專利名稱：使用校準(zhǔn)平臺的光纖無源校準(zhǔn)裝置的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及一種使用校準(zhǔn)平臺無源校準(zhǔn)一個光纖與一個輸入/輸出光波導(dǎo)的裝置，更具體地涉及一種用于使用校準(zhǔn)平臺有源校準(zhǔn)光纖與集成光學(xué)器件的輸入/輸出光波導(dǎo)的裝置，其中具有各種功能的光波導(dǎo)器件被集成在平面基片中。
通常地，使用有源校準(zhǔn)方法將光纖與光波導(dǎo)器件相接。在有源校準(zhǔn)方法中，在入射光被導(dǎo)到光纖或光波導(dǎo)器件后，光纖的位置被精確調(diào)節(jié)，同時測量在光纖的光波導(dǎo)或輸出口處的光強度。然后，光纖和光波導(dǎo)被固定在最大配合位置。同時，在無源校準(zhǔn)方法中，根據(jù)配合部分的形狀及結(jié)構(gòu)，光纖和光波導(dǎo)被自動精確地校準(zhǔn)，同時將任何的光通過光纖或波導(dǎo)。
為了校準(zhǔn)光纖和光波導(dǎo)，有源校準(zhǔn)方法需要光源及光檢測器。同樣，光纖和光波導(dǎo)必須被精確校準(zhǔn)，且相對于具有6個自由度的校準(zhǔn)軸而言具有亞微米的精度。因此，校準(zhǔn)很難且耗時。
為了解決上述問題，本發(fā)明的目的是提供一種光纖無源校準(zhǔn)裝置，通過使用具有校準(zhǔn)凸塊和校準(zhǔn)脊的標(biāo)準(zhǔn)平臺能夠容易地校準(zhǔn)光纖和波導(dǎo)，從而能夠降低將光纖與光波導(dǎo)器件芯片相接所需的時間和成本。
為了實現(xiàn)本發(fā)明的目的，提供了一種光纖無源校準(zhǔn)裝置，用于無源校準(zhǔn)光纖和集成光學(xué)器件的輸入/輸出光波導(dǎo)，該裝置包含在上面以預(yù)定間隔固定有光纖的光纖列塊，其具有與光纖平行的以預(yù)定間隔形成的校準(zhǔn)槽，及用于將已固定的光纖與基片相固定的光纖固定片；一光波導(dǎo)器件芯片，其具有由與光纖相對應(yīng)的光波導(dǎo)組成的輸入/輸出光波導(dǎo)列，并與光纖相配合，還具有校準(zhǔn)孔；及具有被與校準(zhǔn)槽具有相同間隔分隔開的第一校準(zhǔn)脊的校準(zhǔn)平臺，與標(biāo)準(zhǔn)槽相配合，與校準(zhǔn)孔的位置對應(yīng)形成的校準(zhǔn)凸塊與校準(zhǔn)孔相配合，并且第一校準(zhǔn)脊之間的間隔，用于防止光纖列塊的光纖固定片與校準(zhǔn)平臺相接觸。
最好地，光纖無源校準(zhǔn)裝置還包含與光波導(dǎo)器件芯片的另一側(cè)相配合，其與光纖列塊相同的一個第二光纖列塊，其中校準(zhǔn)平臺在與第一校準(zhǔn)脊相對的校準(zhǔn)平臺的一端具有與第二光纖列塊相配合的第二校準(zhǔn)脊，及在用于防止第二列塊與校準(zhǔn)平臺相接觸的第二位移脊之間的空隙。
通過下面結(jié)合相應(yīng)附圖對本發(fā)明最佳實施例的詳細(xì)描述，會對本發(fā)明的目的及優(yōu)點有更清楚的了解。


圖1為根據(jù)本發(fā)明最佳實施例的使用校準(zhǔn)平臺的光纖無源校準(zhǔn)裝置的結(jié)構(gòu)示意圖；圖2A、2B和2C分別為根據(jù)本發(fā)明的校準(zhǔn)平臺實例的平面圖、正視圖及側(cè)視圖；圖3A、3B和3C分別為根據(jù)本發(fā)明的光纖列塊的實例的平面圖、正視圖及側(cè)視圖；圖4A、4B和4C分別為根據(jù)本發(fā)明的光波導(dǎo)器件芯片實例的平面圖、正視圖及側(cè)視圖；參考圖1，根據(jù)本發(fā)明最佳實施例的光纖無源校準(zhǔn)裝置包括具有校準(zhǔn)凸塊及校準(zhǔn)脊的校準(zhǔn)平臺200、具有校準(zhǔn)槽的光纖列塊300及具有校準(zhǔn)孔的光波導(dǎo)器件芯片100。
校準(zhǔn)平臺200在其表面上的預(yù)定位置處具有校準(zhǔn)凸塊210及校準(zhǔn)脊220(如圖1所示)。根據(jù)本發(fā)明的方法，用硅(Si)基片形成此凸塊，在某一部分內(nèi)通過用SiO2或Si3N4形成具有適宜寬度及長度的條狀圖形，并通過光刻蝕然后在氫氧化鉀(KOH)溶液中濕腐蝕而在所述部分中形成校準(zhǔn)凸塊及校準(zhǔn)脊。此方法用于在硅中以預(yù)定的間隔形成以列的形式校準(zhǔn)光纖的V-形槽。這里，通過使用Si晶基片的表面(100)及各向異性的蝕刻特性，可獲得具有三角形或梯形載面的凸塊及脊。另外，可用各種材料通過精密機械加工或精確鑄造制成校準(zhǔn)脊和凸塊。同樣，校準(zhǔn)平臺200上所形成的凸塊及脊的形狀也可根據(jù)不同的使用目的而改變。同樣，通過去除校準(zhǔn)平臺上形成的脊220之間的部分，從而在當(dāng)光纖塊300與校準(zhǔn)平臺200配合時，光纖固定片340不會與校準(zhǔn)平臺200發(fā)生碰撞。
圖2A、2B和2C分別為根據(jù)本發(fā)明最佳實施例的校準(zhǔn)平臺200的平面圖、正視圖及側(cè)視圖。
在上面以預(yù)定間隔固定有光纖的光纖列塊300包括與光纖平行且具有預(yù)定長度的校準(zhǔn)槽320，而光纖固定片340用于已固定光纖與基片相固定。也即，光纖列塊300具有一列V-形槽，用于以預(yù)定間隔設(shè)置多個光纖310，而校準(zhǔn)槽320具有預(yù)定的深度且與校準(zhǔn)脊200具有相同的距離間隔，光纖被支撐在V形槽的每一列上。
下面將描述根據(jù)本發(fā)明最佳實施例的用于生產(chǎn)具有校準(zhǔn)槽320的光纖列塊300的方法。使用Si晶基片，首先，在Si基片(100)上沉積SiO2和Si3N4，然后，根據(jù)條狀圖形，用光刻蝕技術(shù)去除以具有適宜的寬度，接著在KOH溶液中濕蝕刻。同時，用同樣的方法生產(chǎn)校準(zhǔn)槽320作為用于支撐光纖310的V形槽的列。
圖3A、3B和3C分別為根據(jù)本發(fā)明的光纖列塊300的實例的平面圖、正視圖及側(cè)視圖。
通常地，每個光纖310的包層直徑為125um，用于支撐光纖的V形槽的間隔為250um。在生產(chǎn)完光纖列塊300后，光纖310被置入用于支撐光纖的V型槽中，在其上沉積光學(xué)粘合劑，然后將光纖固定片340置于其上，由此固定光纖。光纖列塊300的配合面被拋光從而當(dāng)光波導(dǎo)器件100的光波導(dǎo)與光纖310配合時將配合損耗降到最小。具有校準(zhǔn)槽320的光纖列塊300可用精密機械加工或精密鑄造由多種材料制成。同樣，也可根據(jù)不同的使用目的改變校準(zhǔn)槽310的形狀。
由一般光波導(dǎo)器件形成的光波導(dǎo)器件芯片100，在輸入/輸出光波導(dǎo)列110的兩側(cè)，對應(yīng)于形成在校準(zhǔn)平臺200上的校準(zhǔn)凸塊210的位置是有預(yù)定深度的校準(zhǔn)孔120。
圖4A、4B和4C分別為根據(jù)本發(fā)明的光波導(dǎo)器件芯片100的實例的平面圖、正視圖及側(cè)視圖。
下面將描述根據(jù)本發(fā)明實施例的用于生產(chǎn)具有校準(zhǔn)孔120的光波導(dǎo)器件芯片100的方法。首先，通過火焰水解沉積(FHD)在Si基片上形成作為下包層的二氧化硅層，然后通過FHD用具有比包層高的折射率的材料制成二氧化硅層芯。接著進行光刻蝕及反應(yīng)離子刻蝕(RIE)，由此生產(chǎn)出溝槽型光波導(dǎo)。在輸入/輸出光波導(dǎo)列110中的光波導(dǎo)的間隔與光纖列塊330的光纖支撐V型槽的間隔相等，也即，光纖310的間隔，例如250um。接著，通過FHD形成用于上包層的二氧化硅層，由此完成光波導(dǎo)器件。通過光刻蝕部分去除所獲得的光波導(dǎo)器件的二氧化硅層，從而在與輸入/輸出光波導(dǎo)列100分開一預(yù)定距離的位置處形成預(yù)定形狀的幾個調(diào)節(jié)孔120，由此完成光波導(dǎo)器件芯片100。這里，校準(zhǔn)孔120的位置對應(yīng)于用于校準(zhǔn)平臺200的校準(zhǔn)凸塊210的位置。同樣，光波導(dǎo)器件芯片100的配合面被拋光，從而當(dāng)光波導(dǎo)器件芯片的輸入/輸出光波導(dǎo)列110與光纖310配合時，將配合損耗減至最小。
具有校準(zhǔn)列120的光波導(dǎo)器件芯片100可包含由各種材料制成的光波導(dǎo)器件，諸如聚合物光波導(dǎo)、玻璃光波導(dǎo)、鈮酸鋰光波導(dǎo)以及二氧化硅光波導(dǎo)。
除了上述方法外，也可通過諸如RIE或精密機械加工的干法蝕刻在光波導(dǎo)器件芯片100上形成校準(zhǔn)孔120。校準(zhǔn)孔120可被制成各種形狀，以保證與校準(zhǔn)平臺200的校準(zhǔn)凸塊210的穩(wěn)定配合。
下面將描述通過光波導(dǎo)器件芯片100、校準(zhǔn)平臺200及光纖列塊300的配合使光纖與光波導(dǎo)校準(zhǔn)的無源校準(zhǔn)方法。三種元件的此種配合都在校準(zhǔn)平臺200上進行。首先，光波導(dǎo)器件芯片100被顛例地固定在校準(zhǔn)平臺200上，這樣，光波導(dǎo)器件芯片100的校準(zhǔn)孔120與校準(zhǔn)平臺200的校準(zhǔn)凸塊210配合。在此固定狀態(tài)下，光波導(dǎo)器件芯片100與校準(zhǔn)平臺200相固定。
然后，光纖列塊300被顛倒地固定在校準(zhǔn)平臺200上，這樣光纖列塊300的校準(zhǔn)槽320與校準(zhǔn)平臺200的校準(zhǔn)脊220配合。然后，光纖列塊300被緊推向所固定的光波導(dǎo)器件芯片100。
在此三個元件被裝配在一起的情況下，在所有方向上光纖310的芯中心正好與輸入/輸出波導(dǎo)列110的波導(dǎo)的芯中心相配合。為了在橫向上相配合，對應(yīng)于光纖列塊300的光纖310的校準(zhǔn)槽320的位置與對應(yīng)于固定在校準(zhǔn)平臺200上的光波導(dǎo)器件芯片100的校準(zhǔn)孔120的輸入/輸出光波導(dǎo)列110的波導(dǎo)的位置相匹配。其結(jié)果，通過將光纖列塊300固定在校準(zhǔn)平臺上芯中心被平滑地匹配，這樣校準(zhǔn)槽320與校準(zhǔn)脊220相配合。為了在垂直向上匹配，通過控制形成在光纖列塊300中的校準(zhǔn)槽320的深度及光波導(dǎo)器件芯片100中的校準(zhǔn)孔120的深度，從而當(dāng)固定光纖列塊300的校準(zhǔn)槽320和校準(zhǔn)槽220上的光波導(dǎo)器件芯片100的校準(zhǔn)孔120以及校準(zhǔn)平臺200的校準(zhǔn)凸塊時，光纖310的芯與光波導(dǎo)列110的波導(dǎo)的芯順利地對齊。
在校準(zhǔn)平臺200上固定完光纖列塊300和光波導(dǎo)器件芯片100后，用光粘合劑始終維持住此種配合，或通過熔焊事先沉積在光纖列塊300及光波導(dǎo)器件芯片100的配合面上的金屬來達(dá)到此目的。
光纖無源校準(zhǔn)裝置還包括一與光纖列塊300相同的第二光纖列塊400，其與光波導(dǎo)器件芯片100的另一側(cè)相配合。同樣，光纖無源校準(zhǔn)裝置的校準(zhǔn)平臺200還在其另一端包括第二校準(zhǔn)脊230，與第二光纖列塊400相配合，和第二校準(zhǔn)脊230間的間隔，用于防止當(dāng)將第二光纖列塊400固定到校準(zhǔn)平臺200上時與校準(zhǔn)平臺200接觸。第二光纖列塊400的生產(chǎn)方法及工作原理與上述的相同，這里省略了對其的描述。
因此，通過根據(jù)本發(fā)明的光纖無源校準(zhǔn)裝置，可以很容易地使光纖與光波導(dǎo)對齊。
同樣，光纖無源校準(zhǔn)裝置不需要光源及光檢測器，而對于有源校準(zhǔn)而言很重要的針對具有6個自由度的校準(zhǔn)具有亞微米精確度的校準(zhǔn)，通過本發(fā)明可用很少的時間及很低成本將光纖與光波導(dǎo)器件芯片相接。
權(quán)利要求
1.一種用于將光纖與集成光學(xué)器件的輸入/輸出光波導(dǎo)無源校準(zhǔn)的光纖無源校準(zhǔn)裝置，其特征在于包含一個光纖列塊，在其上光纖以預(yù)定間隔被固定，并具有以預(yù)定間隔形成的與光纖平行的校準(zhǔn)槽，及用于將光纖與基片固定的光纖固定片；一個光波導(dǎo)器件芯片，其具有由與光纖對應(yīng)的光波導(dǎo)組成的輸入/輸出光波導(dǎo)列，并與光纖相配合，還具有校準(zhǔn)孔；及一校準(zhǔn)平臺，其具有由與校準(zhǔn)槽相同的間隔隔開的與校準(zhǔn)槽相配合的第一校準(zhǔn)脊；在與校準(zhǔn)孔相對應(yīng)的位置形成的與校準(zhǔn)孔相配合的校準(zhǔn)凸塊，及用于防止光纖列塊的光纖固定片與校準(zhǔn)平臺相接觸的第一校準(zhǔn)脊間的間隔。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的光纖無源校準(zhǔn)裝置，其特征在于校準(zhǔn)槽和校準(zhǔn)孔形成在校準(zhǔn)平臺內(nèi)，校準(zhǔn)脊形成在光纖列塊內(nèi)，而校準(zhǔn)凸塊形成在光波導(dǎo)器件芯片中。
3.根據(jù)權(quán)利要求2所述的光纖無源校準(zhǔn)裝置，其特征在于在硅基片上形成校準(zhǔn)凸塊及第一校準(zhǔn)脊的地方通過形成具有預(yù)定寬度和長度的圖形來形成校準(zhǔn)平臺，該過程是首先通過光刻蝕然后在氫氧化鉀溶液中進行濕刻蝕而成的。
4.根據(jù)權(quán)利要求3所述的光纖無源校準(zhǔn)裝置，其特征在于通過使用硅晶基片的表面(100)和各向異性的蝕刻特性以便形成具有三角形或梯形橫截面的校準(zhǔn)凸塊和第一校準(zhǔn)脊。
5.根據(jù)權(quán)利要求4所述的光纖無源校準(zhǔn)裝置，其特征在于通過精密的機械加工或鑄造制成校準(zhǔn)平臺。
6.根據(jù)權(quán)利要求1所述的光纖無源校準(zhǔn)裝置，其特征在于通過在硅基片(100)上沉積SiO2或Si3N4，并通過光刻蝕技術(shù)去除具有預(yù)定寬度的條形圖形中的SiO2或Si3N4，然后在氫氧化鉀溶液中濕蝕刻形成光纖列塊。
7.根據(jù)權(quán)利要求1所述的光纖無源校準(zhǔn)裝置，其特征在于形成在光纖列塊中的每一個校準(zhǔn)槽都具有V形的橫截面。
8.根據(jù)權(quán)利要求1所述的光纖無源校準(zhǔn)裝置，其特征在于通過精密機械加工或鑄造形成光纖列塊。
9.根據(jù)權(quán)利要求1所述的光纖無源校準(zhǔn)裝置，其特征在于在與校準(zhǔn)凸塊對應(yīng)的位置處形成預(yù)定深度的光波導(dǎo)器件的校準(zhǔn)孔。
10.根據(jù)權(quán)利要求1所述的光纖無源校準(zhǔn)裝置，其特征在于其中光波導(dǎo)器件芯片的形成步驟如下(a)在基片上形成下包層；(b)用具有比所述包層高的折射率的材料制成芯層，并通過蝕刻形成溝道型光波導(dǎo)；(c)通過形成上包層制造光波導(dǎo)器件；及(d)在與輸入/輸出光波導(dǎo)列分隔開預(yù)定距離的位置處在光波導(dǎo)器件上形成具有預(yù)定形狀的校準(zhǔn)孔。
11.根據(jù)權(quán)利要求10所述的光纖無源校準(zhǔn)裝置，其特征在于光波導(dǎo)是從二氧化硅光波導(dǎo)、聚合物光波導(dǎo)、玻璃光波導(dǎo)及鈮酸鋰光波導(dǎo)所構(gòu)成的組中造出的一種。
12.根據(jù)權(quán)利要求1所述的光纖無源校準(zhǔn)裝置，其特征在于通過精密機械加工形成光波導(dǎo)器件芯片的校準(zhǔn)孔。
13.根據(jù)權(quán)利要求1所述的光纖無源校準(zhǔn)裝置，其特征在于通過光粘合劑或熔焊將光波導(dǎo)器件芯片、光纖列塊及校準(zhǔn)平臺結(jié)合在一起。
14.根據(jù)權(quán)利要求1所述的光纖無源校準(zhǔn)裝置，其特征在于還包括與所述光纖列塊相同的與光波導(dǎo)器件芯片的另一側(cè)相配合的第二光纖列塊，其中校準(zhǔn)平臺在與第一校準(zhǔn)脊相對的校準(zhǔn)平臺的一端具有與第二光纖列塊配合的第二校準(zhǔn)脊，及在第二位移脊之間的用于防止第二列塊與校準(zhǔn)平臺相接觸的間隔。
全文摘要
一種用于無源校準(zhǔn)光纖與集成光器件的輸入/輸出光波導(dǎo)的光纖無源校準(zhǔn)裝置,其包含:光纖列塊、光纖固定片、光波導(dǎo)器件芯片、校準(zhǔn)平臺及用于防止光纖固定片與校準(zhǔn)平臺相接觸的第一校準(zhǔn)脊間的間隔。本發(fā)明的光纖無源校準(zhǔn)裝置不需要光源及光檢測器,或相對于具有六個自由度的校準(zhǔn)軸的精確校準(zhǔn),從而只需很少時間及成本即可將光纖與光波導(dǎo)器件芯片相接。
文檔編號G02B6/30GK1215159SQ9810342
公開日1999年4月28日 申請日期1998年7月24日 優(yōu)先權(quán)日1997年7月31日
發(fā)明者李炯宰, 俞炳權(quán), 李勇雨, 李泰衡 申請人:三星電子株式會社