隨著矽基光子整合的設計與工藝條件逐步完善，晶元上各類有源、無器以 及它們組合而成的光模組，目前已經能夠很好地實現小尺寸下訊號處理。對於一 個完整的光通訊鏈路，常由「發射端 ——傳輸介質 ——接收端」三部分構成，而集 成晶元上的光訊號處理，其傳輸介質仍由傳統光纖結構完成。因此，如何實現晶元和光纖中波的高效率耦合以保證通訊鏈路號傳輸質量，是乙個值得關注的問題。
矽基光整合晶元可以在很小的尺寸之下實現對訊號處理，但是端與間光訊號傳輸主要還是依靠光纖來 進行的 。乙個基本的矽光互鏈結構如圖所示，它是由乙個發射晶元、乙個接收晶元以及一段光纖組成的。首先在發射晶元端通過矽 基調製器將電訊號載入到光上面，產生然後耦合纖中傳向接 收晶元。基調製器將電訊號載入到光上面，產生光訊號，然後耦合到光纖中傳向接 收晶元。接收晶元將光纖中的訊號耦合進來以後，先利 用矽基解調器將其進行光解調，最後用鍺矽探測器將解調後的光訊號轉化為電訊號。從中可以看到，乙個基本的矽基光互聯結構需要兩次晶元與光纖的耦合，然而隨著器件的尺寸大幅度減小，晶元與光纖之間的耦合會遇到很大的挑戰。
晶元與光纖耦合的困難在於光纖和矽波導的截面尺寸差距過大。如圖所示，單模光纖的纖芯直徑在10 μm 左右，而矽基單模波導的截面尺寸為500nm x 220nm 左右，若兩者直接對接耦合，會產生非常大的耦合損耗。為了克服矽基光整合晶元與光纖的耦合問題，國內外的研究人員開展大量的探索，提出了許許多多的方案，在這些方案中，水平耦合方案和光柵耦合方案是目前應用最廣的兩種方案。
垂直耦合指光纖與晶元波導基於相互垂直的位置關係，光波通過晶元表面衍射作用在光纖與晶元波導間進行耦 合，這種方式的代表器件為光柵耦合器。光柵耦合器是一種通過在晶元波導中引入週期性刻槽結構，由比利時根特大學的 d. taillaert等人於 2023年基於 ⅲ-ⅴ族材 料襯底首次設計實現。光柵耦合器利用布拉格衍射條件，實現光纖和波導的耦合。如下圖所示。
水平耦合是指光纖與晶元波導基於相互平行的位置關係，光波通過晶元端麵模斑尺寸轉換作用在光纖與波導間進行耦合，這種方式的代表器件為倒錐波導耦合器。倒錐波導耦合器是一種在晶元端麵利用拉錐結構對耦合模場進行絕熱演化，以實現光纖與晶元間模場匹配的耦合結構，通常也被稱為模斑轉換器（ spot size converter, ssc），其典型結構的俯檢視如圖所示。
光纖陣列包括：①基板，②蓋板，③光纖，④光纖固定膠，⑤光纖保護膠，⑥光纖帶以及研磨角度α。關鍵引數包括：通道數與通道間隔，研磨角度，工作頻寬，插入損耗，插入損耗均勻性，偏振相關損耗，回波損耗，工作溫度等。
為保證光纖的固定效果，光纖陣列v槽設計需要滿足一定的關係，具體如下圖所示。
考慮到光纖擺放的情況，實際上可將光纖和波導的耦合情況分成三種情況，通常研究者會根據對準夾具和晶元結構等因素選擇不同的光路結構來進行光纖和波導的耦合測量以及封裝。這三種耦合情況根據不同的耦合器以及不同的光纖擺放方式可以分為光纖/光柵垂直耦合、光纖/光柵水平耦合以及端麵耦合。
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