專(zhuān)利名稱(chēng)：光源與光學(xué)部件之間的接口的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及光學(xué)設(shè)備，并且特別地涉及光源與光學(xué)設(shè)備之間的接口。
背景技術(shù)：
光學(xué)系統(tǒng)越來(lái)越多地被用于諸如人和/或電氣設(shè)備之間的通信的各種應(yīng)用。這些網(wǎng)絡(luò)常常采用激光器作為由網(wǎng)絡(luò)處理的光信號(hào)的源。這些網(wǎng)絡(luò)采用諸如平面光學(xué)設(shè)備的光學(xué)設(shè)備來(lái)處理由激光器生成的光信號(hào)。所述光學(xué)設(shè)備常常具有必須準(zhǔn)確地與激光器對(duì)準(zhǔn)以·便實(shí)現(xiàn)光學(xué)設(shè)備的適當(dāng)性能的一個(gè)或多個(gè)波導(dǎo)。常常可以通過(guò)使激光器上的標(biāo)記與光學(xué)設(shè)備上的標(biāo)記對(duì)準(zhǔn)來(lái)實(shí)現(xiàn)可接受的水平對(duì)準(zhǔn)，然而，垂直對(duì)準(zhǔn)的質(zhì)量常常取決于諸如蝕刻的不那么準(zhǔn)確的技術(shù)。因此，需要改善激光器與光學(xué)設(shè)備之間的對(duì)準(zhǔn)。

發(fā)明內(nèi)容
一種光學(xué)系統(tǒng)包括光學(xué)設(shè)備，該光學(xué)設(shè)備具有在位于底座上的第一光透射介質(zhì)中限定的波導(dǎo)。該光學(xué)設(shè)備包括從激光器平臺(tái)向上延伸的止動(dòng)塊。所述系統(tǒng)還包括具有多個(gè)激光器的激光器棒。所述激光器棒位于所述平臺(tái)上，使得每個(gè)激光器與波導(dǎo)中的一個(gè)對(duì)準(zhǔn)。所述激光器棒包括對(duì)準(zhǔn)溝槽，每個(gè)對(duì)準(zhǔn)溝槽包括可以從對(duì)準(zhǔn)溝槽的底部向上延伸的輔助止動(dòng)塊。每個(gè)所述輔助止動(dòng)塊包括多個(gè)材料層，每個(gè)材料層具有與接觸該層的一個(gè)或多個(gè)層不同的成分。每個(gè)所述止動(dòng)塊延伸到對(duì)準(zhǔn)溝槽中的一個(gè)中，使得每個(gè)止動(dòng)塊與所述輔助止動(dòng)塊中的一個(gè)接觸。光學(xué)系統(tǒng)的另一實(shí)施例包括具有在位于底座上的第一光透射介質(zhì)中限定的光學(xué)波導(dǎo)的光學(xué)設(shè)備。該光學(xué)設(shè)備包括從激光器平臺(tái)向上延伸的止動(dòng)塊。所述系統(tǒng)還包括具有激光器的激光器棒。所述激光器棒位于所述平臺(tái)上，每個(gè)激光器與波導(dǎo)中的一個(gè)對(duì)準(zhǔn)。所述激光器棒包括對(duì)準(zhǔn)溝槽，每個(gè)對(duì)準(zhǔn)溝槽包括輔助止動(dòng)塊。每個(gè)所述輔助止動(dòng)塊包括材料層，每個(gè)材料層具有與接觸該層的一個(gè)或多個(gè)層不同的成分。每個(gè)所述止動(dòng)塊延伸到對(duì)準(zhǔn)溝槽中的一個(gè)中，使得每個(gè)止動(dòng)塊與所述輔助止動(dòng)塊中的一個(gè)接觸。一種形成光學(xué)系統(tǒng)的方法包括產(chǎn)生具有在位于底座上的第一光透射介質(zhì)中限定的波導(dǎo)的光學(xué)設(shè)備。該光學(xué)設(shè)備包括從激光器平臺(tái)向上延伸的止動(dòng)塊。所述方法還包括產(chǎn)生具有激光器且包括對(duì)準(zhǔn)溝槽的激光器棒，每個(gè)所述對(duì)準(zhǔn)溝槽包括從該對(duì)準(zhǔn)溝槽的底部向上延伸的輔助止動(dòng)塊。每個(gè)所述輔助止動(dòng)塊包括材料層，每個(gè)材料層具有與接觸該層的一個(gè)或多個(gè)層不同的成分。所述方法還包括去除所述層中的一個(gè)或多個(gè)并將所述激光器棒放置在所述光學(xué)設(shè)備上，每個(gè)止動(dòng)塊延伸到所述對(duì)準(zhǔn)溝槽中的一個(gè)中，每個(gè)止動(dòng)塊接觸一個(gè)輔助止動(dòng)塊。形成光學(xué)系統(tǒng)的另一方法包括產(chǎn)生具有在第一光透射介質(zhì)中限定的波導(dǎo)的光學(xué)設(shè)備。所述第一光透射介質(zhì)位于底座上。所述光學(xué)設(shè)備包括從激光器平臺(tái)向上延伸的止動(dòng)塊。所述方法還包括產(chǎn)生具有激光器且包括對(duì)準(zhǔn)溝槽的激光器棒，每個(gè)對(duì)準(zhǔn)溝槽都包括輔助止動(dòng)塊。每個(gè)所述輔助止動(dòng)塊包括均具有小于5微米的厚度的多個(gè)層。所述方法還包括去除所述層中的一個(gè)或多個(gè)并將所述激光器棒放置在所述光學(xué)設(shè)備上，每個(gè)止動(dòng)塊延伸到所述對(duì)準(zhǔn)溝槽中的一個(gè)中，每個(gè)止動(dòng)塊接觸一個(gè)輔助止動(dòng)塊。


圖IA至圖IB示出具有光學(xué)設(shè)備與激光器棒之間的接口的光學(xué)系統(tǒng)。圖IA是光學(xué)設(shè)備的頂視圖。圖IB是沿著圖IA中的標(biāo)記為B的線截取的圖IA所示的設(shè)備的截面。
圖IC是如圖IA所示的適合于與激光器棒對(duì)接的光學(xué)設(shè)備的一部分的透視圖。圖2A至圖2D示出適合于供根據(jù)圖IA至圖IC構(gòu)造的光學(xué)設(shè)備使用的激光器棒。圖2A是激光器棒的底視圖。圖2B是沿著圖2A中的標(biāo)記為B的線截取的圖2A所示的激光器棒的截面。圖2C是沿著圖2A中的標(biāo)記為C的線截取的圖2A所示的激光器棒的截面。圖2D是激光器棒的頂視圖。圖3A和圖3B示出使用根據(jù)圖IA至圖IC構(gòu)造的光學(xué)設(shè)備和根據(jù)圖2A至圖2D構(gòu)造的激光器棒的光學(xué)系統(tǒng)的組裝。圖3A示出光學(xué)系統(tǒng)的組裝之前的激光器棒和光學(xué)設(shè)備。圖3A示出當(dāng)在光學(xué)設(shè)備的側(cè)視圖處看時(shí)的光學(xué)設(shè)備的不同特征的相對(duì)位置。相比之下，圖3A所示的激光器棒是激光器棒的截面圖，諸如圖2C的截面。圖3B示出光學(xué)系統(tǒng)的組裝之后的圖3A的激光器棒和光學(xué)設(shè)備。圖4A至圖4B示出相對(duì)于激光模式(laser mode)控制對(duì)準(zhǔn)層的高度的方法。圖4A是激光器棒的截面，諸如圖2C的截面，并且是在完成輔助止動(dòng)塊的形成之前截取的。圖4B示出在從圖4B的輔助止動(dòng)塊去除子層的一部分之后的圖4A的激光器棒。
具體實(shí)施例方式所述光學(xué)系統(tǒng)包括在底座上具有光學(xué)波導(dǎo)的光學(xué)設(shè)備。所述光學(xué)設(shè)備包括從激光器平臺(tái)向上延伸的止動(dòng)塊(Stops)。所述光學(xué)系統(tǒng)還包括具有多個(gè)激光器的激光器棒。所述激光器棒位于激光器平臺(tái)上，使得每個(gè)激光器與波導(dǎo)中的一個(gè)對(duì)準(zhǔn)。所述激光器棒包括與激光器間隔開(kāi)的對(duì)準(zhǔn)溝槽。每個(gè)對(duì)準(zhǔn)溝槽包括輔助止動(dòng)塊。在某些情況下，輔助止動(dòng)塊從對(duì)準(zhǔn)溝槽的底部向上延伸。止動(dòng)塊從設(shè)備延伸至與對(duì)準(zhǔn)溝槽中的輔助止動(dòng)塊接觸。結(jié)果，止動(dòng)塊和輔助止動(dòng)塊停止激光器棒朝著光學(xué)設(shè)備的移動(dòng)并因此確定激光器相對(duì)于波導(dǎo)的垂直位置。輔助止動(dòng)塊的頂部可以具有包括一系列子層的對(duì)準(zhǔn)層。在某些情況下，每個(gè)子層具有能夠充當(dāng)針對(duì)多個(gè)不同蝕刻中的一個(gè)的蝕刻停止層的成分?？梢酝ㄟ^(guò)識(shí)別將把輔助止動(dòng)塊向下蝕刻至將充當(dāng)針對(duì)最后一次蝕刻的蝕刻停止層的特定子層的蝕刻(或蝕刻組合)來(lái)準(zhǔn)確地向?qū)?zhǔn)層給定特定高度。結(jié)果，可以制造具有特定高度的輔助止動(dòng)塊。
每個(gè)子層可以相對(duì)于激光模式具有特定高度。例如，還可以使用子層來(lái)約束激光器內(nèi)的激光模式。結(jié)果，控制輔助止動(dòng)塊的高度的能力意味著還可以控制輔助止動(dòng)塊相對(duì)于激光模式的高度。此外，由于輔助止動(dòng)塊確定激光器相對(duì)于波導(dǎo)的垂直位置，并且輔助止動(dòng)塊相對(duì)于激光模式的位置能夠被準(zhǔn)確地控制，所以也準(zhǔn)確地控制了激光模式相對(duì)于波導(dǎo)的垂直位置。結(jié)果，子層的使用允許激光器棒與光學(xué)設(shè)備的準(zhǔn)確垂直對(duì)準(zhǔn)。圖IA至圖IB示出具有光學(xué)設(shè)備10與激光器棒12之間的接口的光學(xué)系統(tǒng)。圖IA是光學(xué)設(shè)備10的頂視圖。圖IB是沿著圖IA中的標(biāo)記為B的線截取的圖IA所示的設(shè)備10的截面。光學(xué)設(shè)備10包括在位于底座16上的第一光透射介質(zhì)14中限定的多個(gè)波導(dǎo)13。第一光透射介質(zhì)14包括脊(ridge)18,脊18由在脊18的相對(duì)側(cè)延伸到第一光透射介質(zhì)14中的溝槽20限定。脊18限定波導(dǎo)13的上部。適當(dāng)?shù)牡谝还馔干浣橘|(zhì)包括但不限于硅、聚合物、二氧化硅、SIN、GaAs, InP和LiNbO3。鄰近于第一光透射介質(zhì)14的底座16的部分被配置為將來(lái)自波導(dǎo)13的光信號(hào)反射回到波導(dǎo)13以便將光信號(hào)約束在波導(dǎo)13中。例如，鄰、近于第一光透射介質(zhì)14的底座16的部分可以是折射率比第一光透射介質(zhì)14低的光學(xué)絕緣體21。折射率的下降可能引起來(lái)自第一光透射介質(zhì)14的光信號(hào)反射回到第一光透射介質(zhì)14中。底座16可以包括位于基底22上的光學(xué)絕緣體21。溝槽20可以貫穿第一光透射介質(zhì)14延伸到底座16，或者可以延伸至第一光透射介質(zhì)14中而不貫穿第一光透射介質(zhì)14，如在圖IA中顯而易見(jiàn)的。如下面將更詳細(xì)地討論的，可以在第一光透射介質(zhì)14上形成包層24。包層24在圖IA中未示出，但在圖IB中示出。適當(dāng)?shù)陌鼘?4包括但不限于氮化硅(SiN)和二氧化硅(SiO2),并且可以包括一層或不止一層的材料。在一個(gè)示例中，設(shè)備10包括絕緣體上硅晶片。絕緣體上硅晶片包括充當(dāng)?shù)谝还馔干浣橘|(zhì)14的硅層。絕緣體上硅晶片還包括位于硅基底22上的一層二氧化硅。該層二氧化硅可以充當(dāng)光學(xué)絕緣體21且硅基底22可以充當(dāng)基底22。設(shè)備10包括從波導(dǎo)13接收光信號(hào)30的部件26。示例性部件包括光學(xué)部件，諸如在整體地結(jié)合到本文中的美國(guó)專(zhuān)利申請(qǐng)11/985，065中公開(kāi)的放大器、開(kāi)關(guān)、多路復(fù)用器、解多路復(fù)用器、可變光學(xué)衰減器、和光學(xué)通路(optical via)。所述部件可以另外或替換地包括電氣部件，這些電氣部件包括諸如光電二極管的光傳感器、電氣電路、電阻器、電容器和傳輸線。圖IA的設(shè)備僅示出被配置為載送光信號(hào)到部件和/或載送來(lái)自部件的光信號(hào)的單個(gè)副波導(dǎo)28，然而，設(shè)備10可以包括被配置為載送光信號(hào)到部件和/或載送來(lái)自部件的光信號(hào)的不止一個(gè)副波導(dǎo)28，或者可以不包括被配置為載送光信號(hào)到部件和/或載送來(lái)自部件的光信號(hào)的任何副波導(dǎo)28。圖IA的光學(xué)設(shè)備10中的每個(gè)波導(dǎo)13從激光器棒12中的激光器接收光信號(hào)。該光信號(hào)通過(guò)刻面(facet)32進(jìn)入波導(dǎo)13?？堂?2可以相對(duì)于刻面32處的通過(guò)波導(dǎo)13的傳播方向形成小于90°的角。該角可以減少與背反射相關(guān)聯(lián)的性能降低。圖IC是如圖IA所示的適合于與激光器棒12對(duì)接的光學(xué)設(shè)備10的一部分的透視圖。光學(xué)設(shè)備10的所不部分適合于與激光器棒12上的激光器之一對(duì)接。在圖IC中未不出激光器棒12以便使得在激光器棒12下面的光學(xué)設(shè)備10的部分可見(jiàn)。包層24不為位于第一光透射介質(zhì)14上。雖然包層24存在于波導(dǎo)13上和溝槽20中，但是在這些位置上未示出包層24以便使光學(xué)設(shè)備10的某些特征容易看見(jiàn)。凹進(jìn)延伸到底座16中而形成激光器平臺(tái)36?？梢圆捎梦挥诩す馄髌脚_(tái)36上的接觸焊盤(pán)38以便提供與激光器棒12上的激光器的電連通。一個(gè)或多個(gè)止動(dòng)塊40從激光器平臺(tái)36向上延伸。例如，圖4示出從激光器平臺(tái)36向上延伸的四個(gè)止動(dòng)塊40。止動(dòng)塊40包括位于 底座部(base portion)上的包層24。基底22可以充當(dāng)止動(dòng)塊40的底座部，止動(dòng)塊40可以不包括光絕緣體21或由與光絕緣體21相同的材料制成。包括在止動(dòng)塊40中的那部分基底22可以從平臺(tái)36向上延伸至光絕緣體21的水平。例如，可以通過(guò)蝕穿光絕緣體21并使用下面的基底22作為蝕刻停止層來(lái)形成止動(dòng)塊40。然后，可以在第一光透射介質(zhì)14上形成包層24，同時(shí)在止動(dòng)塊40的底座部上形成包層24。可以可選地在波導(dǎo)13的刻面32與激光器平臺(tái)36之間設(shè)置輔助平臺(tái)42。輔助平臺(tái)42相對(duì)于激光器平臺(tái)36被提高。例如，輔助平臺(tái)42可以在激光器平臺(tái)36之上且在光絕緣體21的水平處或之下。輔助平臺(tái)42本質(zhì)上可以是基底22的頂部，并且輔助平臺(tái)42可以位于光絕緣體21的水平之下，如圖IC所示?；蛘撸梢酝瑫r(shí)地蝕刻輔助平臺(tái)42和止動(dòng)塊40的底座部，使得輔助平臺(tái)42和止動(dòng)塊的該底座部在激光器平臺(tái)36之上具有大約相同的高度?；蛘撸o助平臺(tái)可以根本不存在。例如，在激光器平臺(tái)與波導(dǎo)刻面之間的底座的部分可以相對(duì)于激光器平臺(tái)基本上是垂直的。光學(xué)設(shè)備10包括一個(gè)或多個(gè)對(duì)準(zhǔn)標(biāo)記。適當(dāng)?shù)臉?biāo)記包括延伸到光學(xué)設(shè)備中的凹進(jìn)。對(duì)準(zhǔn)凹進(jìn)可以延伸到第一光透射介質(zhì)14和/或底座16中。在某些情況下，對(duì)準(zhǔn)凹進(jìn)中的一個(gè)或多個(gè)延伸到輔助平臺(tái)42中。圖IA至圖IC示出延伸到第一光透射介質(zhì)14中的對(duì)準(zhǔn)凹進(jìn)。如下文將更詳細(xì)地描述的，在將激光器棒12附著到光學(xué)設(shè)備10的過(guò)程中，可以使對(duì)準(zhǔn)凹進(jìn)44與激光器棒12上的輔助對(duì)準(zhǔn)凹進(jìn)80對(duì)準(zhǔn)以便實(shí)現(xiàn)激光器棒12相對(duì)于光學(xué)設(shè)備10的水平對(duì)準(zhǔn)。圖2A至圖2D示出適合于供根據(jù)圖IA至圖IC構(gòu)造的光學(xué)設(shè)備10使用的激光器棒12。圖2A是激光器棒12的底視圖。圖2B是沿著圖2A中的標(biāo)記為B的線截取的圖2A所示的激光器棒12的截面。圖2C是沿著圖2A中的標(biāo)記為C的線截取的圖2A所示的激光器棒12的截面。圖2D是激光器棒12的頂視圖。激光器棒12包括在其中激射光信號(hào)的增益介質(zhì)(gain medium) 48中限定的多個(gè)激光器46。增益介質(zhì)48包括在下增益介質(zhì)52與上增益介質(zhì)54之間的子層50。下增益介質(zhì)52和上增益介質(zhì)54可以是相同或不同的。適當(dāng)?shù)南略鲆娼橘|(zhì)包括但不限于InP、InGaAsP、和GaAs。適當(dāng)?shù)纳显鲆娼橘|(zhì)包括但不限于InP、InGaAsP、和GaAs。如下文將更詳細(xì)地討論的，每個(gè)子層50可以具有與接觸該層子層的一個(gè)或多個(gè)子層50不同的材料成分。在某些情況下，每個(gè)子層50具有不同的化學(xué)成分。每個(gè)子層或子層的一部分可以包括選自由In、P、GsjP As構(gòu)成的組的兩個(gè)或更多組分或由該兩個(gè)或更多組分構(gòu)成。在某些情況下，上增益介質(zhì)54是可選的。每個(gè)激光器46包括刻面，光信號(hào)通過(guò)該刻面離開(kāi)激光器46。如激光器領(lǐng)域中已知的，增益介質(zhì)48的各面可以包括被定位為在增益介質(zhì)48中提供光信號(hào)放大的全反射材料和/或部分反射材料(未示出)。延伸到增益介質(zhì)48內(nèi)的溝槽60在增益介質(zhì)48中限定激光器脊62。
激光器包層64位于增益介質(zhì)48上。位于包層24上的第一電導(dǎo)體66包括通過(guò)激光器包層64中的開(kāi)口延伸至與激光器脊62的頂部接觸的接觸區(qū)68。第一電導(dǎo)體66從接觸區(qū)68跨越激光器溝槽20延伸到接觸焊盤(pán)69?？梢圆捎媒佑|焊盤(pán)69來(lái)向激光器施加電倉(cāng)泛。一個(gè)或多個(gè)對(duì)準(zhǔn)溝槽70位于相鄰激光器之間。例如，圖2A示出在相鄰激光器之間且位于激光器棒12的相對(duì)側(cè)的兩個(gè)對(duì)準(zhǔn)溝槽70。輔助止動(dòng)塊72從對(duì)準(zhǔn)溝槽70的底部向上延伸。輔助止動(dòng)塊72可以包括在下增益介質(zhì)52的頂部上的對(duì)準(zhǔn)層74。對(duì)準(zhǔn)層74可以包括相互接觸的一個(gè)或多個(gè)子層50或由其構(gòu)成。如下文將更詳細(xì)地描述的，在激光器芯片的底表面之下的對(duì)準(zhǔn)層74的深度的選擇確定激光器與波導(dǎo)13刻面之間的垂直對(duì)準(zhǔn)。圖2C所示的對(duì)準(zhǔn)層74包括多個(gè)子層50。如下文將更詳細(xì)地解釋的，這些子層50可對(duì)應(yīng)于激光器脊62中的子層50，其可以限定激光器脊62中的激光模式的位置。例如，對(duì) 準(zhǔn)層74中的每個(gè)子層50可以具有與一個(gè)或多個(gè)緊鄰的子層50不同的化學(xué)成分和/或每個(gè)子層50可以具有不同的化學(xué)成分。例如，所述子層可以包括增益介質(zhì)中的摻雜劑或由其構(gòu)成。每個(gè)子層50可以具有與一個(gè)或多個(gè)相鄰子層50不同的摻雜劑和/或摻雜劑濃度和/或每個(gè)子層50可以具有不同的摻雜劑和/或摻雜劑濃度。作為示例，每個(gè)子層50可以包括選自由In、P、Ga、和As構(gòu)成的組的兩個(gè)或多個(gè)組分或由該兩個(gè)或多個(gè)組分構(gòu)成，并且不同的子層50可以具有以不同的比率存在的元素。在另一示例中，每個(gè)子層50包括In、P，或由In、P構(gòu)成，或者包括In、P和選自由Ga和As構(gòu)成的組的一個(gè)、或兩個(gè)組分或由其構(gòu)成，并且每個(gè)不同的子層50以不同的比率具有這些組分。包括選自上述組的多個(gè)元素的材料的示例包括有或沒(méi)有摻雜劑的InP的不同成分，諸如In(x)P(l-x)或In-Ga-As-P。另外，可以存在其它子層50以補(bǔ)償由于不同子層50的成分之間的晶格失配而引起的應(yīng)力。由于不同成分的折射率，由不同的子層50來(lái)限定激光器脊62中的激光模式的位置。雖然圖2A至圖2D示出從對(duì)準(zhǔn)溝槽70的底部向上延伸、使得輔助止動(dòng)塊72的壁與對(duì)準(zhǔn)溝槽70的壁間隔開(kāi)的輔助止動(dòng)塊72，但是對(duì)準(zhǔn)溝槽70的底部可以基本上是平的，并且對(duì)準(zhǔn)溝槽70的底部上的一個(gè)或多個(gè)對(duì)準(zhǔn)層74可以充當(dāng)輔助止動(dòng)塊72。然而，可以優(yōu)選使輔助止動(dòng)塊72的壁與對(duì)準(zhǔn)溝槽70的壁間隔開(kāi)的實(shí)施例，以減少輔助止動(dòng)塊72的頂部上的蝕刻引起的不一致性。輔助對(duì)準(zhǔn)凹進(jìn)80延伸到增益介質(zhì)48中。導(dǎo)電介質(zhì)82位于增益介質(zhì)48下面。當(dāng)向激光器施加電能時(shí),導(dǎo)電介質(zhì)82可以用作用于每個(gè)激光器的接地。圖3A示出使用根據(jù)圖IA至圖IC構(gòu)造的光學(xué)設(shè)備10和根據(jù)圖2A至圖2D構(gòu)造的激光器棒12的光學(xué)系統(tǒng)的組裝。圖3A所示的光學(xué)設(shè)備10未示出截面圖或側(cè)視圖。相反，光學(xué)設(shè)備10的視圖示出當(dāng)在光學(xué)設(shè)備10的側(cè)視圖查看時(shí)的光學(xué)設(shè)備10的不同特征的相對(duì)位置。相反，圖3A所示的激光器棒12是激光器棒12的截面圖，諸如圖2C的截面?？梢酝ㄟ^(guò)如標(biāo)記為A的箭頭所指示的那樣將光學(xué)設(shè)備10和激光器棒12彼此相向地移動(dòng)來(lái)組裝光學(xué)系統(tǒng)。對(duì)準(zhǔn)凹進(jìn)44和輔助對(duì)準(zhǔn)凹進(jìn)80被定位為使得它們可以在光學(xué)系統(tǒng)的組裝期間相互對(duì)準(zhǔn)。這些特征的對(duì)準(zhǔn)實(shí)現(xiàn)激光器棒12和光學(xué)設(shè)備10的水平對(duì)準(zhǔn)。例如，這些特征的對(duì)準(zhǔn)實(shí)現(xiàn)波導(dǎo)13刻面與激光器刻面的水平對(duì)準(zhǔn)。另外，光學(xué)設(shè)備10上的每個(gè)止動(dòng)塊40與激光器棒12上的輔助止動(dòng)塊72中的一個(gè)對(duì)準(zhǔn)。
圖3A示出位于激光器平臺(tái)36上的接觸焊盤(pán)38上的焊料焊盤(pán)38。焊料焊盤(pán)38可以用來(lái)在激光器棒12被定位在光學(xué)設(shè)備10上時(shí)立即使激光器棒12相對(duì)于光學(xué)設(shè)備10固定。焊料焊盤(pán)38還可以提供接觸焊盤(pán)38與接觸焊盤(pán)38之間的電連通，接觸焊盤(pán)38與激光器棒12上的激光器中的一個(gè)進(jìn)行電連通。圖3B示出被組裝在根據(jù)圖IA的光學(xué)組件中的如圖3A所示的光學(xué)設(shè)備10和如圖3A所示的激光器棒12。出于明了的目的，用虛線示出光學(xué)設(shè)備10，而用實(shí)線示出激光器棒12。還從此圖示中去除了焊料焊盤(pán)38。光學(xué)設(shè)備10上的每個(gè)止動(dòng)塊40與激光器棒12上的輔助止動(dòng)塊72中的一個(gè)接觸。結(jié)果，光學(xué)設(shè)備10和激光器棒12彼此相向的垂直移動(dòng)受到抵靠著輔助止動(dòng)塊72的止動(dòng)塊40的限制。如在圖3B中顯而易見(jiàn)的，激光模式相對(duì)于波導(dǎo)13的高度是對(duì)準(zhǔn)層74的厚度的函數(shù)。例如，增加對(duì)準(zhǔn)層74的厚度可以相對(duì)于波導(dǎo)13提升激光模式。結(jié)果，對(duì)準(zhǔn)層74被形成為使得激光模式與波導(dǎo)13的刻面垂直對(duì)準(zhǔn)。例如，圖3B中的標(biāo)記為C的圓圈可以示出激光模式以及光信號(hào)進(jìn)入波導(dǎo)13的期望位置。由于激光模式和光信號(hào)進(jìn)入波導(dǎo)13的期望位置重疊，所以對(duì)準(zhǔn)層的厚度使得已經(jīng)實(shí)現(xiàn)激光模式和波導(dǎo)13的對(duì)準(zhǔn)。
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由于通過(guò)實(shí)現(xiàn)激光模式相對(duì)于波導(dǎo)13的特定高度來(lái)實(shí)現(xiàn)垂直對(duì)準(zhǔn)，并且由于激光模式相對(duì)于波導(dǎo)13的高度是對(duì)準(zhǔn)層74的厚度的函數(shù)，所以提出了用于控制對(duì)準(zhǔn)層74的厚度的方法。例如，圖4A至圖4B示出相對(duì)于激光模式控制對(duì)準(zhǔn)層74的高度的方法。圖4A是激光器棒12的截面，諸如圖2C的截面，并且是在完成輔助止動(dòng)塊72的形成之前截取的。由于輔助止動(dòng)塊72的形成未完成，所以輔助止動(dòng)塊72包括比圖2C所示的更多的子層50。如在圖2C中顯而易見(jiàn)的，可以在輔助止動(dòng)塊72中包括每個(gè)子層50。圖4A的對(duì)準(zhǔn)層74中的每個(gè)子層50對(duì)應(yīng)于激光器脊62中的子層50。例如，圖4A的對(duì)準(zhǔn)層74中的每個(gè)子層50可以具有與激光器脊62中的子層50中的一個(gè)相同的化學(xué)成分。另外或替換地，圖4A的對(duì)準(zhǔn)層74中的每個(gè)子層50可以處于與激光器脊62中的相應(yīng)子層50相同的高度和/或具有與激光器脊62中的相應(yīng)子層50相同的厚度。由于輔助止動(dòng)塊72中的每個(gè)子層50對(duì)應(yīng)于激光器脊62中的子層50且激光器脊62中的子層50限定激光器脊62中的激光模式的位置，所以輔助止動(dòng)塊72中的每個(gè)子層50相對(duì)于激光模式的位置是已知的。激光器脊中的每個(gè)子層50可以具有與激光器脊中的一個(gè)或多個(gè)緊鄰的子層50不同的化學(xué)成分和/或激光器脊中的每個(gè)子層50可以具有不同的化學(xué)成分。例如，所述子層可以包括增益介質(zhì)中的摻雜劑或由其構(gòu)成。每個(gè)子層50可以具有與一個(gè)或多個(gè)相鄰子層50不同的摻雜劑和/或摻雜劑濃度和/或每個(gè)子層50可以具有不同的摻雜劑和/或摻雜劑濃度。作為示例，每個(gè)子層50可以包括選自由In、P、Ga、和As構(gòu)成的組的兩個(gè)或多個(gè)組分或由其構(gòu)成，并且不同的子層50可以具有以不同的比率存在的元素。在另一示例中，每個(gè)子層50包括In、P，或由In、P構(gòu)成，或者包括In、P和選自由Ga和As構(gòu)成的組的一個(gè)、或兩個(gè)組分或由其構(gòu)成，并且每個(gè)不同的子層50以不同的比率具有這些組分。包括選自上述組的多個(gè)元素的材料的示例包括有或沒(méi)有摻雜劑的InP的不同成分,諸如In(x)P(l-x)或In-Ga-As-P。另外，可以存在其它子層50以補(bǔ)償由于不同子層50的成分之間的晶格失配而引起的應(yīng)力。由于不同成分的折射率，由不同的子層50來(lái)限定激光器脊62中的激光模式的位置。
可以采用圖4A的未完成輔助止動(dòng)塊72中的子層50的不同成分來(lái)控制對(duì)準(zhǔn)層74的厚度。例如，可以從未完成的輔助止動(dòng)塊72去除一個(gè)或多個(gè)子層50直至對(duì)準(zhǔn)層74具有期望的厚度為止。作為示例，去除圖4A的未完成輔助止動(dòng)塊72的頂部?jī)蓪右员闾峁﹫D4B所示的輔助止動(dòng)塊72?？梢酝ㄟ^(guò)蝕刻來(lái)去除一個(gè)或多個(gè)子層50?？梢詫⑽g刻選擇為使得將充當(dāng)完成的對(duì)準(zhǔn)層74的最高子層50的子層50充當(dāng)蝕刻停止層。結(jié)果，可以通過(guò)選擇將充當(dāng)蝕刻停止層的子層50并隨后選擇適當(dāng)?shù)奈g刻來(lái)控制對(duì)準(zhǔn)層74的厚度。此外，由于每個(gè)子層50相對(duì)于激光模式的高度是固定的，所以控制對(duì)準(zhǔn)層74的厚度的能力還允許知道并控制對(duì)準(zhǔn)層74相對(duì)于激光模式的高度。在某些情況下，在從對(duì)準(zhǔn)層74去除任何子層50之前，對(duì)準(zhǔn)層74可以具有多于3個(gè)子層50、多于5個(gè)子層50、多于7個(gè)子層50、或多于9個(gè)子層50。因此，激光器脊可以具有多于3個(gè)子層50、多于5個(gè)子層50、多于7個(gè)子層50、或多于9個(gè)子層50。雖然圖4A和4B示出當(dāng)從未完成的輔助止動(dòng)塊72去除子層50時(shí)的激光器棒12上的適當(dāng)位置處的諸如激光器包層64和第一電導(dǎo)體66的部件，但在激光器棒12上形成這些部件中的任何部件、全部或一部分之前，可以從輔助止動(dòng)塊72去除子層50?？梢酝ㄟ^(guò)使用外延生長(zhǎng)來(lái)在下增益介質(zhì)52上生長(zhǎng)每個(gè)子層50而制造具有輔助止動(dòng)塊72和激光器脊62的激光器棒12，輔助止動(dòng)塊72和激光器脊62具有子層50，子層50具有不同的成分。雖然上圖示出了子層50僅位于輔助止動(dòng)塊72和激光器脊62中，但子層50可以位于增益介質(zhì)中的其它位置。因此，可以可選地跨越整個(gè)增益介質(zhì)來(lái)生長(zhǎng)子層50。然后，可以使用外延生長(zhǎng)來(lái)在最高子層50上生長(zhǎng)上增益介質(zhì)54。結(jié)果可以通過(guò)掩模和蝕刻步驟來(lái)形成對(duì)準(zhǔn)溝槽70、溝槽20、和輔助止動(dòng)塊72。激光器包層64、第一電導(dǎo)體66、和導(dǎo)電介質(zhì)82可以在蝕刻對(duì)準(zhǔn)溝槽70、溝槽20、和輔助止動(dòng)塊72之后形成，或者可以在制造激光器棒12期間的其它時(shí)間形成?？梢酝ㄟ^(guò)蝕刻用于波導(dǎo)13的脊18來(lái)制造根據(jù)圖IC的光學(xué)設(shè)備10?？梢酝ㄟ^(guò)使用光絕緣體21充當(dāng)蝕刻停止層的蝕刻來(lái)蝕穿第一光透射介質(zhì)，之后使用基底22充當(dāng)蝕刻停止層的蝕刻來(lái)蝕穿光絕緣體21，來(lái)蝕刻輔助平臺(tái)42和止動(dòng)塊40的底座部?？梢詫?duì)準(zhǔn)標(biāo)記蝕刻到第一光透射介質(zhì)14中，并且可以將包層24沉積在第一光透射介質(zhì)14上和止動(dòng)塊40的底座部上。然后可以在光學(xué)設(shè)備10上形成諸如接觸焊盤(pán)及其它電氣部件的附加部件?？梢允褂酶郊游g刻來(lái)蝕刻在光絕緣體21的水平以下的輔助平臺(tái)42(8卩，蝕刻到基底22中)但不蝕刻止動(dòng)塊40的底座部。或者，該附加蝕刻可以完全去除輔助平臺(tái)42。一旦通過(guò)從供應(yīng)商和/或制造廠購(gòu)買(mǎi)來(lái)產(chǎn)生光學(xué)設(shè)備10和激光器棒12，就可以通過(guò)將激光器棒12放置在光學(xué)設(shè)備10上來(lái)組裝該系統(tǒng)。在根據(jù)圖IC構(gòu)造的光學(xué)設(shè)備10中，可以根據(jù)制造工藝來(lái)確定止動(dòng)塊40的高度，或者可以對(duì)該高度進(jìn)行測(cè)量?？梢詫⒅箘?dòng)塊40的高度與激光模式的期望高度組合來(lái)確定實(shí)現(xiàn)期望的垂直對(duì)準(zhǔn)所需的對(duì)準(zhǔn)層74厚度。然后可以識(shí)別將充當(dāng)具有期望厚度的對(duì)準(zhǔn)層74中的最上子層50的子層50。還可以識(shí)別將在不有害地蝕刻所識(shí)別的子層50的情況下暴露所識(shí)別的子層50的蝕刻或蝕刻的一系列組合。然后，可以執(zhí)行所識(shí)別的蝕刻以便去除所識(shí)別的子層50之上的一個(gè)或多個(gè)子層50并暴露所識(shí)別的子層50。然后，可以將激光器棒12放置在光學(xué)設(shè)備10上，止動(dòng)塊40延伸到對(duì)準(zhǔn)溝槽中并接觸(或抵靠)輔助止動(dòng)塊72，如在圖3B中顯而易見(jiàn)的。上述討論公開(kāi)了使用第一材料作為針對(duì)被配置為蝕刻與第一材料接觸的第二材、料的蝕刻的蝕刻停止層。當(dāng)蝕刻對(duì)于第二材料而言明顯比對(duì)于第一材料而言更具腐蝕性(常常稱(chēng)為更具選擇性)時(shí)，第一材料充當(dāng)蝕刻停止層。結(jié)果，一旦該蝕刻蝕穿第二材料到達(dá)第一材料，則蝕刻速率下降。由于蝕刻速率下降，所以蝕刻持續(xù)時(shí)間的重要性下降，并且可以執(zhí)行該蝕刻一段時(shí)間，該段時(shí)間確保將在不顯著地蝕刻到第一材料中的情況下來(lái)蝕刻第二材料。雖然激光器棒12被公開(kāi)為具有多個(gè)激光器，但本公開(kāi)可以適合于供激光器或包括不超過(guò)一個(gè)激光器的激光器棒12使用。例如，可以將公開(kāi)的激光器棒12縮減至一個(gè)激光器且還可以適當(dāng)?shù)乜s減光學(xué)設(shè)備10上的止動(dòng)塊40的數(shù)目。另外，雖然激光器棒12可以具有棒狀結(jié)構(gòu)，但激光器棒12不需要具有棒狀形狀。例如，激光器棒12可以是具有激光器陣列或包括激光器的結(jié)構(gòu)的單片設(shè)備10，所述包括激光器的結(jié)構(gòu)中的激光器在被定位于光學(xué)設(shè)備10上之前被相對(duì)于彼此固定。鑒于這些教導(dǎo)，本領(lǐng)域的技術(shù)人員將很容易想到本發(fā)明的其它實(shí)施例、組合和修改。因此，本發(fā)明將僅僅由以下權(quán)利要求來(lái)限定，當(dāng)結(jié)合以上說(shuō)明書(shū)和附圖來(lái)考慮時(shí)，以下 權(quán)利要求包括所有此類(lèi)實(shí)施例和修改。
權(quán)利要求
1.一種形成光學(xué)系統(tǒng)的方法，包括 產(chǎn)生具有在第一光透射介質(zhì)中限定的波導(dǎo)的光學(xué)設(shè)備，所述第一光透射介質(zhì)位于底座上，所述光學(xué)設(shè)備包括從激光器平臺(tái)向上延伸的多個(gè)止動(dòng)塊； 產(chǎn)生激光器棒，所述激光器棒具有多個(gè)激光器，每個(gè)激光器至少部分地由脊來(lái)限定，所述脊包括增益介質(zhì)，每個(gè)脊具有多個(gè)脊層， 所述激光器棒還具有多個(gè)對(duì)準(zhǔn)溝槽，每個(gè)對(duì)準(zhǔn)溝槽包括輔助止動(dòng)塊，每個(gè)輔助止動(dòng)塊包括相互接觸的子層， 每個(gè)子層具有與接觸該子層的一個(gè)或多個(gè)子層不同的化學(xué)成分， 每個(gè)所述子層對(duì)應(yīng)于所述脊層中的一個(gè)，因?yàn)槊總€(gè)子層具有與相應(yīng)脊層相同的化學(xué)成分； 去除所述子層中的一個(gè)或多個(gè)；以及 將所述激光器棒放置在所述激光器平臺(tái)上，使得每個(gè)激光器與所述波導(dǎo)中的一個(gè)對(duì)準(zhǔn)，并且每個(gè)止動(dòng)塊延伸到所述對(duì)準(zhǔn)溝槽中的一個(gè)中，使得每個(gè)止動(dòng)塊接觸所述輔助止動(dòng)塊中的一個(gè)。
2.權(quán)利要求I的方法，其中，所述子層在所述增益介質(zhì)的上層與所述增益介質(zhì)的下層之間。
3.權(quán)利要求I的方法，其中，由包括摻雜劑的增益介質(zhì)層來(lái)限定每個(gè)子層。
4.權(quán)利要求I的方法，其中，所述子層中的一個(gè)限定每個(gè)輔助止動(dòng)塊的頂部。
5.權(quán)利要求I的方法，其中，去除所述子層中的一個(gè)或多個(gè)包括蝕刻掉所述一個(gè)或多個(gè)層。
6.權(quán)利要求5的方法,其中，在蝕刻掉所述一個(gè)或多個(gè)子層時(shí)所米用的蝕刻對(duì)于所述一個(gè)或多個(gè)子層而言比對(duì)于緊挨著在所述一個(gè)或多個(gè)子層下面的層而言更具腐蝕性，使得緊挨著在所述一個(gè)或多個(gè)子層下面的層充當(dāng)針對(duì)該蝕刻的蝕刻停止層。
7.權(quán)利要求I的方法，其中，每個(gè)輔助止動(dòng)塊從所述對(duì)準(zhǔn)溝槽中的一個(gè)的底部向上延伸。
8.權(quán)利要求I的方法，其中，去除所述一個(gè)或多個(gè)子層使得與如果所述一個(gè)或多個(gè)子層未被去除、所應(yīng)有的激光器棒相對(duì)于光學(xué)設(shè)備的高度相比，該高度減小。
9.權(quán)利要求I的方法，其中，在去除所述一個(gè)或多個(gè)層之前的所述輔助止動(dòng)塊中的層的數(shù)目大于3。
10.權(quán)利要求I的方法，其中，凹進(jìn)延伸到所述底座中，從而限定所述激光器平臺(tái)，所述止動(dòng)塊從所述平臺(tái)向上延伸，并且將所述激光器棒放置在所述光學(xué)設(shè)備上包括將所述激光器棒放置在所述激光器平臺(tái)上。
11.權(quán)利要求10的方法，其中，所述底座包括基底上的光絕緣體，所述光絕緣體接觸所述第一光透射介質(zhì)并具有比所述第一光透射介質(zhì)低的折射率， 所述基底的一部分從所述激光器平臺(tái)向上延伸并被包括在所述止動(dòng)塊中， 包層被定位在所述波導(dǎo)上，并且還被包括在每個(gè)止動(dòng)塊中。
12.—種光學(xué)系統(tǒng),包括 光學(xué)設(shè)備，其具有在第一光透射介質(zhì)中限定的光學(xué)波導(dǎo)，所述第一光透射介質(zhì)位于底座上，所述光學(xué)設(shè)備包括從激光器平臺(tái)向上延伸的多個(gè)止動(dòng)塊；具有多個(gè)激光器的激光器棒，所述激光器棒位于所述平臺(tái)上，使得每個(gè)激光器與所述波導(dǎo)中的一個(gè)對(duì)準(zhǔn)，所述激光器棒包括多個(gè)對(duì)準(zhǔn)溝槽，每個(gè)對(duì)準(zhǔn)溝槽包括從所述對(duì)準(zhǔn)溝槽的底部向上延伸的輔助止動(dòng)塊，所述輔助止動(dòng)塊包括具有不同成分的材料層； 所述止動(dòng)塊均延伸到對(duì)準(zhǔn)溝槽中，使得每個(gè)止動(dòng)塊接觸所述輔助止動(dòng)塊中的一個(gè)。
13.權(quán)利要求12的系統(tǒng)，其中，所述層均具有不同的成分，并包括選自由In、P、Ga、和As構(gòu)成的組的兩個(gè)或更多元素。
14.權(quán)利要求12的系統(tǒng)，其中，所述層還存在于所述激光器棒上的脊中，每個(gè)激光器均被配置為在所述脊中的一個(gè)內(nèi)至少部分地產(chǎn)生光信號(hào)。
15.權(quán)利要求12的系統(tǒng)，其中，所述激光器位于所述平臺(tái)上，使得去除所述層中的一個(gè)或多個(gè)將降低所述激光器棒相對(duì)于所述光學(xué)設(shè)備的高度。
16.權(quán)利要求12的系統(tǒng)，其中，凹進(jìn)延伸到所述底座中而不貫穿所述底座，使得限定凹進(jìn)底部的底座的部分限定所述激光器平臺(tái)，并使得所述止動(dòng)塊從所述平臺(tái)向上延伸。
17.權(quán)利要求16的系統(tǒng)，其中，所述底座包括基底上的光絕緣體，所述光絕緣體接觸所述第一光透射介質(zhì)并具有比所述第一光透射介質(zhì)低的折射率， 所述基底的一部分從所述激光器平臺(tái)向上延伸并被包括在所述止動(dòng)塊中， 包層被定位在所述波導(dǎo)上，并且還被包括在每個(gè)止動(dòng)塊中。
18.—種光學(xué)系統(tǒng),包括 光學(xué)設(shè)備，其具有在第一光透射介質(zhì)中限定的波導(dǎo)，所述第一光透射介質(zhì)被設(shè)置在底座上，所述光學(xué)設(shè)備包括從激光器平臺(tái)向上延伸的多個(gè)止動(dòng)塊； 具有多個(gè)激光器的激光器棒，每個(gè)激光器至少部分地由包括增益介質(zhì)的脊限定，每個(gè)脊具有多個(gè)脊層，所述激光器棒還具有多個(gè)對(duì)準(zhǔn)溝槽，每個(gè)對(duì)準(zhǔn)溝槽包括輔助止動(dòng)塊，每個(gè)輔助止動(dòng)塊包括相互接觸的子層， 每個(gè)子層具有與接觸該子層的一個(gè)或多個(gè)子層不同的化學(xué)成分， 每個(gè)所述子層對(duì)應(yīng)于所述脊層中的一個(gè)，因?yàn)槊總€(gè)子層具有與相應(yīng)脊層相同的化學(xué)成分；以及 所述激光器棒位于所述平臺(tái)上，使得每個(gè)激光器與所述波導(dǎo)中的一個(gè)對(duì)準(zhǔn)，并且每個(gè)止動(dòng)塊延伸到所述對(duì)準(zhǔn)溝槽中的一個(gè)中，使得每個(gè)止動(dòng)塊接觸所述輔助止動(dòng)塊中的一個(gè)。
19.權(quán)利要求18的系統(tǒng)，其中，所述子層在所述增益介質(zhì)的上層與所述增益介質(zhì)的下層之間。
20.權(quán)利要求19的系統(tǒng)，其中，由摻雜的增益介質(zhì)層來(lái)限定每個(gè)子層。
21.權(quán)利要求18的系統(tǒng)，其中，所述層中的一個(gè)的頂部限定每個(gè)輔助止動(dòng)塊的頂部。
22.權(quán)利要求18的系統(tǒng)，其中，每個(gè)所述層具有不同的成分，并包括選自由In、P、Ga、和As構(gòu)成的組的兩個(gè)或更多元素。
23.權(quán)利要求18的系統(tǒng)，其中，每個(gè)輔助止動(dòng)塊從所述對(duì)準(zhǔn)溝槽中的一個(gè)的底部向上延伸。
24.權(quán)利要求18的系統(tǒng)，其中，所述層還存在于所述激光器棒上的脊中，每個(gè)激光器均被配置為在所述脊中的一個(gè)內(nèi)至少部分地產(chǎn)生光信號(hào)。
25.權(quán)利要求18的系統(tǒng)，其中，凹進(jìn)延伸到所述底座中而不貫穿所述底座，使得限定凹進(jìn)底部的底座的部分限定所述激光器平臺(tái)，并使得所述止動(dòng)塊從所述平臺(tái)向上延伸。
26.權(quán)利要求25的系統(tǒng)，其中，所述底座包括基底上的光絕緣體，所述光絕緣體接觸所述第一光透射介質(zhì)并具有比所述第一光透射介質(zhì)低的折射率， 所述基底的一部分從所述激光器平臺(tái)向上延伸并被包括在所述止動(dòng)塊中， 包層被定位在所述波導(dǎo)上，并且還被包括在每個(gè)止動(dòng)塊中。
全文摘要
一種光學(xué)系統(tǒng)包括具有在第一光透射介質(zhì)中限定的波導(dǎo)的光學(xué)設(shè)備。所述光學(xué)設(shè)備包括從激光器平臺(tái)向上延伸的止動(dòng)塊。所述系統(tǒng)還包括具有多個(gè)激光器的激光器棒。所述激光器棒位于所述平臺(tái)上，使得每個(gè)激光器與波導(dǎo)中的一個(gè)對(duì)準(zhǔn)。所述激光器棒包括對(duì)準(zhǔn)溝槽，每個(gè)對(duì)準(zhǔn)溝槽包括從對(duì)準(zhǔn)溝槽的底部向上延伸的輔助止動(dòng)塊。所述輔助止動(dòng)塊包括具有不同成分的材料層。每個(gè)所述止動(dòng)塊延伸到對(duì)準(zhǔn)溝槽中，使得每個(gè)止動(dòng)塊接觸所述輔助止動(dòng)塊中的一個(gè)。
文檔編號(hào)G02B6/26GK102754004SQ200980125513
公開(kāi)日2012年10月24日 申請(qǐng)日期2009年8月22日 優(yōu)先權(quán)日2009年8月22日
發(fā)明者M.阿斯哈里 申請(qǐng)人:科途嘉光電公司