[發明專利]具有被動對準的光學組件

在審

• 申請號: 201580076169.8
• 申請日: 2015-12-16
• 公開（公告）號: CN107250862A
• 公開（公告）日: 2017-10-13
• 發明（設計）人: A.多雷斯坦;J.杜伊斯;J.圖因
• 申請（專利權）人: 泰科電子連接荷蘭公司
• 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: 程馳

技術領域

本發明總體上涉及光學子組件，且更具體地，涉及包含表面發射光電裝置的光學子組件，其中該裝置的光軸平行于其所安裝的基板。

背景技術

光學系統和裝置通常包括與基板或平臺上的光導管(optical conduit)(例如光纖和波導)集成的光電裝置(OED)的光學組件(OA)。對于這些OA的有效性來說至關重要的是OED與該光導管的對準。通常有兩種對準方法用于對準OED——主動和被動。在被動對準中，配準或對準特征通常直接制造在部件上、以及部件待安裝的平臺上。然后，使用對準特征將部件定位在平臺上，并將其固定在位。在主動對準中，OED被放置在平臺上，但是在固定至其之前，光信號通過部件被傳輸，同時它們被處理以提供最佳的光學性能。一旦實現最佳的性能，將部件固定到平臺。盡管主動對準趨于比被動對準更精確，但被動對準便于高速、大容量自動化制造，且從而是優選的。

光通信技術中優選的OED組是表面發射和檢測裝置。然而，在頂表面上具有接收或發射光的光敏表面的諸如垂直腔表面發射激光器(VCSELS)和光檢測器(例如PIN光電二極管)通常難以與光纖對準。通常，為了使用硅光具座來實現裝置和光纖之間的對準，裝置必須在與光纖不同的平面上，使得光通過反射表面在其之間通信。雖然這種技術在某種程度上具有允許被動對準的優點，但是通常需要將裝置主動對準到位，使得光被反射表面正確地反射。另外，由于通過色散效應在每個光學表面產生的固有損耗，反射表面的使用降低了耦合效率。

相應地，需要一種更有效的系統，以光學耦合光纖和裝置。一種這樣的系統在美國專利No.5,905,831中公開，其通過引用并入本文。‘831專利公開了一種系統，其中表面發射OED安裝在被動對準構件上，其進而安裝到含有光纖的基板，從而被動地將OED與保持在基板中的光纖對準。

盡管這種系統提供了被動對準和可制造性，但申請人已經確定了進一步簡化系統、改善光學性能(減少插入損耗)并進一步增強可制造性的需求。本發明滿足了這些以及其他需求。

發明內容

以下呈現本發明的簡要概述，以提供對本發明的某些方面的基本理解。該概述不是對本發明的廣泛概述。它并非旨在標識本發明的關鍵/決定性要素，或者描繪本發明的范圍。其唯一目的是以簡化的形式呈現本發明的一些概念，作為稍后呈現的更詳細描述的前序。

本發明通過垂直于基板安裝具有有源頂表面(例如VCSEL或PIN二極管)的OED、使得OED的光軸平行于基板，來實現低的光插入損耗。這允許OED直接耦合到基板上的光導管或其他光學結構。不需要額外的元件來改變光的方向，從而減少插入損耗的可能原因。

為了獲得良好的耦合，需要精確地對準光學部件。當垂直于基板放置OED時，這并不簡單。在切片過程(例如使用切片鋸)中形成OED裸芯的邊緣，并且通常不具有相對于OED的有源光學區域的所需精度。因此，將OED安裝在其邊緣上通常不是可行的選擇。

申請人意識到，不依靠OED的邊緣進行對準，可以通過標準光刻技術來蝕刻或分層OED的非功能區域，以形成非常精確的機械特征(例如，邊緣、圓柱體、正方形、三角形、等等)，其可以用于被動對準。這是在OED裸芯仍然是晶片形式時完成的，使用芯片制造業中常用的工藝，這能夠實現非常高的精度。按照這種方式，功能光學區域相對于機械對準特征的位置被良好地限定。在一個實施例中，使用相同的光刻工藝在OED的表面上限定功能區域和(多個)對準元件，以減少公差積累。然后，OED可以側向放置在接收部分中，在所述接收部分中存在用于進行對準的參考或配準表面(例如，蝕刻在硅中的V-凹槽)。

相應地，本發明的一個方面是一種光學組件，其包括OED，所述OED垂直地安裝到基板，并通過被動對準沿著一個或多個軸線對準。在一個實施例中，一種光學組件具有x軸、y軸和z軸，且包括(a)第一基板，其具有：平面表面、鄰接且垂直于所述平面表面的第一壁、鄰接所述第一壁的第一配準表面、用于接收光學元件的至少一個基座，所述光學元件具有至少部分地沿著所述z軸的第一光軸；以及(b)光電裝置(OED)，其具有：頂表面、在所述頂表面上的有源區域(所述有源區域具有法向于所述頂表面的第二光軸)、以及在所述頂表面上限定的第一對準元件，所述OED安裝到所述第一壁，使得所述第一對準元件接觸所述第一配準表面，以沿著所述x軸或y軸中的至少一個、將所述OED定位在所述第一基板上，并且所述第二光軸平行于所述平面表面。

附圖說明