專利名稱：光學(xué)組件的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及光學(xué)組件，特別涉及能改善來自安裝于基板上光學(xué)裝置的光之探測(cè)性能的組件構(gòu)造，以及形成這種組件的方法，和含有這種組件的發(fā)射機(jī)及光學(xué)網(wǎng)絡(luò)。
在通信領(lǐng)域中，光學(xué)網(wǎng)絡(luò)引起不斷增加的興趣，主要是由于其巨大的信息處理能力。這樣一個(gè)光學(xué)網(wǎng)絡(luò)的關(guān)鍵元件之一是能從單個(gè)激光器中發(fā)射出數(shù)種波長(zhǎng)的可調(diào)波長(zhǎng)激光器，并因此為發(fā)射提供多種信道。在激光器的至少一種形式中，從激光器的背面發(fā)出的光用于將激光鎖定在所需波長(zhǎng)上。
在目前的光學(xué)組件的很多類型中，激光器安裝在通常由硅制成的基板上，隨同透鏡安裝在激光器正面的附近，光探測(cè)器安裝在激光器背面的附近。通道用于將從背面發(fā)出的光反射到光探測(cè)器上以控制背面光。(參見授予Anigbo專利權(quán)的美國(guó)專利No.5,881,193。)當(dāng)同種類型的基板用于組件中，而該組件中的背面光用于鎖定發(fā)射光的波長(zhǎng)，而非簡(jiǎn)單地控制背面光強(qiáng)度時(shí)，就會(huì)產(chǎn)生問題。用于鎖定的光電探測(cè)陣列位于通道的附近，并接收發(fā)自背面的直接光和來自通道的反射光。第二種“光束”能破壞波長(zhǎng)控制信號(hào)，這會(huì)降低鎖定激光器輸出波長(zhǎng)的能力。當(dāng)然可以運(yùn)用不同類型的基板來解決問題，但對(duì)大多數(shù)制造商來說，繼續(xù)使用也可用于其它裝置的同種類型基板會(huì)更加節(jié)約。
所以，期望提供一種組件，它能增強(qiáng)用以鎖定發(fā)射光的波長(zhǎng)或另作它用的探測(cè)背面光的質(zhì)量。
依據(jù)一個(gè)方面，本發(fā)明是一種光學(xué)組件，它包括一個(gè)基板，一個(gè)安裝于該基板主面上的并具有一個(gè)面的發(fā)光裝置，至少一個(gè)形成于該基板中靠近發(fā)光裝置背面的通道，以及至少一個(gè)與從該面發(fā)出的光光學(xué)耦合的光探測(cè)器。該通道包括至少一個(gè)表面，適于接收一部分該面發(fā)的光，并將它遠(yuǎn)離光探測(cè)器反射，以便使光探測(cè)器主要接收發(fā)自背面的直接光。
本發(fā)明的這些及其它特性將在隨后的說明中詳細(xì)描述。在附圖中

圖1是包括依據(jù)本發(fā)明光學(xué)組件實(shí)施例的一部分光學(xué)網(wǎng)絡(luò)的原理圖；圖2是一部分依據(jù)本發(fā)明光學(xué)組件實(shí)施例的剖面圖；以及圖3是圖2所示的一部分組件的平面圖。
應(yīng)當(dāng)理解，緣于說明的目的，這些附圖沒必要嚴(yán)格按比例作圖。
圖1說明了含有本發(fā)明原理的典型光學(xué)網(wǎng)絡(luò)的一部分。光發(fā)射機(jī)15提供通過光纖12傳送至接收器13的光信號(hào)，在接收器13處光信號(hào)被轉(zhuǎn)換成電信號(hào)。在光發(fā)射機(jī)15和接收器13之間也可以包含類似摻鉺光纖放大器這樣的放大器(未示出)和其它元件。
發(fā)射機(jī)15包括光信號(hào)源11，光信號(hào)源可以包括半導(dǎo)體激光器或其它光學(xué)裝置。激光器一般從正面發(fā)射光信號(hào)，也從背面發(fā)射光。背面光耦合至其傳輸依賴于波長(zhǎng)的裝置12，例如法布里-玻羅標(biāo)準(zhǔn)具，使得濾光器的輸出光為背面光波長(zhǎng)函數(shù)。濾光器的輸出量光耦合至一個(gè)或多個(gè)能將光轉(zhuǎn)換成電信號(hào)的光探測(cè)器13。所得電信號(hào)耦合至波長(zhǎng)控制電路14，產(chǎn)生了響應(yīng)光電探測(cè)信號(hào)的電信號(hào)。波長(zhǎng)控制信號(hào)的輸出可以用于例如控制與激光器的偏差或控制熱電冷卻器來調(diào)整偏差或溫度以便將激光信號(hào)鎖定在所需波長(zhǎng)。在很多系統(tǒng)中，期望將背面信號(hào)分成兩束，其中一束作為參考信號(hào)。波長(zhǎng)控制電路可以由模擬和/或數(shù)字電路構(gòu)成。
圖2說明了包含進(jìn)光源11的依據(jù)本發(fā)明實(shí)施例的光學(xué)組件20，而圖3是一部分光學(xué)組件的平面圖。該組件包括優(yōu)選為硅或其它結(jié)晶材料制成的基板21。發(fā)光裝置22優(yōu)選地安裝在基板的上主面。在此實(shí)施例中，發(fā)光裝置是半導(dǎo)體激光器，例如電吸附調(diào)制(EML)激光器或分布反饋(DFB)激光器，但也可以是其它類型的發(fā)光裝置。優(yōu)選地該裝置具有發(fā)光的正面23及背面24。正面光通常含有耦合至網(wǎng)絡(luò)的信號(hào)光，而為了鎖定信號(hào)光至所需波長(zhǎng)，背面光用于決定發(fā)射光的波長(zhǎng)。調(diào)制器(未示出)與激光器合成在一起，如含在電吸附調(diào)制激光器中，或者分開，也可以安裝在上表面上。
優(yōu)選地球面透鏡25(球透鏡)安裝在蝕刻于基板表面上緊鄰激光器22的通道26中。透鏡25用于校準(zhǔn)正面光以便該光能耦合至光纖(圖1中的12)。期望能在透鏡25和光纖之間設(shè)置隔離器(未示出)。
至少一個(gè)附加物，在此實(shí)施例中是兩個(gè)通道28和29，形成于基板表面上緊鄰，在此實(shí)施例中是靠近激光器的背面24。應(yīng)當(dāng)理解，在先的某些設(shè)計(jì)中，形成帶有斜端壁的V形通道，以便將背面光從底部及端壁反射至光探測(cè)器的主面，該探測(cè)器安裝在延伸過通道的基板上表面上。(參見前面引用過的美國(guó)專利No.5,881,193。)為了鎖定的目的，光探測(cè)器13優(yōu)選地包括接收通過校準(zhǔn)透鏡發(fā)自校準(zhǔn)具12不同部分的光的光電探測(cè)陣列，所有這些裝置都安裝在緊鄰基板背面的陶瓷載體40上。在本優(yōu)選設(shè)計(jì)方案中，通道28和29包括至少兩個(gè)有基本上平行于激光器22的背面24的頂30和31的V形槽。這樣提供了至少一個(gè)表面，而在本實(shí)施例中是兩個(gè)表面32和33，此表面與激光器的背面所成夾角θ例如為35.3°，而非90度，優(yōu)選地不超過60度。因而，表面32和33被定向以便向通道28傳播的背面光沿箭頭34代表的方向遠(yuǎn)離光探測(cè)器13反射，同時(shí)直接光沿箭頭35代表的方向入射到光探測(cè)器上。在此實(shí)施例中，第一個(gè)V形槽表面32反射大部分傳播至基板21的光，而第二個(gè)V形槽表面33反射經(jīng)過第一個(gè)V形槽的背面掠光。因此，光探測(cè)器僅主要接收發(fā)自激光器的直接光(即非反射光)，如此就提高了被探測(cè)光的質(zhì)量。優(yōu)選地，被光探測(cè)器接收的光至少有97個(gè)百分點(diǎn)是直接光。因此，V形槽的一個(gè)作用是作為將不良的光束部分偏轉(zhuǎn)遠(yuǎn)離波長(zhǎng)控制電路(圖1中的14)工作范圍(the fieldof view)的組合束卸載(integral beam dump)。
在典型實(shí)施例中，蝕刻上表面使得硅基板21的主面位于晶面<100>上，而表面32和33將位于晶面<111>上。這使表面與背面形成大約為35.3度的夾角θ。從背面發(fā)出的光通常覆蓋了0-35度的夾角范圍。以大于嚴(yán)格的硅面角(大約16度)的角度入射到V形槽硅面上的背面光被反射。小于此角入射的光部分被傳播而部分被反射，但也被清除出光探測(cè)器的工作范圍。夾角θ的合適范圍是10-75度。
組件20一般可以由標(biāo)準(zhǔn)的焊接和蝕刻工藝制造。通道27和28可以用例如光致抗蝕掩模和濕蝕刻工藝形成。
如所描述的本發(fā)明的多種改進(jìn)也是允許的。例如，不良光不必如所示的方向向上反射，可以通過對(duì)反射表面32和33的適宜選擇向其它方向反射，只要光能遠(yuǎn)離光探測(cè)器反射。也應(yīng)理解“V形槽”的稱謂也包括如圖1中所示V形槽的截頂?shù)男问剑床鄣牡撞渴瞧降摹?br> 權(quán)利要求
1．一種光學(xué)組件，包括一個(gè)基板(21)；一個(gè)安裝在該基板主面上并有一個(gè)面(24)的發(fā)光裝置(22)；至少一個(gè)形成于該基板中靠近發(fā)光裝置該面的通道(28)；和至少一個(gè)光探測(cè)器(13)與從該面發(fā)出的光光學(xué)耦合，該通道包括至少一個(gè)表面(32)，該表面適于接收一部分面發(fā)的光并將其遠(yuǎn)離光探測(cè)器反射，以便使光探測(cè)器主要接收從該面發(fā)出的直接光。
2．如權(quán)利要求1所述的組件，其中該基板包括硅。
3．如權(quán)利要求1所述的組件，其中該發(fā)光裝置包括半導(dǎo)體激光器。
4．如權(quán)利要求1所述的組件，其中該通道包括至少一個(gè)形成于基板中的V形槽。
5．如權(quán)利要求4所述的組件，其中該V形槽具有一個(gè)基本上平行于該面的頂(30)。
6．如權(quán)利要求5所述的組件，其中該V形槽具有一個(gè)面向該面的斜壁(32)，并使得斜壁與該面之間構(gòu)成范圍在10°至75°之間的夾角。
7．如權(quán)利要求4所述的組件，其中該基板為硅，并且V形槽具有的表面在晶面<111>中。
8．如權(quán)利要求4所述的組件，其中該通道包括至少兩個(gè)V形槽(28,29)。
9．如權(quán)利要求1所述的組件，其中該面是該發(fā)光裝置的背面。
10．一種光學(xué)組件，包括一個(gè)包括硅的基板(21)；一個(gè)安裝在該基板主面上并有一個(gè)背面(24)的半導(dǎo)體激光器(22)；至少一個(gè)形成于該基板中靠近該激光器背面的V形槽(28)，該槽包括形成于基板晶面<111>中的表面(32)；和一與來自該激光器背面的光光學(xué)耦合的光探測(cè)器陣列(13)；V形槽的至少一個(gè)表面，該表面適于接收一部分來自該背面的光并將其遠(yuǎn)離光探測(cè)器反射，以便使光探測(cè)器只接收來自背面的直接光。
11．一個(gè)光學(xué)發(fā)射機(jī)(15)，包括一個(gè)光學(xué)組件(20)，一個(gè)與該組件光耦合的光學(xué)濾光器(12)，至少一個(gè)與該濾光器光耦合的光探測(cè)器(13)，以及與該光探測(cè)器電耦合的控制電路(14)，該組件包括一個(gè)基板(21)；一個(gè)安裝在該基板主面上并有一個(gè)面(24)的發(fā)光裝置(22)；至少一個(gè)形成于該基板中靠近發(fā)光裝置該面的通道(28)；光探測(cè)器與從該面發(fā)出的光光學(xué)耦合，該通道包括至少一個(gè)表面(32)，該表面適于接收一部分面發(fā)的光并將其遠(yuǎn)離光探測(cè)器反射，以便使光探測(cè)器主要接收來自該面的直接光。
12．一種光學(xué)網(wǎng)絡(luò)，包括一個(gè)發(fā)射機(jī)(15)，一個(gè)與發(fā)射機(jī)光耦合的光纖(12)，以及一個(gè)與光纖光耦合接收器(13)，該發(fā)射機(jī)包括的光學(xué)組件包括一個(gè)基板(21)；一個(gè)安裝在該基板主面上并有一個(gè)面(24)的發(fā)光裝置(22)；至少一個(gè)形成于該基板中靠近發(fā)光裝置該面的通道(28)；和至少一個(gè)光探測(cè)器(13)與從該面發(fā)出的光光學(xué)耦合，該通道包括至少一個(gè)表面(32)，該表面適于接收一部分面發(fā)的光并將其遠(yuǎn)離光探測(cè)器反射，以便使光探測(cè)器主要接收來自該背面的直接光。
13．一種形成光學(xué)組件的方法，包括以下步驟在基板(21)的主面上安裝一個(gè)具有一個(gè)面(24)的發(fā)光裝置(22)；安裝一個(gè)光探測(cè)器(13)以便接收從該面發(fā)出的光；和在緊鄰該面處的基板中形成包括至少一個(gè)表面(32)的一個(gè)通道(28)，該表面適于接收一部分來自該面的光并將其遠(yuǎn)離光探測(cè)器反射，以便使光探測(cè)器主要接收來自該面的直接光。
14．如權(quán)利要求13所述的方法，其中的通道用蝕刻基板主表面的方法形成。
15．如權(quán)利要求14所述的方法，其中在通道內(nèi)蝕刻形成至少一個(gè)V形槽。
16．如權(quán)利要求15所述的方法，其中該基板為硅，并且V形槽具有位于基板晶面<111>中的壁。
全文摘要
依據(jù)一個(gè)方面,本發(fā)明是一種光學(xué)組件(20),它包括一個(gè)基板(21),一個(gè)安裝于該基板主面上的并具有一個(gè)背面(24)的發(fā)光裝置(22),至少一個(gè)形成于基板中靠近發(fā)光裝置背面的通道(28),以及至少一個(gè)與從背面發(fā)出的光光學(xué)耦合的光探測(cè)器(13)。該通道包括至少一個(gè)表面(32),適于接收一部分背面發(fā)的光,并將它遠(yuǎn)離光探測(cè)器反射,以便使光探測(cè)器主要接收發(fā)自背面的直接光。
文檔編號(hào)H01S5/022GK1310348SQ01104678
公開日2001年8月29日 申請(qǐng)日期2001年2月21日 優(yōu)先權(quán)日2000年2月22日
發(fā)明者斯蒂芬·奧布萊恩, 馬克·M·梅爾斯 申請(qǐng)人:朗迅科技公司