[發(fā)明專利]用于耦合光信號的光子芯片和光學適配器的布置

有效

• 申請?zhí)枺?/td>: 201310447384.7
• 申請日: 2013-09-27
• 公開（公告）號: CN103713364A
• 公開（公告）日: 2014-04-09
• 發(fā)明（設計）人: A.拉波塔;I.M.索甘西;J.霍夫里克特;F.霍斯特;B.J.奧夫賴因
• 申請（專利權）人: 國際商業(yè)機器公司
• 主分類號: G02B6/42
• 分類號: G02B6/42
• 代理公司: 北京市柳沈律師事務所 11105
• 代理人: 邱軍

技術領域

本發(fā)明涉及將光學組件，尤其是光學耦合元件與光波導對準的領域。

背景技術

光子芯片或光子集成電路(PIC)與光學元件之間的高光學耦合效率是光學工業(yè)中的關鍵要求。

定位誤差可導致不是最佳的耦合，并由此導致?lián)p害整體系統(tǒng)性能的光學損耗。

專利US?7415184公開了一種用于提供光學耦合進和耦合出相對薄的硅波導的布置，硅波導形成在SOI(絕緣體上硅)層堆(layerstack)的SOI層中，該布置包括用于提供光學耦合的透鏡元件和位于SOI層堆內的一個限定的參考表面。然而，因為不能獲得任何豎直參考表面，所以不能實現(xiàn)被動橫向耦合。

因此，本領域中仍需要一種有效的布置，用于在波導和另一光學元件之間耦合光信號。

發(fā)明內容

根據(jù)第一方面，本發(fā)明可體現(xiàn)為一種光學適配器，其整體地集成光學元件和第一微機械構件，第一微機械構件限定出至少第一水平參考表面和第一豎直參考表面，其中，所述第一水平參考表面垂直于光學平面，光學平面垂直于所述光學元件的光軸；以及，所述第一豎直參考表面垂直于所述第一水平參考表面，并平行于所述光軸。換言之，上面限定的三個參考表面(即，第一水平參考表面、第一豎直參考表面和光學平面)兩兩垂直。相應地，所述光學元件可以在所述第一水平參考表面和所述第一豎直參考表面與光子芯片的相應第二水平表面和第二豎直表面接觸時與所述光子芯片的波導對準。

在本發(fā)明的實施例中，光學適配器可包括以下特征中的一個或多個：

-所述光學元件包括透鏡陣列，所述光學平面垂直于所述透鏡陣列的各光軸；

-所述光學元件包括至少兩組不同類型的光學元件；

-至少一組光學元件包括反射鏡。

根據(jù)另一方面，本發(fā)明可體現(xiàn)為一種用于耦合光信號的布置，包括如先前限定的光學適配器和光子芯片，所述光子芯片包括：

波導，具有位于所述光子芯片的溝槽處的波導終端；以及

第二微機械構件，限定出至少第二水平參考表面以及第二豎直參考表面，

其中，

所述第二水平參考表面垂直于第二光學平面，所述第二光學平面垂直于所述波導的第二光軸，

所述第二豎直參考表面垂直于所述第二水平參考表面，并平行于所述第二光軸，

所述第一水平參考表面與所述第二水平參考表面接觸，以及

所述第一豎直參考表面與所述第二豎直參考表面接觸。

在實施例中，所述布置可包括以下特征中的一個或多個：

-所述光子芯片根據(jù)絕緣體上硅技術制成，

-在所述第一水平參考表面和與所述光學元件相關聯(lián)的參考點之間的第一距離等于在所述第二水平參考表面和與所述波導相關聯(lián)的相應參考點之間的第二距離，以及

在所述第一豎直參考表面和所述參考點之間的第三距離等于在所述第二豎直參考表面和所述相應參考點之間的第四距離。

-所述第一距離和所述第二距離均等于零。

根據(jù)另一方面，本發(fā)明可體現(xiàn)為一種將先前限定的光學適配器的光學元件與光子芯片的波導對準的方法，所述方法包括：

使所述第一水平參考表面和所述第一豎直參考表面與所述光子芯片的相應第二水平表面和第二豎直表面接觸。

在實施例中，所述方法可包括以下特征中的一個或多個：

-使所述第一水平參考表面與所述第二水平參考表面接觸；以及使所述第一豎直參考表面與所述第二豎直參考表面接觸。

-根據(jù)絕緣體上硅技術制造所述光子芯片，從而獲得絕緣體上硅層堆。

-通過選擇性地終止于絕緣體上硅層堆的各表面之間的界面處的蝕刻工藝制造所述第二微機械構件。

-進行接觸包括將第一距離設定為等于第二距離，優(yōu)選地等于零，以及將第三距離設定為等于第四距離。

根據(jù)又一方面，本發(fā)明可體現(xiàn)為一種制造如上所述光學適配器的方法。在實施例中，通過晶片級工藝獲得所述光學元件和所述第一微機械構件。

附圖說明

參考附圖，通過下面的詳細說明，本發(fā)明特征的上述和其它方面將變得顯而易見，附圖中：

圖1示出根據(jù)本發(fā)明實施例的光學適配器OA；

圖2a和2b示出根據(jù)實施例的光學適配器的制造工藝；

圖3示出光學適配器OA的另一實施例；

圖4示出根據(jù)實施例的布置；

圖5a、5b和5c表示根據(jù)實施例的光子芯片的詳細視圖；

圖6a、6b、6c表示根據(jù)本發(fā)明另一實施例的光子芯片的詳細視圖。