專利名稱：一種新型v型槽基板的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及到一種新型V型槽基板，主要應(yīng)用于光纖通訊領(lǐng)域的平面光波導(dǎo)器件。
背景技術(shù)：
隨著光通訊技術(shù)的發(fā)展和廣泛應(yīng)用，平面光波導(dǎo)器件變得越來越重要，國內(nèi)光纖到戶的大規(guī)模推廣推動(dòng)平面光波導(dǎo)器件向著多樣化、集成化、低成本方向發(fā)展。平面光波導(dǎo)分路器件是光線到戶過程中比較關(guān)鍵的器件之一，而分路器中的關(guān)鍵器件之一就是光線陣列的制造。目前市場上的光纖陣列具有8度偏角，例如專利022^401. 5和201020615115. 9中所述，該角度的實(shí)現(xiàn)是在光纖陣列端面拋光加工中實(shí)現(xiàn)的，不僅拋光耗材量大，費(fèi)時(shí)費(fèi)力，而且該角度的變化只能通過更改拋光夾具的設(shè)計(jì)來實(shí)現(xiàn)，控制精度不高，靈活性差。

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明的目的就是要克服現(xiàn)有技術(shù)中存在的不足，提供一種新型V型槽基板。本發(fā)明公開的技術(shù)方案如下一種新型V型槽基板，制作成光纖陣列后用于波導(dǎo)芯片輸出端，包括基板本體和一個(gè)或多個(gè)位于其上的V型槽，所述V型槽包括輸入段、連接段和輸出段，其中，所述基板本體的端面與其表面垂直；所述V型槽的輸入段呈直線，且與所述基板本體端面的法線成一定偏角；所述V型槽的連接段呈弧形，且其彎曲半徑大于滿足光纖宏彎損耗指標(biāo)所需的最小彎曲半徑；所述V型槽的輸出段呈直線；當(dāng)所述基板本體上的V型槽數(shù)目為多個(gè)時(shí)，所述V型槽并行排列，且各V型槽之間間隔距離相等。在一些實(shí)施例中，所述V型槽的截面可以是U槽或V槽。在另一些實(shí)施例中，所述V型槽的輸出段與所述基板本體端面的法線平行。在其它一些實(shí)施例中，所述基板本體上的同一 V型槽的輸入段端口與輸出段端口的連線與所述基板本體端面的法線平行。另一種新型V型槽基板，制作成光纖陣列后用于波導(dǎo)芯片輸入端，包括基板本體和一個(gè)或多個(gè)位于其上的V型槽，所述V型槽包括輸入段、連接段和輸出段，其中，所述基板本體的端面與其表面垂直；所述V型槽的輸入段呈直線；所述V型槽的連接段呈弧形，且其彎曲半徑大于滿足光纖宏彎損耗指標(biāo)所需的最小彎曲半徑；所述V型槽的輸出段呈直線，且與所述基板本體端面的法線成一定偏角；當(dāng)所述基板本體上的V型槽數(shù)目為多個(gè)時(shí)，所述V型槽并行排列，且各V型槽之間間隔距離相等。在一些實(shí)施例中，所述V型槽的截面可以是U槽或V槽。在另一些實(shí)施例中，所述V型槽的輸入段與所述基板本體端面的法線平行。在其它一些實(shí)施例中，所述基板本體上的同一 V型槽的輸入段端口與輸出段端口的連線與所述基板本體端面的法線平行。本發(fā)明的優(yōu)點(diǎn)在于與傳統(tǒng)V型槽基板相比，V型槽基板上的V型槽與基板本體端面的法線之間的偏角是通過光刻掩模版的設(shè)計(jì)來實(shí)現(xiàn)的，可以根據(jù)實(shí)際加工需求靈活可調(diào)，控制精度極高；后期端面研磨拋光量小，而且其制作方法適合于大批量操作，制作加工成本低。


圖1是本發(fā)明公開的制作成光纖陣列后用于波導(dǎo)芯片輸出端的V型槽基板的示意圖。圖2是本發(fā)明公開的制作成光纖陣列后用于波導(dǎo)芯片輸出端的V型槽基板的另一個(gè)實(shí)施例的示意圖。圖3是本發(fā)明公開的制作成光纖陣列后用于波導(dǎo)芯片輸入端的V型槽基板的結(jié)構(gòu)示意圖。圖4是本發(fā)明公開的V型槽基板的制作方法流程圖。圖5(a)_(b)是V型槽基板制作過程中形成的U槽和V槽截面示意圖。圖6是V型槽加工成光纖陣列的端面示意圖。圖7是V型槽加工成光纖陣列的側(cè)視圖。圖8是本發(fā)明公開的V型槽基板的應(yīng)用實(shí)例示意圖。
具體實(shí)施例方式下面通過具體實(shí)施例并結(jié)合附圖對本發(fā)明進(jìn)行詳細(xì)地說明圖1是本發(fā)明公開的制作成光纖陣列后用于波導(dǎo)芯片輸出端的V型槽基板的一個(gè)實(shí)施例的示意圖。如圖1所示，V型槽基板10包括基板本體1和多個(gè)位于其上的V型槽2，V型槽2包括輸入段20，連接段21和輸出段22。基板本體1的端面與其表面垂直，V型槽2并行排列且各V型槽之間間隔距離相等。V型槽2的輸入段20并列呈直線且與基板本體1端面的法線成一偏角α。在一些實(shí)施例中，V型槽2的輸入段20與基板本體1端面的法線之間的偏角α為8度。連接段21并列呈弧形，平滑連接輸入段20和輸出段22，且其彎曲半徑大于滿足光纖宏彎損耗指標(biāo)所需的最小彎曲半徑。在圖1所示實(shí)施例中，V型槽2的輸出段22與基板本體1端面的法線平行，即輸出段22與基板本體1端面的法線平行且并行直線輸出；可以看出，同一 V型槽的輸入段20的端口和輸出段22的端口的連線與基板本體1端面的法線不平行。在其他實(shí)施例中，V型槽2的輸出段22呈直線，但與基板本體1端面的法線不平行。圖2是本發(fā)明公開的制作成光纖陣列后用于波導(dǎo)芯片輸出端的V型槽基板的另一個(gè)實(shí)施例的示意圖。如圖2所示，V型槽基板10包括基板本體1和多個(gè)位于其上的V型槽2，V型槽2包括輸入段20，連接段21和輸出段22?；灞倔w1的端面與其表面垂直平行排列。V型槽2并行排列且各V型槽之間間隔距離相等。V型槽2的輸入段20與基板本體1端面的法線成一偏角α。V型槽2的連接段21為并行的多段弧線，輸出段22并行直線輸出，且基板本體1上的同一 V型槽的輸入段20端口與輸出段22端口的連線與所述基板本體1端面的法線平行。與圖1相比，圖2中的連接段21由多段曲線相連構(gòu)成，且每段曲線的彎曲半徑均大于滿足光纖宏彎損耗指標(biāo)所需的最小彎曲半徑。在一些實(shí)施例中，V型槽2的輸出段22呈直線，但與基板本體1端面的法線不平行。圖3是本發(fā)明公開的制作成光纖陣列后用于波導(dǎo)芯片輸入端的V型槽基板的結(jié)構(gòu)示意圖。如圖3所示，V型槽基板10'包括基板本體Γ和多個(gè)位于其上的V型槽2'，V型槽2'包括輸入段20'，連接段21'和輸出段22'?；灞倔w1'的端面與其表面垂直平行排列。V型槽2'并行排列且各V型槽之間間隔距離相等。V型槽2'的輸入段20'并行排列呈直線。V型槽2'的連接段21'由多段曲線相連構(gòu)成，且每段曲線的彎曲半徑均大于滿足光纖宏彎損耗指標(biāo)所需的最小彎曲半徑。輸出段22'并列呈直線，并與所述基板本體1'端面的法線成一定偏角。基板本體1'上的同一 V型槽的輸入段20'端口與輸出段22'端口的連線與所述基板本體1'端面的法線平行。在其他實(shí)施例中，V型槽2'的輸入段20'呈直線，但與基板本體1端面的法線不平行。 以上實(shí)施例中的偏角α是通過光刻掩模版的設(shè)計(jì)來實(shí)現(xiàn)的，它的大小和方向可以根據(jù)實(shí)際加工需求靈活可調(diào)，而且角度控制精度極高。V型槽基板的輸入段和輸出段都是直線段，保證了其偏角不受端面拋光量的影響。另外，關(guān)于V型槽連接段的彎曲半徑，如果光纖陣列采用Β6類單模光纖(1550nm)，若要滿足其宏彎損耗(B類)小于0. ldB，其彎曲半徑必須大于10mm。那么要適用于這種光纖，本發(fā)明公開的V形槽中，V型槽的連接段的彎曲半徑也必須大于10mm，以此類推。 如圖4所示，該V型槽基板制作方法包括以下步驟第一步，選擇V型槽基板本體，其材料可為硅、石英或玻璃等。第二步，在基板本體表面沉積一層刻蝕掩蔽層，其中，硅基板本體可以沉積S^2作為刻蝕掩蔽層，石英和玻璃基板本體可以沉積Poly作為刻蝕掩蔽層；接著采用旋涂的方式鋪上光刻膠。第三步，曝光顯影，將掩膜版上的圖形轉(zhuǎn)移到光刻膠上。第四步，采用刻蝕工藝去除未被光刻膠保護(hù)的刻蝕掩蔽層，使掩膜版上的圖形進(jìn)一步轉(zhuǎn)移到掩蔽層上。第五步，去除光刻膠后，采用刻蝕工藝刻蝕基板本體，使掩膜版上的圖形最終轉(zhuǎn)移到V型槽基板本體上，其中，根據(jù)刻蝕方法不同，形成的槽截面也不同。硅基板本體若采用干法刻蝕，則形成U槽(如附圖5(a)所示)，濕法刻蝕形成V槽(如附圖5(b)所示)；石英和玻璃基板本體采用干法刻蝕形成U槽(如附圖5(a)所示)。第六步，去除掩蔽層，形成帶有圖形的V型槽基板。圖5 (a)是干法刻蝕基板本體形成U槽的截面示意圖、掩膜層3保護(hù)其下方的基板本體1在刻蝕過程中不被腐蝕，形成U槽的側(cè)刻蝕作用很小。圖5(b)是濕法刻蝕基板本體形成V槽的截面示意圖，由于濕法刻蝕的各向同性作用，V槽的側(cè)刻蝕作用明顯。由于濕法刻蝕在硅單晶基板本體的不同晶向上的刻蝕速率差異較大，因此可以通過調(diào)整濕法刻蝕的刻蝕液、濃度、溫度、PH值等工藝使(111)晶面的速率最小，從而獲得如圖5(b)所示的V槽。本發(fā)明中的V型槽截面可以是U槽或V槽，基板本體上加工形成U槽或V槽后統(tǒng)稱為V型槽基板。V型槽基板需要先制作成光纖陣列才能被應(yīng)用到波導(dǎo)器件中。根據(jù)本發(fā)明，首先分別準(zhǔn)備用于波導(dǎo)芯片輸入端和輸出端的帶有一個(gè)或多個(gè)V型槽的V型槽基板，然后把去除包層的裸光纖放入V型槽內(nèi)，涂覆固化膠后將玻璃蓋板放于其上，壓緊，對齊，使膠固化，將沒有光纖的端面O度拋光，制作成分別用于波導(dǎo)芯片輸入端和輸出端的光纖陣列。圖6是V型槽基板裝配好光纖并加蓋板后形成光纖陣列的端面示意圖，光纖4嵌在V型槽2內(nèi)，基板本體1、光纖4和平玻璃蓋板5之間由膠水粘結(jié)(圖中未描述)。圖7是V型槽基板裝配好光纖并加蓋板后形成光纖陣列的側(cè)視圖，基板本體1的端面與其表面垂直，光纖4安裝在V形槽內(nèi)，其上蓋有平玻璃蓋板5。
圖8是本發(fā)明公開的V型槽基板的應(yīng)用實(shí)例示意圖。如圖8所示，信號(hào)光從波導(dǎo)芯片輸入端的4通道光纖陣列(裝有光纖的V形槽基板10')平行入射，并以一定的偏角進(jìn)入波導(dǎo)芯片30，經(jīng)波導(dǎo)的信號(hào)光被加工處理后均分成4路，進(jìn)入芯片輸出端的4通道光纖陣列(裝有光纖的V形槽基板10)，后經(jīng)光纖傳輸傳送至4個(gè)不同的信號(hào)終端用戶接收機(jī)上，從而完成信號(hào)的加工處理和傳輸。實(shí)際應(yīng)用中一般根據(jù)芯片輸入和輸出端口數(shù)來選擇V型槽基板的V型槽數(shù)量。例如，如果波導(dǎo)芯片30是IXN型光分路器，則輸入端的光纖陣列為單通道光纖陣列，即其V型槽基板帶有單個(gè)V型槽，輸出端的光纖陣列為與分路器輸出波導(dǎo)匹配的N通道光纖陣列，即其V型槽基板帶有與分路器輸出波導(dǎo)數(shù)量相同的V型槽。如果該波導(dǎo)芯片30是單路可變光衰減器，那么輸入端和輸出端的光纖陣列均為單通道光纖陣列，即其V型槽基板均帶有單個(gè)V型槽。與本發(fā)明帶偏角的光纖陣列匹配使用的波導(dǎo)芯片也必須在輸入輸出端面帶有一定的偏角，可以是在芯片設(shè)計(jì)制作過程中就帶有偏角，也可以是在芯片切割后拋光加工成帶有一定偏角的芯片。請注意，偏角的大小與芯片的材質(zhì)折射率有關(guān)，需要滿足光傳播的折射定律以減小信號(hào)光在端面處的耦合損耗。假設(shè)光纖陣列的偏角是8度，如果芯片的材質(zhì)是石英，按照折射定律則芯片入射和出射端偏角為8度，如果芯片的材質(zhì)是單晶硅，按照折射定律則芯片入射和出射端偏角是3. 35度。以上實(shí)施方式對本發(fā)明進(jìn)行了詳細(xì)說明，本領(lǐng)域中普通技術(shù)人員可根據(jù)上述說明對本發(fā)明做出種種變化例。因而，實(shí)施方式中的某些細(xì)節(jié)不應(yīng)構(gòu)成對本發(fā)明的限定，本發(fā)明將以所附權(quán)利要求書界定的范圍作為本發(fā)明的保護(hù)范圍。
權(quán)利要求
1.一種新型V型槽基板，制作成光纖陣列后用于波導(dǎo)芯片輸出端，包括基板本體和一個(gè)或多個(gè)位于其上的V型槽，所述V型槽包括輸入段、連接段和輸出段，其特征在于所述基板本體的端面與其表面垂直；所述V型槽的輸入段呈直線，且與所述基板本體端面的法線成一定偏角；所述V型槽的連接段呈弧形，且其彎曲半徑大于滿足光纖宏彎損耗指標(biāo)所需的最小彎曲半徑；所述V型槽的輸出段呈直線；當(dāng)所述基板本體上的V型槽數(shù)目為多個(gè)時(shí)，所述V型槽并行排列，且各V型槽之間間隔距離相等。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的新型V型槽基板，其特征在于所述V型槽的截面可以是U槽或V槽。
3.根據(jù)權(quán)利要求1所述的新型V型槽基板，其特征在于所述V型槽的輸出段與所述基板本體端面的法線平行。
4.根據(jù)權(quán)利要求1所述的新型V型槽基板，其特征在于所述基板本體上的同一V型槽的輸入段端口與輸出段端口的連線與所述基板本體端面的法線平行。
5.一種新型V型槽基板，制作成光纖陣列后用于波導(dǎo)芯片輸入端，包括基板本體和一個(gè)或多個(gè)位于其上的V型槽，所述V型槽包括輸入段、連接段和輸出段，其特征在于所述基板本體的端面與其表面垂直；所述V型槽的輸入段呈直線；所述V型槽的連接段呈弧形，且其彎曲半徑大于滿足光纖宏彎損耗指標(biāo)所需的最小彎曲半徑；所述V型槽的輸出段呈直線，且與所述基板本體端面的法線成一定偏角；當(dāng)所述基板本體上的V型槽數(shù)目為多個(gè)時(shí)，所述V型槽并行排列，且各V型槽之間間隔距離相等。
6.根據(jù)權(quán)利要求5所述的新型V型槽基板，其特征在于所述V型槽的截面可以是U槽或V槽。
7.根據(jù)權(quán)利要求5所述的新型V型槽基板，其特征在于所述V型槽的輸入段與所述基板本體端面的法線平行。
8.根據(jù)權(quán)利要求5所述的新型V型槽基板，其特征在于所述基板本體上的同一V型槽的輸入段端口與輸出段端口的連線與所述基板本體端面的法線平行。
全文摘要
本發(fā)明提供了一種可用于波導(dǎo)芯片輸入端和輸出端的新型V型槽基板，包括基板本體和一個(gè)或多個(gè)位于其上的V型槽，所述V型槽包括輸入段、連接段和輸出段。在一個(gè)實(shí)施中，該V型槽制作成光纖陣列后用于波導(dǎo)芯片的輸出端，基板本體的端面與其表面垂直；V型槽的輸入段呈直線，且與所述基板本體端面的法線成一定偏角；V型槽的連接段呈弧形，且其彎曲半徑大于滿足光纖宏彎損耗指標(biāo)所需的最小彎曲半徑；V型槽的輸出段呈直線；V型槽數(shù)目為多個(gè)時(shí)，V型槽并行排列，且各V型槽之間間隔距離相等。與傳統(tǒng)V型槽基板相比，該V型槽基板偏角靈活可調(diào)，控制精度極高，可批量生產(chǎn)，加工成本低。
文檔編號(hào)G02B6/12GK102565931SQ20121001603
公開日2012年7月11日 申請日期2012年1月17日 優(yōu)先權(quán)日2012年1月17日
發(fā)明者周曄, 李冰, 李小剛 申請人:上海圭光科技有限公司