專利名稱：用于連接光纖和光波導(dǎo)的結(jié)構(gòu)的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及將光纖和光波導(dǎo)相互連接的結(jié)構(gòu)，更具體的，涉及這樣一種光纖和光波導(dǎo)連接結(jié)構(gòu)，其中光波導(dǎo)和光纖在組裝平臺(tái)上彼此無源連接。
通常，為將光波導(dǎo)器件和光纖結(jié)合在一起，在生產(chǎn)光纖陣列模塊中其所包含的光纖陣列與光波導(dǎo)器件的輸入/輸出波導(dǎo)數(shù)目相同。通過將光纖固定到具有均勻間隔的V-形槽的塊上，將一層黏結(jié)劑涂到光纖上，用罩將光纖固定，并拋光模塊的截面而形成光纖陣列模塊。對(duì)光波導(dǎo)器件的輸入/輸出截面進(jìn)行拋光，以減少在與光纖陣列模塊相耦合時(shí)的結(jié)損耗。在光被波導(dǎo)進(jìn)光纖陣列模塊的輸入光纖后，光波導(dǎo)被精確的設(shè)置使得從波導(dǎo)的輸出端可以發(fā)射出最大的輸出光束。在最大的輸出光束從波導(dǎo)輸出端發(fā)射出后，光纖陣列模塊和光波導(dǎo)器件被最后的固定和耦合。
圖1示出傳統(tǒng)的光波導(dǎo)器件和光纖陣列模塊。這里，圖中所示出的狀態(tài)是在將光波導(dǎo)器件100和光纖陣列模塊彼此結(jié)合在一起之前的狀態(tài)。在圖中的下部所示出的三維坐標(biāo)表示通過光纖陣列模塊110的輸入端發(fā)射的光束的方向和每一模塊的設(shè)置方向。當(dāng)通過輸入端輻射的光束通過光波導(dǎo)器件100散射到光纖陣列模塊110的輸出端以外時(shí)，就可找到具有最小損耗的結(jié)構(gòu)位置，從而完成組合。
如上所述，當(dāng)光纖陣列模塊110和光波導(dǎo)器件100以有源結(jié)構(gòu)的形式結(jié)合時(shí)，需要發(fā)射光的光源，并且必須包括用于計(jì)算損耗的光探測(cè)器。同樣，調(diào)整排列的方向需要耗費(fèi)很多的時(shí)間。
為了解決上述問題，本發(fā)明的目的是提供一種光纖和光波導(dǎo)連接結(jié)構(gòu)，其中光波導(dǎo)器件和光纖陣列模塊以無源方式結(jié)合，從而，它們?cè)跓o需單獨(dú)的光源的情況下可以快速的彼此連接相應(yīng)的，為了實(shí)現(xiàn)上述目的，所提供的光纖和波導(dǎo)的連接結(jié)構(gòu)包含光纖；一光波導(dǎo)器件，其平面包含一突出到基片表面以外的波導(dǎo)芯；及一組裝平臺(tái)，其結(jié)構(gòu)使得每個(gè)光纖的芯都與光波導(dǎo)器件的波導(dǎo)芯相對(duì)，并具有用于光纖的凹槽和用于光波導(dǎo)器件的突起部分的凹槽。
最好，當(dāng)光波導(dǎo)器件被固定到組裝平臺(tái)上時(shí)，作為光纖罩的非突起部分將被固定到組裝平臺(tái)上。
組裝平臺(tái)最好還包含支座，其在當(dāng)光纖被固定到凹槽上時(shí)，用于支撐從凹槽延伸出的光纖部分。
最好在組裝平臺(tái)上，從所刻蝕的槽的表面到一深度的高度等于每個(gè)光纖的截面半徑，該深度為在該處，波導(dǎo)器件的突出部分能在將波導(dǎo)放入凹槽中時(shí)正好能與波導(dǎo)芯的中心相配合。
最好在波導(dǎo)器件中，從基片到光波導(dǎo)器件的中心的高度等于光纖的截面半徑。
為了實(shí)現(xiàn)上述目的，所提供的光纖和波導(dǎo)連接結(jié)構(gòu)包含光纖；一光波導(dǎo)器件，其平面包含一突出到基片表面以外的波導(dǎo)；及一組裝平臺(tái)，其結(jié)構(gòu)使得每個(gè)光纖的芯都與光波導(dǎo)器件的波導(dǎo)芯相對(duì)，并具有用于光纖的V-形槽和用于光波導(dǎo)器件的突起部分的凹槽；還包含支座，其在當(dāng)光纖被固定到V-形槽上時(shí)，用于支撐延伸出的光纖部分。
通過下面結(jié)合相應(yīng)附圖的詳細(xì)描述將對(duì)本發(fā)明的以上及其他目的有更清楚的認(rèn)識(shí)。
圖1為傳統(tǒng)波導(dǎo)器件及光纖陣列模塊的透視圖；圖2為根據(jù)本發(fā)明實(shí)施例的光纖和光波導(dǎo)連接結(jié)構(gòu)的透視圖；圖3為根據(jù)本發(fā)明另一實(shí)施例的光纖和光波導(dǎo)連接結(jié)構(gòu)的透視圖；圖4為根據(jù)本發(fā)明另一實(shí)施例的光纖和光波導(dǎo)連接結(jié)構(gòu)的透視圖。
參考圖2，光纖和光波導(dǎo)連接結(jié)構(gòu)包含；光纖200；光波導(dǎo)器件210；及組裝平臺(tái)220。圖2示出了將要連接到光波導(dǎo)器件210的輸入部分的光纖201及裝到使通過光波導(dǎo)的信號(hào)輸出的部分中的光纖202。在輸出部分出的光纖202的數(shù)量取決于光波導(dǎo)器件210的分支數(shù)。對(duì)光波導(dǎo)器件進(jìn)行蝕刻直到包含光波導(dǎo)芯的突出部分從基片212的表面突出出來為止。在其上設(shè)置并連接有光纖200和光波導(dǎo)器件210的組裝平臺(tái)220具有用于設(shè)置光纖200的凹槽222及用于容納光波導(dǎo)器件210的突出部分211的凹槽221，所述的組裝平臺(tái)形成在具有一定厚度的基片上。用于設(shè)置光纖200的凹槽的深度必須等于或略小于光纖的截面直徑。在其中置入光波導(dǎo)器件210的突出部分211的凹槽221的深度必須等于光纖200的凹槽的深度。當(dāng)在平臺(tái)220上將光纖200和光波導(dǎo)器件210彼此相連設(shè)置時(shí)，每個(gè)光纖的中心(即每個(gè)光纖的芯的中心)必須準(zhǔn)確的接觸到光波導(dǎo)器件210的中心(即光波導(dǎo)芯的中心)。在蝕刻組裝平臺(tái)的深度時(shí)必須事先準(zhǔn)確的計(jì)算此種連接，從而完成準(zhǔn)確的蝕刻。光波導(dǎo)器件210的基片212作為將光纖200與組裝平臺(tái)220上的光波導(dǎo)器件210相固定的罩。
當(dāng)在組裝平臺(tái)上將光纖211與光波導(dǎo)器件210彼此固定并相連時(shí)，光纖200通過光波導(dǎo)器件210的基片212固定，即，光波導(dǎo)器件210未被蝕刻掉的基片部分212。光波導(dǎo)器件210的突出部分211插入組裝平臺(tái)220的凹陷221中。這里，從光波導(dǎo)器件210的基片212到波導(dǎo)芯中心的高度必須等于光纖200的截面直徑。
圖3示出根據(jù)本發(fā)明另一實(shí)施例的光纖和光波導(dǎo)器件的連接結(jié)構(gòu)，其包括光纖300；一光波導(dǎo)器件310；及一組裝平臺(tái)320。光纖300和光波導(dǎo)器件310和圖2中的相同。在平臺(tái)320的結(jié)構(gòu)中，用于將光纖300與光波導(dǎo)器件310相連的組裝部分322存在于用于支撐光纖的平板321之上(對(duì)照?qǐng)D2)。組裝部分322的凹陷深度與圖2中的相同。
圖4示出根據(jù)本發(fā)明另一實(shí)施例的光纖和光波導(dǎo)器件的連接結(jié)構(gòu)的示意圖，其包括光纖400，光波導(dǎo)器件410，及組裝平臺(tái)420。光纖400和光波導(dǎo)器件410與圖2中的相同。組裝平臺(tái)420由用于支撐光纖400的平板421及組裝部分422構(gòu)成。組裝部分422具有蝕刻出用于固定光纖400的V-形槽，及適配光波導(dǎo)器件410的突出部分的凹陷。V-形槽423的蝕刻深度和用于光波導(dǎo)的凹槽424的深度必須等于或小于每個(gè)光纖400的截面直徑。光波導(dǎo)器件410的突出411的高度必須被控制，從而基片412的表面到波導(dǎo)芯的中心的高度可等于光纖400的截面半徑。光波導(dǎo)器件410的突出411的總的高度必須略微小于光纖400的截面直徑。
下面對(duì)生產(chǎn)圖2到圖4中的部件的特征和方法進(jìn)行描述。下面將對(duì)依賴與部件件結(jié)合的光線和光波導(dǎo)器件的連接進(jìn)行描述。首先，作為設(shè)置光纖和光波導(dǎo)器件210的基本塊的組裝平臺(tái)220的特征在于其具有用于固定光波導(dǎo)器件的槽221及用于以預(yù)定間隔在輸入和輸出部分固定光纖的槽222。硅基片的各向異性蝕刻可以用于制造組裝平臺(tái)220。圖2的組裝平臺(tái)220是通過在硅晶片上形成Si3N4或其他材料的蝕刻掩膜圖案并用KOH的蝕刻溶液或其他溶液蝕刻圖形而形成的，其中不包含在其上將要固定波導(dǎo)器件和光纖的硅晶片部分。圖4的組裝平臺(tái)是用各向異性蝕刻方法生產(chǎn)硅晶片的情況。圖2到圖4的光波導(dǎo)器件210,310，及410具有被去除到一定深度的邊緣，從而在組裝平臺(tái)220,320，及420上分別準(zhǔn)確的定位。用干蝕方法(如反應(yīng)離子蝕刻(RIE))刻蝕或用精細(xì)研磨劑將邊緣去除到一定深度實(shí)現(xiàn)這樣的一種光波導(dǎo)器件。這里，輸入和輸出光波導(dǎo)的截面(即，在輸入和輸出部分將要與光線連接的光波導(dǎo)的截面)必須精確的進(jìn)行加工，以便在將光纖和光波導(dǎo)相連時(shí)將光損耗將到最小。這里，光纖同樣具有精確切除的截面從而當(dāng)與輸入和輸出光波導(dǎo)的截面耦合時(shí)將光損耗降到最小。
下面將對(duì)圖2到圖4的部件間的耦合進(jìn)行描述。在圖2到圖4中，當(dāng)光纖，光波導(dǎo)器件和組裝平臺(tái)彼此接合時(shí)，光波導(dǎo)器件被置入組裝平臺(tái)上的用于光波導(dǎo)器件的槽內(nèi)，從而完成接合。這里，光纖和光波導(dǎo)的截面彼此相配并對(duì)應(yīng)，尤其是，光纖和光波導(dǎo)芯相配，從而具有相同的中心。當(dāng)光纖被固定到組裝平臺(tái)上的槽上時(shí)，大約有20微米到30微米的光纖從用于在組裝平臺(tái)上固定光纖的槽延伸的表面突出出來。當(dāng)光波導(dǎo)器件被固定到組裝平臺(tái)上時(shí)，光波導(dǎo)器件的邊緣的被去除的部分(例如圖2的基片212的一部分)作為固定光纖的平面。典型的光纖的直徑為125微米，在組裝平臺(tái)上用于固定光纖的槽的深度大約為95到105微米。在此情況下，在接合時(shí)作為光波導(dǎo)器件的被蝕掉邊緣的基片部分被固定到組裝平臺(tái)上的光纖上。當(dāng)每個(gè)光纖的半徑為62.5微米時(shí)，波導(dǎo)器件芯的中心離光波導(dǎo)器件的基片表面高必須是62.5微米，即，離開始突出的突出部分，從而用光纖的中心與光波導(dǎo)器件芯的中心相匹配。因此，光纖和光波導(dǎo)器件是向上和向下設(shè)置的，即，在組裝平臺(tái)上的光信號(hào)傳輸?shù)姆较蛏?。依?jù)光波導(dǎo)芯的輸入和輸出部分的光波導(dǎo)的突出形板從左到右的長度必須等于組裝平臺(tái)的凹槽的從左到右的長度，即在垂直于光信號(hào)傳輸方向上的長度。同樣，必須事先制作光波導(dǎo)器件，以致使其輸入和輸出部分芯的中心與每個(gè)光纖的輸入和輸出部分相對(duì)，從而保證在左和右的方向上設(shè)置光纖。如圖3和圖4中所示，用于支撐光纖的組裝平臺(tái)板在當(dāng)將光纖固定到組裝平臺(tái)上的槽上時(shí)，防止由于光纖覆層的脫落所造成的光纖的損壞。上面所述的光纖和波導(dǎo)器件間的連接通過用無源結(jié)構(gòu)方法代替有源結(jié)構(gòu)方法(將光纖固定到光波導(dǎo)器件上)得以實(shí)現(xiàn)，從而不需要光源，光探測(cè)器及精確的組裝器件，而這些對(duì)于有源連接是必須的。
根據(jù)本發(fā)明，基于無源結(jié)構(gòu)連接，不需要光源及光探測(cè)器就可將光纖和光波導(dǎo)連接，因此，降低了成本，同時(shí)連接迅速。
權(quán)利要求
1．一種光纖和波導(dǎo)連接結(jié)構(gòu)，其特征在于包含多根光纖；一光波導(dǎo)器件，其面上包括在基片的表面上突出出來的波導(dǎo)；及一組裝平臺(tái)，其結(jié)構(gòu)使得每個(gè)光纖的中心都能與光波導(dǎo)器件的波導(dǎo)芯的中心相對(duì)，并具有用于光纖的凹槽和用于光波導(dǎo)器件的突出部分的凹槽。
2．根據(jù)權(quán)利要求1所述的光纖和波導(dǎo)連接結(jié)構(gòu)，其特征在于當(dāng)光波導(dǎo)器件被固定到組裝平臺(tái)上時(shí)，非突出的基片部分充當(dāng)將光纖固定到組裝平臺(tái)上的罩。
3．根據(jù)權(quán)利要求1所述的光纖和波導(dǎo)連接結(jié)構(gòu)，其特征在于組裝平臺(tái)還包含一支座，當(dāng)光纖被固定到凹槽上時(shí)其用于支撐從凹槽延伸出的光纖部分。
4．根據(jù)權(quán)利要求1所述的光纖和波導(dǎo)連接結(jié)構(gòu)，其特征在于在組裝平臺(tái)上，從所刻蝕的槽的表面到一深度的高度等于每個(gè)光纖的截面半徑，該深度為在該處，波導(dǎo)器件的突出部分能在將波導(dǎo)放入凹槽中時(shí)正好能與波導(dǎo)芯的中心相配合。
5．根據(jù)權(quán)利要求1所述的光纖和波導(dǎo)連接結(jié)構(gòu)，其特征在于在光波導(dǎo)器件內(nèi)，從基片到光波導(dǎo)器件中心的高度等于光纖截面的半徑。
6．一種光纖和波導(dǎo)連接結(jié)構(gòu)，其特征在于包含多根光纖；一光波導(dǎo)器件，其面上包括在基片的表面上突出出來的波導(dǎo)；及一組裝平臺(tái)，其結(jié)構(gòu)使得每個(gè)光纖的中心都能與光波導(dǎo)器件的波導(dǎo)芯的中心相對(duì)，并具有用于光纖的V-形槽和用于光波導(dǎo)器件的突出部分的凹槽，還包含一支座，用于當(dāng)光纖被固定到V-形槽上時(shí)支撐延伸出的光纖部分。
全文摘要
一種光纖和波導(dǎo)連接結(jié)構(gòu),包含:光纖;光波導(dǎo)器件,其面上包括在基片的表面上突出出來的波導(dǎo)芯;及組裝平臺(tái),其結(jié)構(gòu)使得每個(gè)光纖的中心都能與光波導(dǎo)器件的波導(dǎo)芯的中心相對(duì),并具有用于光纖的凹槽和用于光波導(dǎo)器件的突出部分的凹槽,根據(jù)此結(jié)構(gòu),依據(jù)無源連接的結(jié)構(gòu),不需要光源及光探測(cè)器,從而降低了成本并可實(shí)現(xiàn)快速連接。
文檔編號(hào)G02B6/30GK1221888SQ9812560
公開日1999年7月7日 申請(qǐng)日期1998年12月18日 優(yōu)先權(quán)日1997年12月31日
發(fā)明者李炯宰, 俞炳權(quán), 李玲揆, 李泰衡 申請(qǐng)人:三星電子株式會(huì)社