[發明專利]平面光波導與光纖耦合方法和結構

無效

• 申請號: 201210489584.4
• 申請日: 2012-11-27
• 公開（公告）號: CN102998751A
• 公開（公告）日: 2013-03-27
• 發明（設計）人: 孫麥可;宋齊望
• 申請（專利權）人: 孫麥可;宋齊望
• 主分類號: G02B6/36
• 分類號: G02B6/36
• 代理公司: 北京中恒高博知識產權代理有限公司 11249
• 代理人: 劉洪京

技術領域

本發明涉及一種平面光波導與光纖耦合的方法和結構。

背景技術

隨著光通訊，光傳輸的普及，傳統的微光學器件正由集成光學，集成光電器件所代替，其中集成光電器件與傳輸光纖的連接和耦合成為器件封裝必須考慮的關鍵技術?，F有技術中，加上了上蓋板的平面陣列光波導芯片在端面上拋磨成8度角，與拋磨成8度角的光纖陣列對接耦合，使陣列光波導和陣列光纖的光纖芯完全對準，然后用高性能的匹配膠將波導芯片和光纖陣列膠合封裝在一起。此現行的耦合封裝技術，不僅需要光纖陣列，而且波導芯片必須要加上上蓋板。從材料方面來講，制造光纖陣列需要很多人工，因此光纖陣列器件本身就比較昂貴，加之光波導芯片還要加蓋板，材料人工成本也比較高，更為突出的是光纖陣列和波導芯片的耦合對準需要昂貴的對準設備和相當有經驗的操作工。所以，現行的結構和方法需要大量的人工和昂貴的設備，同時勞動力效率低，產品質量和可靠性差。

發明內容

本發明提出了一種平面光波導與光纖耦合的方法和結構，該方案的耦合結構可避免對準設備和特種操作工的使用，提高了生產效率，同時，平面光波導和耦合結構在同一基底上，光波導和光纖芯較容易對準耦合，可增加產品的可靠性。

本發明提供如下技術方案：一種平面光波導與光纖耦合方法，該方法為，將平面光波導結構和光波導與光纖的耦合結構集成在同一芯片基底上，即在芯片基底上通過芯片加工工藝在一部分基底平面區域內制造出光波導結構，而在另一部分區域內制成耦合光纖的光纖槽結構，通過芯片工藝的結構控制使光纖放置于光纖槽內時光纖的光纖芯正好對準光波導，實現光波導與光纖的耦合，在耦合結構中每相鄰兩光纖槽中心的距離大于光纖的直徑。

一種平面光波導與光纖耦合結構，所述結構包括芯片基底；所述芯片基底為階梯狀，設有高階與低階，高階處設有光波導結構，低階處設有數個平行設置的光纖槽，該光纖槽用于承載陣列光纖的壓入。

進一步地，所述光纖槽為V形截面槽、矩形截面槽或U形截面槽。

進一步地，所述平面光波導與光纖的耦合端面處具有防止端面回波損耗的并與豎直方向呈一定角度的斜角。?

進一步地，所述平面光波導和光纖耦合對準的間隙處設有可起到特殊功能的材料，如填入匹配液起到減小菲涅耳反射的作用，填入光纖膠起到固定光波導和光纖的耦合，或填入與光波導溫度系數相反的聚合物可起到器件溫度補償的作用等。

本發明涉及的這種平面光波導與光纖耦合的方法和結構，光纖的端面經過處理后直接壓入光纖槽內，使光纖芯與波導芯片對準，在波導和光纖的耦合間隙處點入膠，實現光纖和波導芯片的耦合封裝。

附圖說明

圖1是本發明平面光波導芯片與光纖耦合結構圖；

圖2為圖1的A-A向剖視圖；

圖3為端面設有斜角的耦合結構示意圖；

1-光波導；2-上包層；3-下包層；4-波導芯片基底；5-光纖；6-光纖芯；7-光纖槽；

具體實施方式

如圖1-2所示，所述光纖5放置于該光纖槽7內，光纖槽7的數量為數個，平行設計，且每相鄰兩光纖槽7中心的距離大于光纖5的直徑；所述光纖5的光纖芯6所在的高度位置恰好處于光波導1所在高度位置，光波導1與光纖芯6相耦合。?

光波導1的上層和下層分別為上包層2和下包層3。在光波導1的耦合端面通過精準的波導制造工藝形成，光纖的端面經過處理后直接壓入光波導1端面處的光纖槽7內，使光纖5與光波導1對準，在光波導1和光纖5的耦合間隙處點入與光波導1和光纖5相匹配的膠，實現光纖5和光波導1的耦合封裝。此結構可避免昂貴的對準設備和特種操作工的使用，增加光波導1與光纖5的耦合精準度，提高產品的可靠性及生產效率。

如圖2所示，波導芯片端面處的光纖槽7為V形槽，也可以是矩形槽或U形槽，根據不同的波導芯片基底4采用不同的波導芯片加工工藝形成不同形狀的光纖槽。?

如圖3所示，為了防止耦合端面處的回波損耗，耦合端面也可以通過波導芯片加工工藝在端面處形成一定的角度，8°左右的角即可滿足條件，即光波導1與光纖芯6的耦合端面設有防止端面回波損耗的與豎直方向呈一定角度的斜角。?

當波導芯片基底4采用石英時，光波導1的下包層3可以省略，光波導1直接設在波導芯片基底4的上面。

光波導1和光纖5耦合對準的間隙填入特殊功能材料可以增加器件的功能，如填入特殊的聚合物材料，可起到對器件溫度補償的作用。

本發明涉及的這種平面光波導與光纖耦合結構，可規避光纖陣列器件的使用，具有節約人工與設備成本，增加產品可靠性的有益效果，適合于器件的大規模生產。

本發明所述的具體實施方式并不構成對本申請范圍的限制，凡是在本發明構思的精神和原則之內，本領域的專業人員能夠作出的任何修改、等同替換和改進等均應包含在本發明的保護范圍之內。