使用干式蝕刻技術(shù)來說提供了更高的蝕刻速度和更高的端部刻面角度精度。濕式蝕刻避免了與設(shè)備啟動(dòng)和操作相關(guān)聯(lián)的端部刻面角度上的制造容差，因?yàn)楫?dāng)采用濕式蝕刻時(shí)，基底的晶面指定了端部刻面角度。
[0023]在一個(gè)實(shí)施例中，為每個(gè)溝槽蝕刻離散的第一刻面。替代地，在另一個(gè)實(shí)施例中，共同的第一刻面通過在終端103處橫跨多個(gè)溝槽102蝕刻橫跨溝槽而形成。通過橫跨多個(gè)溝槽102而蝕刻共同的橫跨溝槽，從而在一個(gè)步驟中限定第一刻面105，實(shí)現(xiàn)了經(jīng)濟(jì)規(guī)模，并且保證了不同第一刻面之間的連續(xù)性。然而，具有共同第一刻面的內(nèi)插件不和具有離散的第一刻面的基底一樣具有溝槽之間的光學(xué)隔離度。
[0024]在一個(gè)實(shí)施例中，側(cè)壁相比于第一刻面被蝕刻更深以限定臺(tái)階(未示出)。換句話說，第一刻面被蝕刻被使得下邊緣在光學(xué)軸線下方，但在溝槽底部的上方。該實(shí)施例通過使得光學(xué)導(dǎo)管的端面抵靠臺(tái)階而有助于光學(xué)導(dǎo)管在溝槽中的被動(dòng)軸向?qū)R。
[0025]在一個(gè)實(shí)施例中，第一刻面的至少一部分被處理為使得其更具反射性。在一個(gè)實(shí)施例中，處理該表面涉及將該表面涂覆有金屬或其他反射性材料，以使得第一刻面成為現(xiàn)有技術(shù)中已知的反射鏡。合適的反射材料包括，例如，金、銀、鋁和介電體。該材料可通過使用已知的技術(shù)(包括蒸鍍、濺射和氣相沉積)被沉積在所述刻面上。
[0026]內(nèi)插件的大部分(如果不是全部)關(guān)鍵對齊關(guān)系可經(jīng)常僅在少數(shù)、甚至單個(gè)光刻步驟中在晶片極上被限定。具體地，用于電連接和提供光學(xué)部件的被動(dòng)對齊的接觸墊/柱和用于保持光纖的溝槽的位置可在單個(gè)掩模步驟中限定。另外，在一個(gè)實(shí)施例中，多個(gè)部件之間的光學(xué)/電氣互連可在單個(gè)掩模步驟中限定。例如，將用于光學(xué)部件的墊/柱和用于電驅(qū)動(dòng)電路的墊互聯(lián)的多條跡線、和驅(qū)動(dòng)電路與通過基底的過孔之間的跡線可在單個(gè)掩模步驟中限定。在一個(gè)實(shí)施例中，在同一掩模步驟中甚至限定了內(nèi)插件的邊緣。換句話說，內(nèi)插件的每個(gè)定位邊緣是在晶片中蝕刻的切割(dicing)溝槽的一半。晶片在每個(gè)切割溝槽的平坦底部被簡單地分開，以形成由基底的晶面角度限定的定位器邊緣。以這種方式，從內(nèi)插件的邊緣到關(guān)鍵特征(諸如溝槽102)之間的距離可被精確地控制，通常在單個(gè)步驟中，從而消除產(chǎn)生的容差累積并且簡化利用內(nèi)插件進(jìn)行的組件制造。
[0027]光學(xué)導(dǎo)管110可以是用于傳輸光的任何已知的媒介。在圖1的實(shí)施例中，光學(xué)導(dǎo)管I1是光纖110a。光纖IlOa可以是單模、多?；蚱癖３謫文９饫w。光纖可以是長光纖，或可以是用于拼接或連接到更長的光纖的引線。如果該光纖是引線，則使用較小直徑的光纖是有利的。例如，可使用商業(yè)上可獲得的80微米直徑的光纖。使用較小直徑的光纖可提供更窄的溝槽和更少的基底表面蝕刻，從而留出更多的基底頂部表面可用于其他目的。另夕卜，更窄的溝槽轉(zhuǎn)換為在光纖的前面和DOE之間經(jīng)由第一刻面的更短的光學(xué)路徑。更短的路徑導(dǎo)致更少的光束擴(kuò)展，從而降低了所需的DOE的尺寸。因此，更小尺寸的光纖具有多個(gè)關(guān)鍵優(yōu)點(diǎn)。
[0028]雖然在圖1的實(shí)施例中示出了光纖110a，但是應(yīng)當(dāng)理解的是可使用任何光學(xué)導(dǎo)管。合適的光學(xué)導(dǎo)管包括，例如，離散光纖、帶狀光纖和平面波導(dǎo)。這種平面波導(dǎo)的使用是已知的，并且在例如美國專利申請N0.13/017，668 (全文通過引用結(jié)合于此)中描述。
[0029]端面112可以多種方式構(gòu)造。例如，在示于圖1的實(shí)施例中，端面112正交于光學(xué)軸線111。這樣的構(gòu)造有利于可制造性，因?yàn)橹苯橇芽p容易通過使用已知的機(jī)械和激光割裂技術(shù)來實(shí)施。此外，在一個(gè)實(shí)施例中，正交的端面112通過使得端面抵靠蝕刻進(jìn)基底(如上文所述)的臺(tái)階或位于第二基底上的止動(dòng)件(如下文描述)來幫助光學(xué)導(dǎo)管110在溝槽102中軸向?qū)R。替代地，端面112可以以第一角度α割裂，使得該端面物理地接觸第一刻面105，從而消除空氣間隙。這樣的構(gòu)造需要更加復(fù)雜精密的割裂，并且防止光纖被旋轉(zhuǎn)以便調(diào)諧，雖然端面和第一刻面之間的物理接觸減小了菲涅爾損失。(如果空氣間隙確實(shí)存在，例如存在于正交于光軸111的端面時(shí)，可使用折射率匹配凝膠以減小菲涅爾損失。)在又一個(gè)實(shí)施例中，在一些應(yīng)用中，期望進(jìn)一步成形光纖110的端面112，以實(shí)現(xiàn)額外的光學(xué)性能和/或被動(dòng)對齊。例如，側(cè)部刻面可在第一配合刻面的任一側(cè)上被添加到光纖端面，以加強(qiáng)光學(xué)耦合(見，例如美國專利申請N0.12/510，954)。此外，可能期望成形具有上表面的端面112，該上表面成角度以避免光束170與DOE 140干涉。
[0030]光纖IlOa可以多種已知的方式而被固定到溝槽。例如，光纖可被金屬化并且被焊接在位，或其可被膠粘在位。在一個(gè)實(shí)施例中，UV固化的、光學(xué)透明的粘接劑可用于將光纖固定在溝槽中。在一個(gè)實(shí)施例中，光纖IlOa是引線，其具有自由遠(yuǎn)端(未示出)以有利于拼接或連接至另一光纖。例如，光纖IlOa可被連接到光纖電路中的光纖，或光纖IlOa可以是直接來自于光纖電路的光纖。
[0031]本發(fā)明的一個(gè)重要方面在于衍射光學(xué)元件(DOE)，該衍射光學(xué)元件是薄相位元件，并且借助于干涉和衍射而操作，以產(chǎn)生光的計(jì)算過的分布。(D0E有時(shí)被稱為光柵，全息光學(xué)元件，和子波長衍射光柵。)特別地，D0E140構(gòu)造為隨著光被第一刻面反射而在波導(dǎo)和光學(xué)導(dǎo)管之間耦合光，并且，因此，將光學(xué)導(dǎo)管的模式尺寸和數(shù)值孔徑特征和波導(dǎo)的模式尺寸和特征匹配，其中波導(dǎo)的模式尺寸和特征包括由例如波導(dǎo)上絕熱減縮波導(dǎo)過渡段的使用而導(dǎo)致的任意模式尺寸轉(zhuǎn)換。由于光束從光學(xué)導(dǎo)管的端面到DOE的表面擴(kuò)展，并且由于在一個(gè)實(shí)施例中，光束由于從非45°的第一刻面反射而被拉長，所以DOE必須被構(gòu)造為聚焦并重新成形該光束以沿著波導(dǎo)傳播。特別地，在第一刻面沿著硅的晶面蝕刻的實(shí)施例中，第一角度將不是45°而是晶面角度，該晶面角度對硅來說是54.7°。因此，由第一刻面反射的光將以非垂直的、名義上的第二角度β照射在基底的平面上，該第二角度在硅基底的情況下將為約19.4° (相對于與平坦表面1la正交)以補(bǔ)償從54.7°的晶面角度的反射。非垂直的角度導(dǎo)致在DOE上的長方形或橢圓光斑形狀，該形狀必須通過DOE被重新成形和聚焦，以被發(fā)射到波導(dǎo)上。恰當(dāng)構(gòu)造的DOE應(yīng)當(dāng)不僅當(dāng)光被第一面反射到波導(dǎo)時(shí)成形并聚焦從光纖導(dǎo)管發(fā)射的光，并且反向工作，以重新成形并聚焦從波導(dǎo)發(fā)射到第一面和光學(xué)導(dǎo)管的光。這樣的成形和聚焦可通過使用DOE中的弧、脊、柱等而產(chǎn)生的干涉和衍射而實(shí)現(xiàn)，如上文所述。除了將DOE構(gòu)造為將光成形和聚焦以調(diào)整上文所述的非垂直的第二角度之外，DOE還應(yīng)當(dāng)構(gòu)造為用于與光學(xué)導(dǎo)管的不同接口。例如，在一個(gè)實(shí)施例中，其將被構(gòu)造為用于空氣通路，在另一實(shí)施例中，用于折射率匹配的凝膠。
[0032]DOE應(yīng)當(dāng)具有有著至少光束170的光斑大小的尺寸的區(qū)域。在該方面，應(yīng)當(dāng)注意的是，如上所述，光斑尺寸將大于光束的橫截面，因?yàn)楣馐且苑谴怪钡慕嵌热肷涞紻OE上的。不同于傳統(tǒng)的透鏡，DOE可制成為大于預(yù)期的光斑尺寸，以沿著周邊捕捉偏離的(errant)光，因?yàn)槠淇捎?jì)算DOE上任意位置處偏離的光的入射角，并且結(jié)合所需的結(jié)構(gòu)以基于已知的角度而成形并聚焦光。因此，相對大的DOE表面區(qū)域通常是優(yōu)選的。例如，如圖5所示，圖5是光學(xué)部件530的仰視圖，DOE 540具有約35微米的寬度。
[0033]這種DOE 的制備在例如 Frederik Van Laere, et al., Compact FocusingGrating Couplers for Silicon-on-1nsulator Integrated Circuits, IEEE PHOTONICSTECHNOLOGY LETTERS, VOL.19，N0.23 (Dec.1，2007) ；Tingdi Liao, et al.，High-Eff iciencyFocusing Waveguide Grating Coupler with Parallelogramic Groove Profiles, JOURNALOF