[發(fā)明專利]耦合光的光學芯片及其制造方法

有效

• 申請?zhí)枺?/td>: 201980006591.4
• 申請日: 2019-02-01
• 公開（公告）號: CN112601995B
• 公開（公告）日: 2022-04-29
• 發(fā)明（設計）人: 喬斯特·布洛卡特;馬科·蘭波尼
• 申請（專利權）人: 華為技術有限公司
• 主分類號: G02B6/30
• 分類號: G02B6/30;G02B6/136
• 代理公司: 廣州三環(huán)專利商標代理有限公司 44202
• 代理人: 熊永強;李稷芳

本發(fā)明提供一種用于在光學芯片(100)與另一光學器件(500)之間耦合光的光學芯片(100)，包括：基板(101)；包層(102)，設置在所述基板上；光學面(103)，由所述包層(102)的側壁形成，其中所述基板的側壁(104)由與所述光學面相鄰且與所述光學面成一條直線的第一截面(105)和與所述光學面成一條直線或從所述光學面凹入的第二截面(106)構成。還提供了一種用于制造光學芯片的方法，其中，蝕刻所述基板形成由第一截面構成的側壁，所述第一截面與所述光學面成一條直線且相鄰。從所述基板的背面去除所述基板的一部分以對晶圓進行切割，使得所述光學芯片的第二截面與所述光學面成一條直線或從所述光學面凹入。

技術領域

本發(fā)明涉及一種用于在光學芯片與另一光學器件之間耦合光的光學芯片。具體而言，光學芯片可使用改進的方式黏貼到其它光學器件，例如光纖或光纖陣列單元(fiberarray unit，FAU)。為此，光學芯片具有邊緣耦合器結構。本發(fā)明還涉及一種制造光學芯片的方法。

背景技術

為了在光纖和光學芯片(例如，包括高指數反差硅或氮化硅波導的芯片)之間耦合光，由于模場直徑(mode field diameter，MFD)之差，需要專用的耦合結構。邊緣耦合器實現的水平耦合結構的性能通常比光柵耦合器實現的垂直耦合結構的性能(插損、帶寬、偏振依賴性)更好。邊緣耦合器主要是基于嵌入在氧化硅頂部包層中的倒錐形波導。

傳統(tǒng)的邊緣耦合器依靠拋光來制造平滑的垂直光學面。拋光是一次一個模具的工藝，非常耗費人力、時間和成本。為了避免拋光，提出了利用干法蝕刻和切屑分離的方法制造具有光學面的邊緣耦合器。然而，這些方法本質上導致光學芯片底部的基板的一部分伸出光學面上。因此，邊緣耦合器的光學面與其它光學器件(例如，使用邊緣耦合器粘貼到光學芯片邊緣的FAU光纖)之間會產生間隙，并且將產生插損代價。

總之，傳統(tǒng)邊緣耦合器的缺點是需要拋光和/或在其它光學器件與光學芯片的光學面之間產生間隙。

發(fā)明內容

鑒于上述缺點，本發(fā)明的目的是改進傳統(tǒng)光學芯片，特別是其邊緣耦合器，及其制造方法。本發(fā)明的目的是提供一種具有邊緣耦合器的光學芯片，其中所述光學芯片的光學面可以耦合到另一光學器件而不會形成間隙。具體而言，無論其它光學器件的高度如何，應有可能使其它光學器件靠近所述光學芯片的所述光學面。此外，所述光學芯片應該可以有效地將光從所述光學芯片耦合到另一光學器件中。此外，所述光學芯片的制造不應需要任何拋光步驟。

本發(fā)明的目的是通過所附獨立權利要求中提供的方案實現的。從屬權利要求中進一步定義了本發(fā)明的有利實現方式。

具體而言，本發(fā)明提出通過以下方式形成光學芯片的邊緣耦合器：蝕刻晶圓的包層形成光學芯片，從而產生平滑的光學面，然后，將垂直深入到所述晶圓的基板的蝕刻操作和所述晶圓的切割操作相結合，以獲得所述光學芯片。

本發(fā)明的第一方面提供一種光學芯片，用于在所述光學芯片與另一光學器件之間耦合光，所述光學芯片包括：基板；包層，設置在所述基板上；光學面，由所述包層的側壁形成，其中所述基板的側壁由與所述光學面相鄰且與所述光學面成一條直線的第一截面和與所述光學面成一條直線或從所述光學面凹入的第二截面構成。

所述光學芯片的所述光學面和所述基板側壁可以形成一個邊緣耦合器，用于耦合光進入和離開所述光學芯片。有利地，所述基板突出到所述光學面之外(即伸出所述光學面之上)的一部分不屬于所述光學芯片。相應地，當所述光學芯片耦合到光纖或FAU等另一光學器件時，所述光學器件與所述光學面之間不會產生間隙。其它光學器件可以粘貼到所述光學芯片上，從而建立所述光學芯片和所述光學器件之間的光高效和機械穩(wěn)固耦合。具體而言，無論其它光學器件的高度如何，都可以使其它光學器件靠近所述光學面。

在所述第一方面的一種實現方式中，所述完整基板側壁與所述光學面成一條直線。