[發明專利]光學子組件與光電器件的光學對準

有效

• 申請號: 201780028528.1
• 申請日: 2017-03-15
• 公開（公告）號: CN109073844B
• 公開（公告）日: 2020-11-24
• 發明（設計）人: R.R.瓦蘭斯;G.L.克洛茨;R.D.丹嫩伯格
• 申請（專利權）人: 庫多廣達佛羅里達股份有限公司
• 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: 葛青

使用外部源和外部接收器，使光信號經由設置在光學子組件上的對準反射表面特征部通過光電器件中的無源波導，實現了光學子組件和光電器件的光學對準。光學子組件設置有第一對準反射表面和第二對準反射表面，第一對準反射表面將來自光源的對準信號引導到波導的輸入部處的光柵耦合器，在對準信號已通過波導從輸入部傳輸到輸出部之后，第二對準反射表面將來自波導的輸出部處的光柵耦合器的對準信號引導到接收器。通過調節光學子組件和光電器件之間的相對位置，并檢測從第二對準反射表面反射的對準信號的最大光功率，可以確定光學子組件和光電器件的最佳光學對準的位置。

優選權要求

本申請要求以下優先權：(a)2016年3月15日提交的美國臨時專利申請No.62/308,817；和(b)2016年3月15日提交的美國臨時專利申請No.62/308,818。這些申請通過引用完全并入，如同在本文完全闡述一樣。下面提到的所有出版物都完全并入作為參考，如同在本文完全闡述一樣。

技術領域

本發明涉及光耦合進出光電器件(例如，光子集成電路(PIC)、激光器陣列、光電二極管陣列等)，特別是涉及光學子組件(例如，光學平臺、光纖子組件等)與所述光電器件的連接。

背景技術

光電器件可包括光學和電子部件，其發出、檢測和/或控制光，在光信號和電信號之間轉換。例如，收發器(Xcvr)是包括與外殼內的電路組合的發射器(Tx)和接收器(Rx)的光電模塊。發射器包括光源(例如，VCSEL或DFB激光器)，并且接收器包括光傳感器(例如，光電二極管)。迄今為止，收發器的電路被焊接到印刷電路板上。這種收發器通常具有形成封裝的底部(密封或非密封的)的基板，然后將諸如激光器和光電二極管的光電器件焊接到基板上。光纖連接到封裝的外部或使用饋通饋送通過封裝的壁(參見，例如，US20130294732A1，其已經共同轉讓給本申請的受讓人/申請人，并且完全并入，如同在本文中完全闡述一樣)。

光電器件可以以硅光子器件的形式實現。硅光子器件的軍事和商業應用迅速出現：用于數字網絡和超級計算的光學互連、RADAR(通過光纖的RF)、光學成像和感測，比如激光測距、生物感測、環境和氣體感測等。這些應用將需要電子器件-光子器件共同封裝，并且它們通常需要到光纖電纜的光學連接，或包括其他無源光學器件，例如透鏡、濾光器、隔離器等。

盡管硅光子集成電路(SiPIC)和互補金屬氧化物半導體(CMOS)電路具有晶圓級生產效率，但組裝和封裝任何光學元件，特別是光纖連接器，仍然是勞動密集型且不可靠的過程，其不是在晶圓上進行的，而是在流水線后端進行，在此，工藝失敗會產生有價值的廢料。這是因為光學組件在位置和對準上需要嚴格的公差，并且必須通過制造過程和任何后續環境條件保持這些對準公差，這在國防相關應用中可能非常嚴苛。

規模經濟正在推動光電封裝行業進入圖1所示的供應鏈模型，其包括獨立的代工、封裝和產品裝配實體。每個實體都專門化并提供大批量生產設施。代工廠使用前沿的CMOS技術制造電子IC。由于光學器件比晶體管大得多，因此單獨的代工廠通常使用后沿的光刻工藝制造光子IC。通過使用晶片到晶片或芯片到晶片技術組裝它們，代工廠可以生產IC的堆疊體。然后，IC組件通常被運送到單獨的設施，其將IC封裝到硅或玻璃中介層和/或電基板上。具有球柵陣列的有機基板在商業應用中是常見的，但是國防相關的應用仍然通常在密封封裝中使用陶瓷基板。然后將電子組件運送到另一個設施，其在產品組裝期間將光電模塊集成到另一個印刷電路板上。該設施通常附接光纖電纜并負責測試光電性能。如果發現任何缺陷，他們有義務修理/返工/更換昂貴的光子器件或光纖電纜。