對(duì)準(zhǔn)光學(xué)部件與光波導(dǎo)的布置及方法
【專(zhuān)利摘要】本發(fā)明公開(kāi)了對(duì)準(zhǔn)光學(xué)部件與光波導(dǎo)的布置和方法，具體公開(kāi)了用于根據(jù)公共光軸(y)對(duì)準(zhǔn)光學(xué)部件與光波導(dǎo)的布置，包括：光學(xué)部件組合件(OCA)，包括這些光學(xué)部件和與所述光學(xué)部件組合件(OCA)的基板相關(guān)聯(lián)的第一對(duì)準(zhǔn)結(jié)構(gòu)，所述第一對(duì)準(zhǔn)結(jié)構(gòu)包括根據(jù)所述光學(xué)部件組合件(OCA)內(nèi)的所述光學(xué)部件的位置設(shè)計(jì)的空腔；適配器(ADP)，呈現(xiàn)有包括第一臺(tái)階結(jié)構(gòu)(s1)的基面(Bs)；光波導(dǎo)組合件，包括光波導(dǎo)和第二對(duì)準(zhǔn)結(jié)構(gòu)，第二對(duì)準(zhǔn)結(jié)構(gòu)包括根據(jù)波導(dǎo)組合件內(nèi)的波導(dǎo)的位置設(shè)計(jì)的不同臺(tái)階結(jié)構(gòu)；其中，光學(xué)部件組合件(OCA)、光波導(dǎo)組合件和適配器(ADP)定位為使得空腔的側(cè)壁和不同臺(tái)階結(jié)構(gòu)與第一臺(tái)階結(jié)構(gòu)(S1)的側(cè)壁接觸。
【專(zhuān)利說(shuō)明】對(duì)準(zhǔn)光學(xué)部件與光波導(dǎo)的布置及方法
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001]本發(fā)明涉及將光學(xué)部件，尤其是光學(xué)耦合元件與光波導(dǎo)對(duì)準(zhǔn)的領(lǐng)域。
【背景技術(shù)】
[0002]對(duì)準(zhǔn)誤差導(dǎo)致光信號(hào)損失，因此應(yīng)當(dāng)避免，或者至少加以限制。
[0003]美國(guó)專(zhuān)利US6115521描述了一種對(duì)準(zhǔn)裝置，用于耦合光學(xué)裝置之間的光。它包括在基板內(nèi)蝕刻出的空腔，以定位光學(xué)部件。
[0004]這樣的布置具有對(duì)蝕刻空腔厚度的高靈敏度，部件加工工藝因該情況而昂貴且復(fù)雜。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0005]根據(jù)本發(fā)明的第一方面，本發(fā)明可體現(xiàn)為一種方法，用于通過(guò)使用適配器根據(jù)公共光軸對(duì)準(zhǔn)包含在光學(xué)部件組合件中的光學(xué)部件和包含在光波導(dǎo)組合件中的光波導(dǎo)，所述方法包括:
[0006]提供具有第一對(duì)準(zhǔn)結(jié)構(gòu)的所述光學(xué)部件組合件，第一對(duì)準(zhǔn)結(jié)構(gòu)包括根據(jù)所述光學(xué)部件組合件內(nèi)的所述光學(xué)部件的位置而設(shè)計(jì)的空腔；
[0007]提供呈現(xiàn)有基面的適配器，基面包括第一臺(tái)階結(jié)構(gòu)；
[0008]提供具有第二對(duì)準(zhǔn)結(jié)構(gòu)的所述光波導(dǎo)組合件，第二對(duì)準(zhǔn)結(jié)構(gòu)包括根據(jù)所述波導(dǎo)組合件內(nèi)的所述波導(dǎo)的位置而設(shè)計(jì)的不同臺(tái)階結(jié)構(gòu)；
[0009]定位所述光學(xué)部件組合件、所述光波導(dǎo)組合件和所述適配器，使得所述空腔的側(cè)壁和所述不同臺(tái)階結(jié)構(gòu)與所述第一臺(tái)階結(jié)構(gòu)的側(cè)壁接觸。
[0010]在實(shí)施例中，所述方法可包括以下特征中的一個(gè)或多個(gè):
[0011]-所述適配器還包括第二臺(tái)階結(jié)構(gòu)，該第二臺(tái)階結(jié)構(gòu)具有垂直于所述光軸的前壁和后壁，并且所述光波導(dǎo)組合件的前表面與所述第二臺(tái)階結(jié)構(gòu)的所述后壁接觸；
[0012]-所述光學(xué)部件組合件的前表面與所述第二臺(tái)階結(jié)構(gòu)的所述前壁對(duì)準(zhǔn)；
[0013]-所述第二對(duì)準(zhǔn)結(jié)構(gòu)還包括下部覆層的可及表面(accessiblesurface),并且其中，所述第一臺(tái)階結(jié)構(gòu)的表面與所述可及表面接觸；
[0014]-所述空腔的底表面與所述第一臺(tái)階結(jié)構(gòu)的表面接觸；
[0015]-所述不同臺(tái)階結(jié)構(gòu)的與所述第一臺(tái)階結(jié)構(gòu)的所述側(cè)壁接觸的部分定位在離與所述波導(dǎo)相關(guān)聯(lián)的第一參考點(diǎn)的一距離處，所述距離等于與所述光學(xué)部件相關(guān)聯(lián)的第二參考點(diǎn)和所述空腔的所述側(cè)壁之間的距離；以及
[0016]-所述第一臺(tái)階結(jié)構(gòu)由兩個(gè)平行的子結(jié)構(gòu)構(gòu)成，每個(gè)子結(jié)構(gòu)具有位于兩側(cè)的兩個(gè)側(cè)壁。
[0017]根據(jù)另一方面，本發(fā)明可體現(xiàn)為一種設(shè)計(jì)用于根據(jù)公共光軸對(duì)準(zhǔn)光學(xué)部件與光波導(dǎo)的布置，所述布置包括:
[0018]光學(xué)部件組合件，包括所述光學(xué)部件和與所述光學(xué)部件組合件的基板相關(guān)聯(lián)的第一對(duì)準(zhǔn)結(jié)構(gòu)，所述第一對(duì)準(zhǔn)結(jié)構(gòu)包括根據(jù)所述光學(xué)部件組合件內(nèi)的所述光學(xué)部件的位置設(shè)計(jì)的空腔；
[0019]適配器，呈現(xiàn)有包括第一臺(tái)階結(jié)構(gòu)的基面；
[0020]光波導(dǎo)組合件，包括所述光波導(dǎo)和第二對(duì)準(zhǔn)結(jié)構(gòu)，所述第二對(duì)準(zhǔn)結(jié)構(gòu)包括根據(jù)所述波導(dǎo)組合件內(nèi)的所述波導(dǎo)的位置設(shè)計(jì)的不同臺(tái)階結(jié)構(gòu)；
[0021]其中，所述光學(xué)部件組合件、所述光波導(dǎo)組合件和所述適配器定位成使得所述空腔的側(cè)壁和所述不同臺(tái)階結(jié)構(gòu)與所述第一臺(tái)階結(jié)構(gòu)的側(cè)壁接觸。
[0022]在實(shí)施例中，所述布置可包括以下特征中的一個(gè)或多個(gè):
[0023]-所述光學(xué)部件包括光學(xué)透鏡；
[0024]-所述光學(xué)部件包括反射鏡；
[0025]-所述不同臺(tái)階結(jié)構(gòu)的與所述第一臺(tái)階結(jié)構(gòu)的所述側(cè)壁接觸的部分定位在離與所述波導(dǎo)相關(guān)聯(lián)的第一參考點(diǎn)的一距離處，所述距離等于與所述光學(xué)部件相關(guān)聯(lián)的第二參考點(diǎn)和所述空腔的所述側(cè)壁之間的距離；
[0026]-所述波導(dǎo)組合件包括覆蓋所述波導(dǎo)的頂部覆層；
[0027]-所述頂部覆層部分地覆蓋所述不同臺(tái)階結(jié)構(gòu)；以及
[0028]-所述第一臺(tái)階結(jié)構(gòu)由兩個(gè)平行的子結(jié)構(gòu)構(gòu)成，每個(gè)子結(jié)構(gòu)具有位于兩側(cè)的兩個(gè)側(cè)壁。
[0029]根據(jù)最后的方面，本發(fā)明可體現(xiàn)為一種制造上述布置的方法。
【專(zhuān)利附圖】

【附圖說(shuō)明】
[0030]參考附圖，通過(guò)下面的詳細(xì)說(shuō)明，本發(fā)明特征的上述和其它方面將變得非常顯而易見(jiàn)，附圖中:
[0031]-圖1示出根據(jù)本發(fā)明實(shí)施例的光學(xué)部件組合件；
[0032]-圖2示出該光學(xué)部件組合件的前視圖；
[0033]-圖3示出根據(jù)本發(fā)明實(shí)施例的機(jī)械適配器；
[0034]-圖4示出光學(xué)部件組合件定位在適配器上的實(shí)施例；
[0035]-圖5示出該同一實(shí)施例的前視圖；
[0036]-圖6和7示出根據(jù)本發(fā)明實(shí)施例的波導(dǎo)組合件的制造過(guò)程的步驟；
[0037]-圖8a、8b和8c示出波導(dǎo)組合件的三個(gè)可能實(shí)施例的頂視圖；
[0038]-圖9和10示出根據(jù)本發(fā)明實(shí)施例，如何將波導(dǎo)組合件定位在適配器上；以及
[0039]-圖11示出光學(xué)部件組合件的制造過(guò)程的實(shí)施例。
【具體實(shí)施方式】
[0040]作為對(duì)以下說(shuō)明的介紹，首先涉及本發(fā)明的總體方面，根據(jù)總體方面，本發(fā)明體現(xiàn)為一種方法，用于通過(guò)使用適配器根據(jù)公共光軸對(duì)準(zhǔn)光學(xué)部件組合件的光學(xué)部件與光波導(dǎo)組合件的光波導(dǎo)。所述光學(xué)部件組合件設(shè)有第一對(duì)準(zhǔn)結(jié)構(gòu)，第一對(duì)準(zhǔn)結(jié)構(gòu)包括根據(jù)光學(xué)部件組合件內(nèi)的光學(xué)部件的位置而設(shè)計(jì)的空腔。還提供了適配器，其具有包括第一臺(tái)階結(jié)構(gòu)的基面。優(yōu)選地，如下詳細(xì)所述，所述適配器還包括第二臺(tái)階結(jié)構(gòu)。接著，光波導(dǎo)組合件設(shè)有包括根據(jù)波導(dǎo)組合件內(nèi)的波導(dǎo)位置而設(shè)計(jì)的不同臺(tái)階結(jié)構(gòu)(即，與第一和第二臺(tái)階結(jié)構(gòu)不同，如果可以，其在下文中通常稱(chēng)為“第三臺(tái)階結(jié)構(gòu)”)的第二對(duì)準(zhǔn)結(jié)構(gòu)。最后，光學(xué)部件組合件、光波導(dǎo)組合件和適配器定位成使得空腔的側(cè)壁和不同(或第三)臺(tái)階結(jié)構(gòu)與第一臺(tái)階結(jié)構(gòu)的側(cè)壁接觸。
[0041]圖1示出光學(xué)部件組合件0CA，其包括至少一個(gè)光學(xué)部件OC和其上制造有光學(xué)部件OC的基板。光學(xué)部件可以是透鏡、反射鏡等中的任一種。它們通常形成單獨(dú)光學(xué)部件的陣列，但是還可考慮單個(gè)光學(xué)部件的情形。
[0042]例如，它們可以是在光波導(dǎo)的輸入端和/或輸出端進(jìn)行耦合的光學(xué)部件。在平面內(nèi)耦合的情況下，它可以是例如透鏡陣列。使用成排的透鏡陣列和偏轉(zhuǎn)鏡陣列，可實(shí)施平面外耦合。從以下說(shuō)明中可明白，本發(fā)明可將多個(gè)光學(xué)部件組合件OCA安裝在同一波導(dǎo)組合件前方。
[0043]在圖1的示例中，光學(xué)部件OC沿垂直于光軸y的軸X形成一排單獨(dú)部件。然而，許多其它布置是可能的，本發(fā)明不限于光學(xué)部件OC的特定布置。
[0044]光學(xué)部件組合件OCA的基板可以是能夠進(jìn)行光學(xué)部件OC的制造的任何常用基板，例如玻璃、硅等。
[0045]第一對(duì)準(zhǔn)結(jié)構(gòu)被提供給所述基板。該第一對(duì)準(zhǔn)結(jié)構(gòu)包括空腔SC。可使用光刻和蝕亥IJ，或者允許高精度的任何其它技術(shù)來(lái)形成該空腔。
[0046]根據(jù)光學(xué)部件組合件OCA內(nèi)的光學(xué)部件OC的位置來(lái)設(shè)計(jì)該空腔。
[0047]更確切地說(shuō)，該空腔的深度可基本上對(duì)應(yīng)于穿過(guò)光學(xué)部件OC的中心位置的線。然而，小偏移可存在于這些中心和蝕刻線(對(duì)應(yīng)于深度)之間，因?yàn)槲g刻線對(duì)應(yīng)于波導(dǎo)芯的底部。
[0048]光學(xué)部件組合件OCA具有光學(xué)部件OC定位其上的前表面OCF和圖1中未示出的
后表面。
[0049]圖2是該光學(xué)部件組合件OCA的前視圖，即示出組合件的前表面0CF。
[0050]空腔SC以虛線示出。在該示例中，空腔由位于光學(xué)部件OC兩側(cè)的兩部分構(gòu)成。該布置是可選的，但是當(dāng)定位在隨后所示的適配器上時(shí)，允許光學(xué)部件組合件OCA更加穩(wěn)定。
[0051]該空腔在光學(xué)部件組合件OCA上形成臺(tái)階樣形狀，包括側(cè)壁OCW和底表面0CS?？涨籗C的底表面OCS位于與側(cè)壁OCW的高度對(duì)應(yīng)且基本上與光學(xué)部件OC的中心位置(考慮了如先前所述的偏移)對(duì)應(yīng)的深度處。
[0052]同樣地，側(cè)壁OCW沿橫軸X的位置由尺寸XO限定，如隨后所述，該尺寸XO對(duì)應(yīng)于匹配的適配器ADP的另一尺寸。
[0053]圖3示出機(jī)械適配器ADP。其形狀適于在光學(xué)部件組合件OCA和波導(dǎo)組合件之間進(jìn)行高精度對(duì)準(zhǔn)。
[0054]為此，它包括兩個(gè)臺(tái)階結(jié)構(gòu)S1、S2。這些結(jié)構(gòu)可通過(guò)一步蝕刻基板直到基面BS而制成，或者反之，通過(guò)在基面BS上沉積一層而制成。
[0055]這些臺(tái)階結(jié)構(gòu)沿仰角軸(elevation axis)z構(gòu)成凸出部(relief),以形成抬高的表面(elevated surface)ES。
[0056]臺(tái)階結(jié)構(gòu)S1、s2的高度對(duì)應(yīng)于基面BS距抬高的表面ES的深度。其值是不相關(guān)的，只要其高于光學(xué)部件組合件OCA的對(duì)準(zhǔn)結(jié)構(gòu)的高度(即，空腔SC的深度)和波導(dǎo)組合件的對(duì)準(zhǔn)結(jié)構(gòu)的高度即可。[0057]第一臺(tái)階結(jié)構(gòu)沿適配器ADP的光軸y設(shè)計(jì)。這意味著其具有與適配器ADP本身的前后表面對(duì)應(yīng)的前后表面，以及平行于該光軸y，優(yōu)選地還平行于仰角軸z的側(cè)壁ASW。
[0058]在圖3所示示例性實(shí)施方式中，第一臺(tái)階結(jié)構(gòu)由兩個(gè)平行子結(jié)構(gòu)構(gòu)成，每個(gè)子結(jié)構(gòu)具有位于兩側(cè)的兩個(gè)側(cè)壁ASl
[0059]其它實(shí)施例也是可能的。例如，第一臺(tái)階結(jié)構(gòu)可由多個(gè)較小的抬高結(jié)構(gòu)構(gòu)成，使得側(cè)壁可以是不連續(xù)壁。該實(shí)施例可有益于使側(cè)壁ASW處的缺陷的可能影響最小化。
[0060]此外，適配器ADP可包括第二臺(tái)階結(jié)構(gòu)s2，該第二臺(tái)階結(jié)構(gòu)具有垂直于光軸y，優(yōu)選地還平行于仰角軸z的前壁(表面)AFW和后壁(或表面)ABW。
[0061]該第二臺(tái)階結(jié)構(gòu)S2是可選的，因?yàn)槠渌鼘?shí)施例也是可能的。例如，光學(xué)部件陣列基板的后側(cè)可與波導(dǎo)面(waveguide facet)接觸。由于在該軸上的未對(duì)準(zhǔn)公差很高(相比于其它軸)，所以基板厚度高達(dá)一定水平(?5-10 μ m)的變化是可接受的。
[0062]該第二臺(tái)階結(jié)構(gòu)S2還可由位于適配器ADP兩側(cè)的兩個(gè)分離的子結(jié)構(gòu)構(gòu)成，類(lèi)似于圖3示出的示例性實(shí)施方式。
[0063]第二臺(tái)階結(jié)構(gòu)沿光軸y的位置是不重要的。
[0064]圖4示出光學(xué)部件組合件OCA如何定位在適配器ADP上。
[0065]使適配器ADP的空腔SC的底表面OCS與臺(tái)階結(jié)構(gòu)S1、S2的表面接觸。優(yōu)選地，兩個(gè)臺(tái)階結(jié)構(gòu)具有相同的高度。在它們具有不同高度的情況下，底表面OCS與具有最大高度的臺(tái)階結(jié)構(gòu)的表面接觸。
[0066]該接觸確保根據(jù)仰角軸z恰當(dāng)?shù)囟ㄎ还鈱W(xué)部件0C。
[0067]此外，將光學(xué)部件組合件OCA的前表面OCF與適配器ADP的第二結(jié)構(gòu)s2的前壁AFff精確地對(duì)準(zhǔn)。這確保根據(jù)光軸y正確地對(duì)準(zhǔn)光學(xué)部件OC。
[0068]圖5示出從前視圖觀察的光學(xué)部件組合件OCA和適配器ADP。其再次示出第一臺(tái)階結(jié)構(gòu)Si的表面與光學(xué)部件組合件OCA的空腔的底表面OCS接觸，從而支撐光學(xué)部件組合件OCA沿仰角軸z的位置。
[0069]圖5還示出空腔深度是不相關(guān)的，只要其低于臺(tái)階結(jié)構(gòu)S1、S2的高度即可。
[0070]而且，側(cè)壁OCW與第一臺(tái)階結(jié)構(gòu)SI的內(nèi)側(cè)壁ASW接觸。該接觸確保光學(xué)部件OC沿X軸的位置。
[0071]由于適配器ADP和光學(xué)部件組合件OCA的特定幾何布置，可在所有自由度上限制光學(xué)部件組合件。
[0072]圖6和7示出根據(jù)本發(fā)明的波導(dǎo)組合件WGA的制造過(guò)程。
[0073]波導(dǎo)組合件包括下部覆層LCL。該層對(duì)于避免光在波導(dǎo)WG中傳輸而被分散是必要的。其通過(guò)使用低折射率而將光反射回波導(dǎo)的芯。
[0074]波導(dǎo)組合件還包括用于相同目的的頂部覆層UCL。該頂部覆層覆蓋波導(dǎo)WG以實(shí)現(xiàn)其將光聚焦進(jìn)入波導(dǎo)芯的目的，波導(dǎo)組合件還被設(shè)計(jì)成形成對(duì)準(zhǔn)結(jié)構(gòu)。
[0075]該對(duì)準(zhǔn)結(jié)構(gòu)存在于下部覆層LCL的可及表面和不同臺(tái)階結(jié)構(gòu)s3(下文中，指的是第三臺(tái)階結(jié)構(gòu))中。
[0076]該可及表面被設(shè)計(jì)成允許與適配器ADP的第一臺(tái)階結(jié)構(gòu)的表面接觸。換言之，該可及表面的寬度(即沿X軸)應(yīng)當(dāng)至少等于適配器的第一臺(tái)階結(jié)構(gòu)SI的寬度。
[0077]優(yōu)選地，該可及表面沿光軸y的長(zhǎng)度允許使第一臺(tái)階結(jié)構(gòu)Si在可及表面上滑動(dòng)。在圖6和7的不例中，可及表面覆蓋平行于波導(dǎo)WG并位于波導(dǎo)兩側(cè)的兩大排。
[0078]根據(jù)波導(dǎo)組合件WGA內(nèi)的波導(dǎo)WG的位置設(shè)計(jì)第三臺(tái)階結(jié)構(gòu)s3。更確切地說(shuō)，根據(jù)該波導(dǎo)位置確定第三臺(tái)階結(jié)構(gòu)S3沿X軸的極限位置，即，在制造階段，尺寸X3應(yīng)當(dāng)被精確地限定。該尺寸的起點(diǎn)是波導(dǎo)WG的參考點(diǎn)。
[0079]然而，寬度是不重要的。寬度指的是沿軸X表現(xiàn)的寬度。在圖6和7所示的過(guò)程中，首先制造臺(tái)階結(jié)構(gòu)，然后沉積頂部覆層UCL，以部分地覆蓋第三臺(tái)階結(jié)構(gòu)S3。然而，替代方式是存在的，其中，在未被頂部覆層UCL覆蓋的位置處制造第三臺(tái)階結(jié)構(gòu)。
[0080]圖8a和8b示出從頂部觀察時(shí)的波導(dǎo)組合件WGA的兩個(gè)可能實(shí)施例。圖8a對(duì)應(yīng)于圖6已示出的實(shí)施例，而圖8b示出替代實(shí)施例，其中，臺(tái)階結(jié)構(gòu)S3未被頂部覆層UCL覆
至JHL ο
[0081]比較兩幅圖，可看出第三臺(tái)階結(jié)構(gòu)的寬度本身是不相關(guān)的，但是臺(tái)階結(jié)構(gòu)的極限(外)側(cè)壁的位置X3是重要的。
[0082]可根據(jù)光學(xué)部件OC的與待匹配波導(dǎo)WG的參考點(diǎn)對(duì)應(yīng)的參考點(diǎn)和光學(xué)部件組合件OCA的空腔SC的側(cè)壁OCW之間的距離確定該尺寸X3。換言之，該距離應(yīng)等于先前限定的尺寸X0。
[0083]圖Sc示出又一實(shí)施例，其中，第三臺(tái)階結(jié)構(gòu)S3被設(shè)置成使得其內(nèi)壁位于位置X3’處，將該位置X3’設(shè)計(jì)成與相對(duì)的適配器ADP的第一臺(tái)階結(jié)構(gòu)SI的外側(cè)壁ASW對(duì)應(yīng)。換言之，該尺寸X3’等于尺寸X3加第一臺(tái)階結(jié)構(gòu)SI的寬度(沿X軸)。
[0084]然而，圖8a和8b所示實(shí)施例是優(yōu)選的，因?yàn)閷?duì)準(zhǔn)與第一對(duì)準(zhǔn)結(jié)構(gòu)SI的寬度無(wú)關(guān)，由此避免了誤差來(lái)源。
[0085]可使用本領(lǐng)域中熟知的標(biāo)準(zhǔn)技術(shù)制造波導(dǎo)WG。
[0086]波導(dǎo)WG和對(duì)準(zhǔn)結(jié)構(gòu)(即，下部覆層的可及表面和第三臺(tái)階結(jié)構(gòu)S3)可通過(guò)使用例如光刻而精確地定位。對(duì)于頂部覆層，粗調(diào)定位是足夠的。因此，僅最小的額外復(fù)雜性被添加到常用波導(dǎo)制造過(guò)程中。
[0087]圖9和10示出波導(dǎo)組合件WGA如何相對(duì)于適配器ADP定位。如我們所明白的，該定位確保與已定位的光學(xué)部件組合件OCA的精確對(duì)準(zhǔn)。
[0088]在此應(yīng)注意，同一適配器用于定位光學(xué)部件組合件和波導(dǎo)組合件。
[0089]還應(yīng)注意，它們可以以任何順序定位在適配器上。在目前所述的實(shí)施例中，光學(xué)部件組合件OCA先于波導(dǎo)組合件WGA定位，但是可反過(guò)來(lái)實(shí)施對(duì)準(zhǔn)過(guò)程。
[0090]圖9示出沿光軸y觀看時(shí)的前視圖。
[0091]波導(dǎo)組合件WGA定位為使得下部覆層LCL的可及表面與適配器ADP的第一臺(tái)階結(jié)構(gòu)Si的表面接觸。這確保關(guān)于仰角軸z恰當(dāng)?shù)囟ㄎ徊▽?dǎo)WG。
[0092]而且，第三臺(tái)階結(jié)構(gòu)S3與適配器ADP的第一臺(tái)階結(jié)構(gòu)SI的側(cè)壁ASW接觸。在所示實(shí)施例中，第三臺(tái)階結(jié)構(gòu)S3與臺(tái)階結(jié)構(gòu)SI的內(nèi)側(cè)壁ASW接觸。這確保關(guān)于X軸恰當(dāng)?shù)囟ㄎ徊▽?dǎo)。
[0093]附圖還示出頂部覆層UCL的高度是不相關(guān)的，只要其低于臺(tái)階結(jié)構(gòu)SI的高度即可。
[0094]圖10示出側(cè)視圖。波導(dǎo)組合件WGA定位為使得其前表面與適配器ADP的第二臺(tái)階結(jié)構(gòu)S2的后壁ABW接觸。更確切地說(shuō)，由于第一臺(tái)階結(jié)構(gòu)SI與下部覆層LCL的可及表面接觸，所以頂部覆層UCL與后壁ABW接觸，從而可實(shí)現(xiàn)波導(dǎo)組合件AWG的支撐和良好定位。
[0095]返回圖4，臺(tái)階結(jié)構(gòu)sl、s2的表面對(duì)應(yīng)于光學(xué)部件組合件OCA的空腔SC的底表面OCS0此外，該底表面被設(shè)計(jì)成使得其基本對(duì)應(yīng)于穿過(guò)光學(xué)部件OC中心的線(如先前所述，考慮偏移)。
[0096]圖10示出臺(tái)階結(jié)構(gòu)S1、S2的該相同表面也對(duì)應(yīng)于頂部和下部覆層UCL、LCL之間的界線，該處安置有波導(dǎo)WG。
[0097]因此，由于適當(dāng)?shù)厥褂眠m配器ADP，根據(jù)仰角軸z完美地對(duì)準(zhǔn)波導(dǎo)WG和光學(xué)部件
OCo
[0098]光學(xué)部件OC位于光學(xué)部件組合件OCA的前側(cè)。由于光學(xué)部件組合件OCA的該前側(cè)與第二臺(tái)階結(jié)構(gòu)s2的前壁AFW對(duì)準(zhǔn)，所以光學(xué)部件OC和波導(dǎo)WG的終端(輸入端或輸出端)之間的距離正好是第二臺(tái)階結(jié)構(gòu)沿光軸y的尺寸。
[0099]該尺寸是設(shè)計(jì)參數(shù)，可基于自由空間光學(xué)設(shè)計(jì)優(yōu)化該尺寸。該尺寸可取決于焦距、透鏡基板的材料、波導(dǎo)尺寸、數(shù)值孔徑等。具有高耦合效率的多種設(shè)計(jì)方式是可能的。
[0100]然后，在適配器ADP的制造過(guò)程期間，例如通過(guò)使用蝕刻工藝，可十分精確地控制該尺寸。
[0101]關(guān)于橫向X軸，上面已經(jīng)說(shuō)明，由于第三臺(tái)階結(jié)構(gòu)S3，波導(dǎo)的參考點(diǎn)相對(duì)于適配器ADP的第一臺(tái)階結(jié)構(gòu)Si的(例如)內(nèi)側(cè)壁ASW精確地定位，該參考點(diǎn)和內(nèi)側(cè)壁ASW之間的距離等于尺寸X3。
[0102]還說(shuō)明的是，該尺寸X3與光學(xué)部件組合件OCA的空腔SC的側(cè)壁OCW和波導(dǎo)WG的另一參考點(diǎn)之間的距離XO匹配。如果這些參考點(diǎn)是匹配的，并且組合件被相應(yīng)地設(shè)計(jì)，則波導(dǎo)WG和光學(xué)部件OC在安裝在適配器ADP上時(shí)將完美地對(duì)準(zhǔn)。
[0103]為了實(shí)現(xiàn)光學(xué)部件OC和波導(dǎo)WG之間的高精度對(duì)準(zhǔn)，重要的是，十分精確地設(shè)計(jì)適配器ADP,例如具有直邊界線(straight border lines)。這些條件可通過(guò)蝕刻娃表面來(lái)實(shí)現(xiàn)，以形成對(duì)準(zhǔn)結(jié)構(gòu)。
[0104]該表面可以是平滑的，但是例如由熟知的波希法(Bosch process)引起的亞微米扇貝化(sub-micrometer scalloping)不具有對(duì)對(duì)準(zhǔn)精度的任何顯著影響，因?yàn)樵谡麄€(gè)結(jié)構(gòu)中觀察到大致相等尺寸的粗糙度。
[0105]可以在晶片級(jí)使用標(biāo)準(zhǔn)加工技術(shù)制造具有對(duì)準(zhǔn)結(jié)構(gòu)的光學(xué)部件組合件OCA和適配器兩者。圖11示出在通過(guò)切割而分為單獨(dú)元件之前多個(gè)透鏡陣列的視圖。
[0106]類(lèi)似地，在單個(gè)晶片上可制造多個(gè)適配器，并將該多個(gè)適配器切成單獨(dú)元件。元件光學(xué)部件組合件0CA、適配器ADP和波導(dǎo)組合件WGA可使用例如環(huán)氧樹(shù)脂的粘合劑而彼此固定。
[0107]根據(jù)本發(fā)明，適配器ADP的相同參考平面(即，第一臺(tái)階結(jié)構(gòu)Si的側(cè)壁)用于定位光學(xué)部件OC和波導(dǎo)WG。這在基于適配器的技術(shù)中帶來(lái)最高可能的定位精度。
[0108]例如，當(dāng)光學(xué)部件組合件OCA和適配器ADP關(guān)于適配器ADP的相同參考平面對(duì)準(zhǔn)時(shí)，該對(duì)準(zhǔn)與適配器的熱膨脹和收縮以及任何尺寸的偏差無(wú)關(guān)。換言之，本發(fā)明的解決方案的優(yōu)點(diǎn)是基于適配器的解決方案不具有適配器缺點(diǎn)，適配器缺點(diǎn)例如與依賴(lài)于熱條件有關(guān)。
[0109]而且，光學(xué)部件OC和波導(dǎo)WG的對(duì)準(zhǔn)僅由少數(shù)元件和適配器ADP的設(shè)計(jì)參數(shù)提供，如先前所說(shuō)明的。相比之下，該對(duì)準(zhǔn)對(duì)任何元件的基板厚度、光學(xué)部件陣列和適配器中的空腔深度、元件的切割位置以及波導(dǎo)堆疊中的覆層的厚度不敏感。
[0110]這提供了具有良好靈活性的解決方案，并有助于減少制造復(fù)雜性和成本。例如，對(duì)幾個(gè)參數(shù)(例如，如上所列)的不敏感極大地增加了工藝產(chǎn)量。
[0111]典型切割鋸片(saw blade)可導(dǎo)致幾十微米的位置誤差。試圖獲得較高精度會(huì)增加制造成本。
[0112]由于光學(xué)部件基板和適配器的切割邊界不用于根據(jù)任何軸的對(duì)準(zhǔn)，所以這給本發(fā)明帶來(lái)了另外的優(yōu)點(diǎn)。
[0113]而且，光學(xué)部件組合件的所有對(duì)準(zhǔn)結(jié)構(gòu)可通過(guò)加工光學(xué)部件本身的基板的相同表面而形成。這減少了所執(zhí)行的操作數(shù)目，因此，減少了制造成本和對(duì)準(zhǔn)不精確的風(fēng)險(xiǎn)。
[0114]另外，應(yīng)注意，該技術(shù)完全是無(wú)源的，并不意味著在波導(dǎo)和光學(xué)部件內(nèi)傳輸光以測(cè)量損失。然而，該技術(shù)實(shí)現(xiàn)了至少與這些有源方法相當(dāng)?shù)膶?duì)準(zhǔn)精度。
【權(quán)利要求】
1.一種用于通過(guò)使用適配器(ADP)根據(jù)公共光軸(y)對(duì)準(zhǔn)光學(xué)部件(OC)和光波導(dǎo)的方法，該光學(xué)部件(OC)包含在光學(xué)部件組合件(OCA)中，該光波導(dǎo)包含在光波導(dǎo)組合件(WGA)中，所述方法包括: 提供具有第一對(duì)準(zhǔn)結(jié)構(gòu)的所述光學(xué)部件組合件(OCA)，所述第一對(duì)準(zhǔn)結(jié)構(gòu)包括根據(jù)所述光學(xué)部件組合件(OCA)內(nèi)的所述光學(xué)部件(OC)的位置而設(shè)計(jì)的空腔(SC)； 提供呈現(xiàn)有包括第一臺(tái)階結(jié)構(gòu)(Si)的基面(Bs)的適配器(ADP)； 提供具有第二對(duì)準(zhǔn)結(jié)構(gòu)的所述光波導(dǎo)組合件(WGA)，所述第二對(duì)準(zhǔn)結(jié)構(gòu)包括根據(jù)所述波導(dǎo)組合件(WGA)內(nèi)的所述波導(dǎo)(WG)的位置而設(shè)計(jì)的不同臺(tái)階結(jié)構(gòu)(S3)； 定位所述光學(xué)部件組合件(OCA)、所述光波導(dǎo)組合件(WGA)和所述適配器(ADP)，使得所述空腔(SC)的側(cè)壁(OCW)和所述不同臺(tái)階結(jié)構(gòu)(s3)與所述第一臺(tái)階結(jié)構(gòu)(SI)的側(cè)壁(ASff)接觸。
2.如權(quán)利要求1所述的方法，其中，所述適配器還包括具有垂直于所述光軸(y)的前壁(AFW)和后壁(ABW)的第二臺(tái)階結(jié)構(gòu)(s2)，并且所述光波導(dǎo)組合件的前表面與所述第二臺(tái)階結(jié)構(gòu)(s2)的所述后壁(ABW)接觸。
3.如上述權(quán)利要求中任一項(xiàng)所述的方法，其中，所述光學(xué)部件組合件(OCA)的前表面與所述第二臺(tái)階結(jié)構(gòu)(s2)的所述前壁(AFW)對(duì)準(zhǔn)。
4.如權(quán)利要求1至3中任一項(xiàng)所述的方法，其中，所述第二對(duì)準(zhǔn)結(jié)構(gòu)還包括下部覆層(LCL)的可及表面，并且其中，所述第一臺(tái)階結(jié)構(gòu)(Si)的表面與所述可及表面接觸。
5.如上述權(quán)利要求中任一項(xiàng)所述的方法，其中，所述空腔(SC)的底表面(OCs)與所述第一臺(tái)階結(jié)構(gòu)(si)的表面接觸。
6.如上述權(quán)利要求中任一項(xiàng)所述的方法，其中，所述不同臺(tái)階結(jié)構(gòu)(S3)的與所述第一臺(tái)階結(jié)構(gòu)(Si)的所述側(cè)壁(ASW)接觸的部分定位在離與所述波導(dǎo)(WG)相關(guān)聯(lián)的第一參考點(diǎn)的距離(X3)處，所述距離(X3)等于與所述光學(xué)部件(OC)相關(guān)聯(lián)的第二參考點(diǎn)和所述空腔(SC)的所述側(cè)壁(OCW)之間的距離(XO)。
7.如上述權(quán)利要求中任一項(xiàng)所述的方法，其中，所述第一臺(tái)階結(jié)構(gòu)(Si)由兩個(gè)平行的子結(jié)構(gòu)構(gòu)成，每個(gè)子結(jié)構(gòu)具有位于兩側(cè)的兩個(gè)側(cè)壁(ASW)。
8.一種設(shè)計(jì)用于根據(jù)公共光軸(y)對(duì)準(zhǔn)光學(xué)部件(OC)與光波導(dǎo)(WG)的布置，所述布置包括: 光學(xué)部件組合件(OCA)，包括所述光學(xué)部件(OC)和與所述光學(xué)部件組合件(OCA)的基板相關(guān)聯(lián)的第一對(duì)準(zhǔn)結(jié)構(gòu)，所述第一對(duì)準(zhǔn)結(jié)構(gòu)包括根據(jù)所述光學(xué)部件組合件(OCA)內(nèi)的所述光學(xué)部件(OC)的位置而設(shè)計(jì)的空腔(SC)； 適配器(ADP)，呈現(xiàn)有包括第一臺(tái)階結(jié)構(gòu)(Si)的基面(Bs)； 光波導(dǎo)組合件(WGA)，包括所述光波導(dǎo)(WG)和第二對(duì)準(zhǔn)結(jié)構(gòu)，所述第二對(duì)準(zhǔn)結(jié)構(gòu)包括根據(jù)所述波導(dǎo)組合件(WGA)內(nèi)的所述波導(dǎo)(WG)的位置而設(shè)計(jì)的不同臺(tái)階結(jié)構(gòu)(S3)； 其中，所述光學(xué)部件組合件(OCA)、所述光波導(dǎo)組合件(WGA)和所述適配器(ADP)定位為使得所述空腔(SC)的側(cè)壁(OCW)和所述不同臺(tái)階結(jié)構(gòu)(S3)與所述第一臺(tái)階結(jié)構(gòu)(Si)的側(cè)壁(ASW)接觸。
9.如權(quán)利要求8所述的布置，其中，所述光學(xué)部件包括光學(xué)透鏡。
10.如權(quán)利要求8或9所述的布置，其中，所述光學(xué)部件包括反射鏡。
11.如權(quán)利要求8、9或10所述的布置，其中，所述不同臺(tái)階結(jié)構(gòu)(S3)的與所述第一臺(tái)階結(jié)構(gòu)(Si)的所述側(cè)壁(ASW)接觸的部分定位在離與所述波導(dǎo)(WG)相關(guān)聯(lián)的第一參考點(diǎn)的距離(X3)處，所述距離(X3)等于與所述光學(xué)部件(OC)相關(guān)聯(lián)的第二參考點(diǎn)和所述空腔(SC)的所述側(cè)壁(OCW)之間的距離(XO)。
12.如權(quán)利要求8至11中任一項(xiàng)所述的布置，其中，所述波導(dǎo)組合件(WGA)包括覆蓋所述波導(dǎo)(WG)的頂部覆層(UCL)。
13.如權(quán)利要求8至12中任一項(xiàng)所述的布置，其中，所述頂部覆層部分地覆蓋所述不同臺(tái)階結(jié)構(gòu)(S3) ο
14.如權(quán)利要求8至13中任一項(xiàng)所述的布置，其中，所述第一臺(tái)階結(jié)構(gòu)(Si)由兩個(gè)平行的子結(jié)構(gòu)構(gòu)成，每個(gè)子結(jié)構(gòu)具有位于兩側(cè)的兩個(gè)側(cè)壁(ASW)。
15.一種制造如權(quán)利要 求8至14中任一項(xiàng)所述的布置的方法。
【文檔編號(hào)】G02B6/26GK103713359SQ201310450304
【公開(kāi)日】2014年4月9日 申請(qǐng)日期:2013年9月27日 優(yōu)先權(quán)日:2012年9月28日
【發(fā)明者】I.M.索甘西, A.拉波塔, F.霍斯特, B.J.奧夫萊恩 申請(qǐng)人:國(guó)際商業(yè)機(jī)器公司