[發明專利]光學模塊及其制造方法

有效

• 申請號: 201110290686.9
• 申請日: 2011-09-22
• 公開（公告）號: CN102411169A
• 公開（公告）日: 2012-04-11
• 發明（設計）人: 石井理
• 申請（專利權）人: 日本電氣株式會社
• 主分類號: G02B6/12
• 分類號: G02B6/12;G02B6/13;G02B6/42
• 代理公司: 北京東方億思知識產權代理有限責任公司 11258
• 代理人: 李曉冬

相關申請的交叉引用

本申請基于2010年9月22日提交的日本專利申請No.2010-212478并主張其優先權，其全部內容通過引用而結合于此。

技術領域

本發明涉及光學模塊及其制造方法，具體地，涉及具有干涉計的光學模塊及其制造方法。

背景技術

使用具有平面光波回路(PLC)的光波導的干涉計(諸如圖2所示的馬赫曾德干涉計(MZI)和圖3所示的多模式干涉計(MMI))用在各種光學功能元件中。此外，近年來，根據網絡流量的急劇增長，用于100Gb/s的光學發送技術的研發得到廣泛地的進展，并且使用多水平譯碼技術的光學數字干涉技術，諸如雙偏振四相相移鍵控(DP-QPSK)，受到很重要的關注。此外，對于光學數字干涉技術，使用諸如混合干涉計和偏振光束分光器(PBS)等的高精度干涉計。

折射率的波動影響以上所述干涉計的干涉特性。例如，在圖2所示的MZI的情況下，當分光器108a和與光學耦合器109a連接的兩個臂光導110a之間的折射率失去平衡時，干涉特性顯著地波動。添加到PLC的襯底的應力被認為是折射率的平衡惡化因素之一。應力主要是在將PLC的襯底粘在托架上時，為了將PLC的襯底集成在模塊封裝中，使用焊料或者粘結劑將襯底安裝到托架而造成的。此時添加到襯底的應力趨于嚴重地影響形成在PLC的襯底上的干涉計。

例如，如圖4所示，對于包括MZI并具有分光器108b和光學耦合器109b的混合干涉計，端口之間的輸出相位具有九十度的相位角差。假定應力均勻地添加到MZI的整個結構上，其僅僅影響與λ/4量對應的兩個臂波導長度之間的差。因為這些波導長度之間的實際差在亞微米數量級內，所以為了讓相位角波動一度，要求兩個臂的折射率的波動在10^-2的數量級。然而，在此情況下，由應力引起的正常的折射率波動在10^-5的數量級內。由于此原因，當應力均勻地添加到MZI的整個結構時，應力幾乎不造成任何影響。

然而，在實際情況中，非均勻應力被添加在MZI的整個結構上。由于此原因，因為添加到兩個臂波導中的每一者的應力量不同，所以對于兩個臂波導中的每一者，由應力引起的折射率波動量也取不同的值。相位角由光學長度之差指定，而光學長度由折射率和兩個臂波導的波導長度的乘積給定。當兩個臂波導之間的折射率波動量不同時，其對相位角的影響由臂波導總長度確定。實際上，實際臂波導長度約為幾毫米。在此情況下，每一度相位角的波動由折射率的10^-6的數量級的波動引起。因而，實際上，存在相位角由添加到MZI的結構的應力而波動的可能性。

此外，當使用圖5所示的MZI來設計偏振光束分光器(PBS)時，整個干涉計的折射率以及兩個臂波導之間的折射率差必須控制在10^-5的數量級內。PBS包括分光器108c、光學耦合器109c和雙折射結構112c。

對于這些高精度干涉計，即使能以高精度生產干涉計，當被集成在模塊封裝等中時，通過應力引起折射率的波動，結果，降低了干涉計的精度。

日本專利申請公開No.2008-193003(以下稱為專利文件1)公開了一種光學模塊，其包括光學元件單元和溫度控制元件，光學元件單元是包括光學波導和光學元件兩者的PLC襯底的混合集成，溫度控制元件控制光學元件單元的溫度，其中，光學元件單元和溫度控制元件在底部表面的與除了光學元件單元的光學波導以外的部分對應的部分處結合。光學模塊已經同時實現光學元件特性的外應力相關性的釋放和光學元件的恒定溫度的適合控制兩者，其中通過制造這樣的結構使得由溫度控制元件或者封裝的熱或者機械變形引起的應變不作為應力來影響光學元件來實現外應力相關性的釋放。

日本外觀設計申請公開No.1992-137305(以下稱為專利文件2)公開了一種波導類型的光學裝置，其包括光學波導形成在襯底中的波導襯底和保持波導襯底的強化構件，其中，波導類型光學模塊的結構具有固定有強化結構的波導襯底的底部表面的區域，該區域小于波導襯底的整個底部表面的面積。該公開的光學裝置能釋放在粘結劑硬化時發生的應力，并能使光學波導特性穩定化，因為波導襯底的、強化構件固定在其中的底部表面的固定面積與波導襯底的整個底部表面相比而減小。