[發明專利]光學系統、載體基板和用于制造光學系統的方法

在審

• 申請號: 202010700302.5
• 申請日: 2020-07-20
• 公開（公告）號: CN112241045A
• 公開（公告）日: 2021-01-19
• 發明（設計）人: C-A·馬尼爾;H-H·奧珀曼;K·佐希克;T·泰金
• 申請（專利權）人: 弗勞恩霍夫應用研究促進協會
• 主分類號: G02B6/122
• 分類號: G02B6/122;G02B6/12;G02B6/13;G02B6/136
• 代理公司: 北京龍雙利達知識產權代理有限公司 11329
• 代理人: 田玉珺;毛威

本發明涉及一種光學系統(400)，所述光學系統包括：具有第一波導體(101)的第一光學部件(100)和載體基板(300)，其中所述第一光學部件(100)布置在所述載體基板(300)上。在此規定，所述第一光學部件(100)具有帶有相對于所述第一波導體(101)的限定的位置和/或取向的第一標記組(110)，所述載體基板(300)具有第二標記組(310)，并且根據所述第一和第二標記組(110、310)的相對位置和/或取向能夠檢測在平行于所述載體基板(300)的表面的參考平面內是否實現了所述第一波導體(101)相對于所述載體基板(300)的期望的對準。此外，本發明涉及載體基板(300)和用于制造光學系統(400)的方法。

技術領域

本發明涉及光學系統、載體基板和用于制造光學系統的方法。

背景技術

光學元件，例如激光器、調制器、光電二極管和其他元件，日益小型化。因此，緊湊的光學系統可以在合適的基板上實現，例如作為集成光路(也稱為“photonic integratedcircuit”，PIC)。以此系統可用來實現分離器、耦合器、移相器、環形諧振器、陣列波導光柵、光放大器、開關和其他功能單元。在此，光通過波導體傳輸，所述波導體例如可以嵌入到由平面基板形成的光學部件內或應用于所述光學部件。

在制造對應的光學系統時，提供帶有凹部或腔的光學部件可能是有利的，然后將另一光學部件引入到所述凹部或腔內。從文獻DE 10 2016 203 453A1中已知對應的光學系統和對應的制造方法。

在制造這種類型的光學系統時，必須始終解決以下問題：即不同組件的波導體必須相互光學耦合，即必須精確地對準，使得光能夠以對于可能的應用來說足夠的效率從一個波導體傳輸到另一波導體內。

在此系統的制造中經常使用邊緣發射光學部件，即在所述光學部件中在波導體中傳播的光從部件的端面離開，或光可以通過部件的端面耦入到波導體內。為了此部件的光學耦合，將對應的端面以合適的位置和取向相互布置和對準，這也稱為對接耦合。

待耦合的波導體的尺寸越小則對準精度的要求越高。例如，僅允許單光模傳播的單模波導體可以具有幾百納米到幾微米的橫截面，由此相應地為光學耦合規定了窄公差。

為了在對接耦合中將邊緣發射光學部件精確對準，已建議了不同方法。

在所謂的主動方法中，通過將部件的相互定位，可以將在建立光學耦合時傳輸的并且被測量的光信號最大化。但是，此方法很復雜，對應地昂貴，并且僅可在一定的情況下使用。所述方法也妨礙了進一步的小型化。

被動方法省去了對通過耦合傳輸的光信號的測量以及為此所需的復雜的制造設備。然而，為此(例如，在借助于參考接觸面將光學部件相互對準的情況下)通常必須維持光學部件的極其嚴格的制造公差，這又是復雜且昂貴的。

此外，已經建議了用于生產PIC的異質集成方法，其中將半導體材料結合到互補金屬氧化物半導體晶片上，并且然后在其上最終處理半導體，這通過部件的光刻結構實現了良好的精度。由于與過程相關的限制和低產量，此方法僅在少數應用中可行。

發明內容

對應地，本發明的任務是建議一種光學系統，所述光學系統在部件的對準方面具有改進，由此避免或減少了所提及的缺點。此外，建議了載體基板和用于制造光學系統的方法。

根據本發明，此任務通過根據權利要求1的光學系統、根據權利要求11的載體基板和根據權利要求12的方法來實現。本發明的有利的實施方案和改進方案由從屬權利要求的特征得出。

在此建議的光學系統包括具有第一波導體的第一光學部件和載體基板，其中第一光學部件布置在載體基板上。