够和与自身对应的光源对准。在图5中，PIC芯片上的第三耦合端口22位于棱镜下方，即被棱镜遮挡，则图5中光源与棱镜之间的位置关系也可以认为是第三耦合端口22与光源之间的位置关系。

本实施例中，光信号可以借助光源和棱镜分别输入多个光学结构各自包含的第三耦合端口22中，此时，多个第三耦合端口22之间的距离为此多个第三耦合端口22各自对应的光源之间的距离，从而使第三耦合端口22与自身对应的光源对准。

可选地，基于图1、图3或图4所示的光学结构，光信号还可以借助光纤阵列输入第一光耦合结构中的第一耦合端口12和/或第二耦合端口13。此时，由于光信号的输入不直接使用到光源，因此，第一光耦合结构中的两个耦合端口之间距离的设置可以不被光源所限制，设置较为灵活。但由于光纤阵列中各光纤之间的间距通常较近，因此，第一光耦合结构中的第一耦合端口12和第二耦合端13口之间距离通常也较小。

综合上述各图所示的实施例，光学结构中耦合端口之间位置关系的设置可以与光信号输入耦合端口的方式有关。

对于多个第二光耦合结构各自包含的第三耦合端口22，若光信号由光源产生，并借助棱镜输入至第三耦合端口22，则多个第三耦合端口22之间距离设置的需要考虑光源之间的距离，比如多个第二光耦合结构各自包含的第三耦合端口22之间的距离等于第三耦合端口22各自对应的光源的距离。

若光信号借助光纤阵列输入至第三耦合端口22，则由于光纤阵列中光纤之间的距离较为紧密，因此，相邻第三耦合端口22之间的距离也可以设置较小。

对于同一个第一光耦合结构中的第一耦合端口12和/或第二耦合端口13，若光信号借助光纤阵列输入至第一耦合端口12和/或第二耦合端口13，则第一耦合端口12和第二耦合端口13之间距离的设置较为灵活，但考虑到光纤阵列中光纤之间的距离，通常设置二者之间的距离较小。

图6为本发明实施例提供的一种光耦合方法的流程图，本发明实施例提供的该光耦合方法可以借助图1～图5所示实施例中提供的光学结构实现。该光学结构包括第一光耦合结构和第二光耦合结构；第一光耦合结构包括第一光传输结构11，以及与第一光传输结构11连接的第一耦合端口12、第二耦合端口13；第二光耦合结构包括第二光传输结构21，以及与第二光传输结构21连接的第三耦合端口22、光电转换结构23。光耦合方法不限于图6，示例性地，光耦合方法具体可以包括如下步骤S101-S103：

S101,第一耦合端口输入光信号；

S102,第一光传输结构传输光信号至第二耦合端口；

S103,第二耦合端口输出光信号。

和/或光耦合方法还可以包括如下步骤S104-S106：

S104，第三耦合端口输入光信号；

S105，第二光传输结构传输光信号；

S106，光电转换结构检测第二光传输结构输出的光信号的信号强度。

需要说明的有，在实际中，第一光耦合结构和第二光耦合结构可以同时或不同时进行光信号耦合，因此，上述各步骤之间并没有严格的时序限制。

基于图1～图5所示的实施例，第一光耦合结构进行光耦合的过程可以描述为：光信号输入第一耦合端口12，再通过第一光传输结构11将光信号传输至第二耦合端口13，并最终由第二耦合端口13输出。可选地，还可以通过外接检测设备对第二耦合端口13输出光信号的信号强度进行检测，从而确定第一耦合端口12和第二耦合端口13的光耦合精准度。

第二光耦合结构进行光耦合的过程可以描述为：光信号输入第三耦合端口22，并由第二光传输结构21传输光信号，光电转换结构23检测第二光传输结构21输出的光信号的信号强度。

可选地，在光学结构中，第一光耦合结构和第二光耦合结构的数量均可以是至少一个，如图1或图3所示实施例所示。

可选地，光学结构中的第一耦合端口12、第二耦合端口13和第三耦合端口22包括光栅耦合器，第一光传输结构11和第二光传输结构21包括导光介质。

可选地，第二光耦合结构中的第二光传输结构21具体又包括第一子结构211和第二子结构212。其中，第一子结构211用于传输光信号的第一分光信号，第二子结构212用于传输光信号的第二分光信号。可选地，第二光耦合结构中的第三耦合端口22还可以连接有功率分配器，用于对光信号进行分光处理，以得到上述的第一分光信号和第二分光信号。

可选地，光学结构中不同光耦合结构包含的耦合端口可以适用于不同的光信号输入方式。比如可以借助光源和棱镜，将光源输出的光信号输入第二光耦合结构中的第三耦合端口22，又比如可以借助光纤阵列将光信号输入第一光耦合结构中的第一耦合端口12和/或第二耦合端口13。

则光耦合端口之间的位置关系的设置也可以考虑上述光信号的输入方式。比如图3所示的光学结构中包含多个第二光耦合结构，对于多个第二光耦合结构包含的第二光耦合结构一、第二光耦合结构二，这两个第二光耦合结构各自包含的第三耦合端口22之间的距离等于预设距离，此预设距离可以为第三耦合端口22对应的光源的距离。又比如由于光纤阵列中光纤之间的距离较为密集，因此，同一第一光耦合结构中第一耦合端口12和第二耦合端口13之间的距离可以设置得较小。

可选地，第一光耦合结构中的第一耦合端口12和/或第二耦合端口13也可以借助光纤阵列输入光信号。

本实施例中，基于图1～图5中所示光学结构，不同的光耦合结构适用于不同的光信号输入方式，因此，在使用不同的方式提供光信号时，使用上述光学结构都能够实现光信号的耦合。另外，本实施例中未详细描述的内容以及所能达到的技术效果可以参见上述各实施例中的相关描述，在此不再赘述。

图7为本发明实施例提供的又一种光学结构的示意图。如图7所示，该结构包括：光传输结构31，以及与光传输结构31连接的耦合端口32、光电转换结构33，其中，光传输结构31包括第一子结构311和第二子结构312，第一子结构311与光电转换结构33连接。

可选地，光信号输入耦合端口32后，还可以进行分光处理，以得到第一分光信号和第二分光信号。第一子结构311用于传输第一分光信号，第二子结构312用于传输第二分光信号，光电转换结构33用于检测第一分光信号的信号强度。

可选地，如图7所示的光学结构可以集成在PIC芯片上，则第二子结构312还可以与PIC芯片中的其他结构连接(其他结构并未在7图中示出)，第二分光信号可以通过第二子结构312传输光至PIC芯片上的其他结构，例如光调制器、光分束器等等。可选地，对于光学结构中的光传输结构，可以如图7所示呈“Y”字形，也可以如图4所示呈“V”字形。

可选地，对于光信号的分光处理可以由与耦合端口32连接的功率分配器实现，从而得到上述的第一分光信号和第二分光信号。

实际中，在PIC芯片上可以集成有多个如图7所示的光学结构。可选地，光信号可以借助光源和棱镜输入至耦合端口32，也可以借助光纤阵列输入至每个光学结构包含的耦合端口32中。

当光信号借助光源和棱镜输入至耦合端口32，并且光源与光学结构包含的耦合端口32可以一一对应时，对于PIC芯片中包含的多个光学结构中的光学结构一和光学结构二，二者自包含的耦合端口32之间的距离等于预设距离，预设距离为两个光学结构包含的耦合端口32各自对应的光源的距离，从而使耦合端口32和光源对准，保证耦合端口32的光耦合精准度。耦合端口32和光源之间的位置关系可以结合图5所示实施例理解。

本实施例中，光学结构包括光传输结构31、以及与光传输结构31连接的耦合端32口和光电转换结构33，并且光传输结构31具体包括第一子结构311和第二子结构312。使用这种结构的光学结构，在实现光耦合的同时也能够保证PIC芯片的正常使用。

图8为本发明实施例提供的另一种光耦合方法的流程图，本发明实施例提供的该光耦合方法可以由图7所示实施例中提供的光学结构执行。其中，光学结构包括光传输结构31，以及与光传输结构31连接的耦合端口32、光电转换结构33，其中，光传输结构31包括第一子结构311和第二子结构312，第一子结构311与光电转换结构33连接。如图8所示，该方法具体可以包括如下步骤：

S201,耦合端口输入光信号；

S202,第一子结构传输光信号的第一分光信号；

S203,光电转换结构检测第一分光信号的信号强度；

S204，第二子结构传输光信号的第二分光信号。

基于图7所示的实施例，光信号输入光学结构的耦合端口32，之后还会进行分光处理，以得到第一分光信号以及第二分光信号。可选地，可以通过与耦合端口32连接的功率分配器实现上述的分光处理。并且由第一子结构311传输第一分光信号，第二子结构312传输第二分光信号。

并且本实施例中步骤202～步骤204之间并没有严格的时序顺序，上述只是一种示例。

可选地，多个图7所示的光学结构可以集成在PIC芯片上，此时，当光信号借助光源和棱镜输入耦合端口32，且耦合端口32与光源一一对应时，多个光学结构各自包含的耦合端口32之间的距离设置应该满足一定关系。比如耦合端口32之间的距离等于耦合端口32各自对应的光源之间的距离，从而保证耦合端口32的光耦合精准度。

本实施例中未详细描述的内容以及本实施例所能达到的技术效果可以参见图7所示实施例中的相关描述，在此不再赘述。

图9为本发明实施例提供的又一种光学结构的示意图。如图9所示，该结构包括：光传输结构41，以及与光传输结构41连接的第一耦合端口42、第二耦合端口。

可选地，如图9所示，光学结构中的第一耦合端口42和第二耦合端口43分别位于光传输结构41的两端。并且借助图9所示的光学结构进行光耦合的过程可以描述为：第一耦合端口42用于输入光信号，光传输结构41用于传输光信号至第二耦合端口43，第二耦合端口43用于输出光信号。

可选地，光信号还可以借助光纤阵列进行耦合，也即是第一耦合端口42用于输入在光纤阵列中传输的光信号；第二耦合端口43用于输出光信号至光纤阵列。

可选地，图9所示的光学结构还可以集成在PIC芯片上，并且PIC芯片上可以同时集成有至少一个图9所示的光学结构。并且由于光纤阵列中光纤的分布较为密集，因此，同一光学结构中第一耦合端口41和第二耦合端口42之间的距离可以较小。

另外，本实施例中未详细描述的过程可以参加图1～图6所示实施例中的相关描述，在此不再赘述。

本实施例中，光耦合结构中第一耦合端口42用于输入光信号，光传输结构41用于传输光信号，第二耦合端口43用于传输光信号，从而实现光信号的耦合。

图10为本发明实施例提供的又一种光耦合方法的流程图，本发明实施例提供的该光耦合方法可以由图9所示实施例中提供的光学结构执行。其中，光学结构包括光传输结构41，以及与光传输结构41连接的第一耦合端口42、第二耦合端口43。如图10所示，该方法具体可以包括如下步骤：

S301,第一耦合端口输入光信号；

S302,光传输结构传输光信号至第二耦合端口；

S303，第二耦合端口输出光信号。

基于图9所示实施例，光学结构的第一耦合端口42输入光信号，再由光传输结构41传输此光信号，最终由第二耦合端口43输出光信号，从而实现光信号的耦合。可选地，外接于光学结构的检测设备还可以检测第二耦合端口43输出的光信号的信号强度，从而确定第一耦合端口41和第二耦合端口42的光耦合精准度。

可选地，至少一个图9所示的光学结构可以集成在PIC芯片上,并且第一耦合端口42和第二耦合端口43可以位于光传输结构41的两端。

本实施例中未详细描述的内容以及本实施例所能达到的技术效果可以参见图9所示实施例中的相关描述，在此不再赘述。

另外，本发明实施例提供了一种光子集成电路芯片，包括上述图1、图3、图4、图7、图9中提供的任一种光学结构。

最后应说明的是：以上实施例仅用以说明本发明的技术方案，而非对其限制；尽管参照前述实施例对本发明进行了详细的说明，本领域的普通技术人员应当理解：其依然可以对前述各实施例所记载的技术方案进行修改，或者对其中部分技术特征进行等同替换；而这些修改或者替换，并不使相应技术方案的本质脱离本发明各实施例技术方案的精神和范围。