[發明專利]一種光學耦合裝置及其制作方法

有效

• 申請號: 201310627800.1
• 申請日: 2013-11-29
• 公開（公告）號: CN103605192A
• 公開（公告）日: 2014-02-26
• 發明（設計）人: 陳征;習華麗;石川;梁雪瑞;馬衛東
• 申請（專利權）人: 武漢光迅科技股份有限公司
• 主分類號: G02B6/42
• 分類號: G02B6/42;G02B6/43
• 代理公司: 武漢科皓知識產權代理事務所(特殊普通合伙) 42222
• 代理人: 張火春

技術領域

本發明涉及一種光學元件之間實現高效光耦合的光學耦合裝置及其制作方法，本發明裝置和方法可以應用于信息或傳感領域的光學集成器件制造，本發明屬于光學領域。

背景技術

光通信和光傳感領域的發展越來越要求各種光器件提供高集成度，低成本的解決方案。然而，各種光學元件在實現不同功能時所能夠采用的最合適的材料是不同的，這些基于不同材料制作的元件，其制作工藝也不同，因此無法直接集成在一種襯底上。而且光束在這些元件中傳播時的模場也有很大差異，導致這些光學元件在直接互連時存在很大的損耗。混合集成技術正是為了解決光學元件互連問題，從而實現高度的集成化的封裝技術，在近年來得到了迅速的發展。混合集成技術中的兩種互連方案已被人們普遍采用，一是在光學元件之間加入透鏡或多透鏡組合，將光束會聚到接收光元件中。另一種是在接收光元件中加入模場轉換結構，就可以在光學元件直接耦合時降低原來因為模場不匹配引起的較大的損耗。然而，這兩種方案也各有缺點。第一種方案雖然耦合效率高，但是光路復雜，要求操作人員具有熟練的技巧來調節透鏡位置。第二種方案則存在設計和加工難度大，成品率不高的缺點，因為要對光學元件內部光路做改動。

發明內容

本發明的目的就是克服現有技術存在的技術缺陷，提供一種光學耦合裝置及其制作方法，可以在不同光學元件之間實現高效的光耦合，應用在混合集成的光器件或模塊中，而且具有制作簡單，成本低廉的優點。

本發明光學耦合裝置實現方法的工作原理是，采用的耦合單元由高分子聚合物如丙烯酸酯，環氧樹脂等以及其它助劑組成，在固化成形前，保持液體形態。將這種材料附著在光學元件表面，如圖1所示，利用液體附著在光學元件上的表面張力與其它外力或自身重力形成的力平衡，保持所需要的曲面形狀。然后再通過適當的方法，如紫外光照射，加熱等，使得這種材料固化成形。這樣就在接收光的光學元件表面形成了一個類似于透鏡的裝置，起到會聚光束的作用。

本發明所采用的技術方案是：

一種光學耦合裝置，包括出光單元、受光單元，所述受光單元（2）上設置有耦合單元，所述耦合單元材料采用包含高分子聚合物的透明、液態透光材料，其形狀為透鏡曲面形狀，所述耦合單元、受光單元同出光單元的光路對準。

所述透光材料的折射率大于空氣折射率。

所述高分子聚合物為丙烯酸酯或者環氧樹脂。

所述出光單元為光元件陣列，受光單元為包括有陣列波導的平面光波導器件，受光單元上粘接有玻片，所述耦合單元設置于受光單元和玻片的側面。

一種光學耦合裝置的制作方法，包括如下步驟：步驟1：在受光單元的受光表面涂上一層包括有高分子聚合物的液態透光材料；步驟2：使液態透光材料在受光表面形成透鏡的曲面形狀；步驟3：使透光材料達到固化條件而固化成型，形成耦合單元；步驟4：將出光單元與受光單元的光路對準、固定。

所述步驟2方法采用將涂有液態透光材料的受光表面倒置，使透光材料的重力與液態透光材料本身的表面張力達到平衡。

所述步驟2方法采用受光單元安裝于旋轉的基座上，使透光材料在基座旋轉中的離心力與透光材料本身的表面張力達到平衡。

所述步驟4中的固化方法為紫外光照射或者加熱。

本發明的有益效果是：

通過本發明這種簡單的制作方法而成的光學耦合裝置，在接收光的光學元件表面形成一層能夠會聚光束的類似透鏡的透光材料，可以減小因為出射光的光學元件模場與接收光的光學元件模場不匹配造成的直接耦合損耗。

附圖說明

圖1是本發明實施例一的結構圖；

圖2是本發明所采用的耦合單元結構示意圖；

圖3是本發明的技術原理圖；

圖4是本發明的實施例二的結構圖；

圖5是本發明的實施例三的結構圖；

其中：

1：出光單元；??????2：受光單元；

3：耦合單元；??????2a：光敏區域；

2b：導光層；???????2c：波導陣列；

5：底板；??????????6：玻片；

4a：出射的高斯光束；

4b：轉換后的高斯光束；

具體實施方式

下面結合實施例和附圖對本發明做出詳細說明。