專利名稱：可變光學(xué)衰減器的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及的是由MEMS驅(qū)動器進行驅(qū)動的可變光學(xué)衰減器，尤其是一個模塊構(gòu)成衰減模塊光纖之間的，提供簡便、容易的，相對光軸陣列的可變光學(xué)衰減器。
尤其是，其目的是提供將上述衰減模塊以波導(dǎo)制作，消除過去由于插入損失、偏光等產(chǎn)生的影響、具有波長獨立性等優(yōu)秀的光學(xué)特性和耐久性的可變光學(xué)衰減器。
并且，本發(fā)明另一目的將提供可制作MEMS驅(qū)動器進行驅(qū)動的可變光學(xué)衰減器的制造工藝。
光學(xué)衰減器可分類為，根據(jù)定值衰減光量的固定光學(xué)衰減器和可調(diào)整衰減值范圍的可變光學(xué)衰減器。
上述固定光學(xué)衰減器經(jīng)安裝之后，根據(jù)使用環(huán)境的變化產(chǎn)生損耗追加費用的缺點，但可變光學(xué)衰減器根據(jù)環(huán)境自動變化衰減增益，是大容量或高速光網(wǎng)絡(luò)系統(tǒng)的必要的要素。
并且，根據(jù)提案的結(jié)構(gòu)或方案對于部件的規(guī)格和尺寸產(chǎn)生影響，最近研究的由MEMS技術(shù)制作的可變光學(xué)衰減器在性能、價格、標度及部件的大小等方面，與過去的機械式可變光學(xué)衰減器相比，具有小型化及集中化等優(yōu)點。
此種可變光學(xué)衰減器進行驅(qū)動的時段內(nèi)，應(yīng)滿足根據(jù)波長值的變化或偏光產(chǎn)生的影響、插入損失、光信號的時間響應(yīng)等光通信用光學(xué)的特點。
過去可變光學(xué)衰減器大可分為，采用硅或聚合物系列材料的熱光效果的波導(dǎo)形衰減器，機械連接器型大型衰減器及采用MEMS驅(qū)動器的MEMS衰減器。
以下說明上述各種衰減器。
波導(dǎo)形可變光學(xué)衰減器采用硅或聚合物等材質(zhì)形成平板型波導(dǎo)，利用電極變化波導(dǎo)的溫度分布的同時，調(diào)整波導(dǎo)的光吸收率，以衰減光信號。波導(dǎo)形可變光學(xué)衰減器適合于小型化產(chǎn)品，但具有偏光依賴及波長依賴性損失的性能上的缺點。
所以，為了克服上述缺點，正進行著采用MEMS驅(qū)動器的可變光學(xué)衰減器的開發(fā)，最近研究開發(fā)的MEMS可變光學(xué)衰減器具有光閘、微型旋轉(zhuǎn)鏡、及MARS型等。
首先，MARS可變光學(xué)衰減器采用法布里—珀羅原理的機械式抗反射光閘M ARS隔膜，配置于任意位移上而不處于開ON或關(guān)OFF狀態(tài)，執(zhí)行調(diào)整衰減量功能。MARS可變光學(xué)衰減器存在隨著波長的變化，衰減量也有所變化的缺陷。
采用光閘型MEMS可變光學(xué)衰減器將在一組發(fā)/接收光纖之間配置光閘，根據(jù)光閘的位移，調(diào)整兩個光纖之間的接觸面積，控制插入損失。但是此種衰減器具有必需將反射回來的光信號的影響降到最小的問題。
微型旋轉(zhuǎn)鏡可變光學(xué)衰減器將發(fā)送/接收光纖利用鏡子的反射進行接觸，利用鏡子的各位移控制插入的損失。微型旋轉(zhuǎn)鏡可變光學(xué)衰減器由于必需將鏡子與底座平行制作，所以組裝時將光纖垂直排列于底座上，但是這樣的工程相當(dāng)困難的。
本發(fā)明出具的可變光學(xué)衰減器的特點為包括發(fā)送光束的發(fā)送光纖；接收上述發(fā)送光纖發(fā)送出來的光的接收光纖；為在其之間衰減光束的而配置的衰減模塊，上述衰減模塊包括發(fā)送部，衰減部及接收部。
根據(jù)本發(fā)明的首選實例，上述衰減模塊的發(fā)送部，衰減部及接收部形成為一個模塊，并形成光軸的相對陣列。上述衰減模塊還包括驅(qū)動上述衰減部的MEMS驅(qū)動器。
本發(fā)明的另一特征為上述衰減模塊由波導(dǎo)制成，以降低其發(fā)送部、衰減部及接收部間的陣列偏差，從而降低光傳送損耗。
本發(fā)明的可變光學(xué)衰減器，其特征在于上述衰減部按側(cè)偏移方向驅(qū)動衰減光束。
本發(fā)明的可變光學(xué)衰減器，其特征在于上述衰減部按各偏移方向驅(qū)動衰減光束。
根據(jù)本發(fā)明的另一實例，可變光學(xué)衰減器的特點為包括發(fā)送光束的發(fā)送光纖；接收上述發(fā)送光纖送出來的光束的接收光纖；在上述發(fā)送光纖和接收光纖之間為衰減光束配置的衰減模塊，此模塊包括發(fā)送部，衰減光束的衰減部，及接收部；驅(qū)動上述衰減部的驅(qū)動器；及支撐上述發(fā)送光纖、接收光纖、衰減模塊及驅(qū)動器的底座。
根據(jù)本發(fā)明的可變光學(xué)衰減器，其特點為上述衰減模塊的發(fā)送部、衰減部及接收部形成為一個模塊，并形成光軸的相對陣列。
本發(fā)明的可變光學(xué)衰減器，其特征在于上述衰減模塊中的發(fā)送部，衰減部及接收部由波導(dǎo)制成，以降低其發(fā)送部、衰減部及接收部間的陣列偏差，從而降低光傳送損耗。
根據(jù)本發(fā)明的可變光學(xué)衰減器，其特征在于上述衰減部按側(cè)偏移方向驅(qū)動衰減光束或按各角度偏移方向驅(qū)動衰減光束。
并且，本發(fā)明為了制作可變光學(xué)衰減器提供下面的制作工程。
本發(fā)明提供的制作可變光學(xué)衰減器的制造工程為在底座上附著犧牲層的階段；在上述附著的犧牲層上面形成硅元素層的階段；在上述形成的硅元素層形成平面波導(dǎo)層的階段；將上述平面波導(dǎo)層蝕刻加工成三個部分的階段；將上述硅元素層蝕刻加工成三個部分的階段；去除三個部分的中間部，將一個部分蝕刻成犧牲層的階段；及在上述平面波導(dǎo)層及硅元素層區(qū)分成三個部分的剩余兩個部分接合光纖的階段。


圖1是根據(jù)本發(fā)明所示的可變光學(xué)衰減器的結(jié)構(gòu)圖；圖2是根據(jù)本發(fā)明的一例，所示可變光學(xué)衰減器波導(dǎo)的簡略圖；圖3是根據(jù)本發(fā)明的另一例，所示可變光學(xué)衰減器波導(dǎo)的簡略圖；圖4是根據(jù)本發(fā)明，依次所示可變光學(xué)衰減器制作工程流程圖。
●對于圖紙中主要部分的符號說明1底座 2犧牲層3硅元素層 4平面波導(dǎo)層5發(fā)送光纖 6接收光纖7MEMS驅(qū)動器 T發(fā)送部A衰減部 R接收部δ側(cè)方向偏移θ角度方向偏移圖1是根據(jù)本發(fā)明所示的可變光學(xué)衰減器的結(jié)構(gòu)圖，圖2、圖3是根據(jù)本發(fā)明實例的可變光學(xué)衰減器波導(dǎo)的簡略圖。如圖1所示，可變光學(xué)衰減器在上述發(fā)送光纖及接收光纖之間為了衰減光束，設(shè)置由發(fā)送部(T)，按偏撳位置操作的衰減部(A)及接收部(R)構(gòu)成的衰減模塊。
上述衰減模塊中的發(fā)送部(T)、衰減部(A)及接收部由一個模塊形成，容易構(gòu)成一光軸的相對陣列。
并且，上述衰減模塊由波導(dǎo)形成，以減少光發(fā)送損失，提高發(fā)送效率。
上述衰減模塊可水平設(shè)置于平面底座上，且上述衰減模塊使用平面波導(dǎo)。上述衰減模塊若調(diào)整各自平面波導(dǎo)之間的間隔，可改善插入損失，由于是熱效果或沒有反射的結(jié)構(gòu)，降低了偏光或波長的依賴性，由于由一個模塊形成，可小型化或集成化。
一般光學(xué)衰減器的波導(dǎo)之間的陣列會影響到發(fā)送和接收部之間的接合效率，可決定其重要的性能插入損失。
但是過去的MEMS光學(xué)衰減器在發(fā)接收光纖之間的陣列及光纖和驅(qū)動器之間的陣列等配套工程中要求微細陣列的封裝，根據(jù)本發(fā)明出具的光學(xué)衰減器的衰減模塊和MEMS驅(qū)動器由同一曝光工程進行制作，衰減模塊及驅(qū)動器之間的陣列在芯片制作工程中同時執(zhí)行。并且，在配套工程中與手動陣列光纖相比，衰減模塊制作成單一的芯片工程，光纖之間的陣列更加精細。
衰減原理大可分為兩種，第一個方式是如圖2所示，最初在發(fā)送部(T)、衰減部(A)及接收部(R)一線陣列的狀態(tài)下，相當(dāng)于衰減部(A)的光波導(dǎo)對于發(fā)送部(T)和接收部(R)的陣列，按側(cè)方向或角度方向進行偏移驅(qū)動，以衰減光量。
第二個方式是如圖3所示，第一步開始并不把發(fā)送部(T)和接收部(R)一線陣列，最初按相差狀態(tài)陣列，如第一個方式相同，按側(cè)方向或角方向偏移δ、θ驅(qū)動，以衰減光量。
與第一個方法相比，第二個方式將光量達到最小化的最大偏移的情況下，將逆反射影響達到最小化，光量衰減區(qū)域增加。
圖4是根據(jù)本發(fā)明出具的依次圖示制作可變光學(xué)衰減器的工程。
如圖4所示，底座(1)上附著犧牲層(2)，在上述附著的犧牲層上面形成硅元素層(3)，在上述形成的硅元素層(3)上形成平面波導(dǎo)層(4)。
將上述平面波導(dǎo)層(4)蝕刻加工成三個部分，且上述各部分之間的間隔是2～10？。并且，將上述硅元素層(3)蝕刻加工成三個部分，間隔為上述2～10？標準，此時制作驅(qū)動部。
上述區(qū)分為三個部分的硅元素層(3)和平面波導(dǎo)層(4)的中間部分(3b，4b)通過犧牲層蝕刻的階段完成驅(qū)動部。
最后，上述區(qū)分為三個部分的硅元素層(3)及平面波導(dǎo)層(4)中除了中間部分的兩側(cè)部分(3a，3c及4a、4c)接合光纖(5，6)，如圖1所示，完成具備發(fā)送部(T)、衰減部(A)及接收部(R)的可變光學(xué)衰減器。
此時上述波導(dǎo)衰減部自底座偏離運轉(zhuǎn)，對于發(fā)送、接收部的陣列，可操作側(cè)方向線形移動或角方向旋轉(zhuǎn)運動，波導(dǎo)的發(fā)送部或接收部在芯片工程中按曝光精密度進行陣列制作。
如上述說明，MEMS可變光學(xué)衰減器比其他驅(qū)動方式的可變光學(xué)衰減器相比，在損失性能、波長依賴性、小型化制作等方面具有超越優(yōu)秀的性能。
本發(fā)明的MEMS可變光學(xué)衰減器通過控制光波導(dǎo)的偏移量，進行衰減。根據(jù)過去熱光學(xué)的折射率變化產(chǎn)生光衰減的可變光學(xué)衰減器，或利用旋轉(zhuǎn)鏡子的可變光學(xué)衰減器根據(jù)波長或偏光改善影響，在衰減模塊中發(fā)送部、衰減部、接收部之間的陣列由一個曝光工程制作，陣列效率優(yōu)秀，可改善插入損失。
圖3是自發(fā)送部和接收部的初始偏移并向衰減部傾斜，在衰減部中逆反射的影響少，光量衰減區(qū)域大。圖2中使用固定折射率的溶液等，可降低逆反射的影響。
上述圖2和圖3中為了減少逆反射的影響，在發(fā)送部和接收部、衰減部的末端進行開角，一般配置任意角以上的角度，實驗證明具有8度以上的角度可減少逆反射的影響。
并且為了小型化或簡便封裝，在底座上平行設(shè)置光波導(dǎo)，不需要配置準直儀，靠近配置?？杀苊饫眯D(zhuǎn)鏡用MEMS可變光學(xué)衰減器具有的結(jié)構(gòu)上的復(fù)雜性。比機械式可變光學(xué)衰減器，價格低廉、更加趨于小型化。
根據(jù)本發(fā)明出具的可變光學(xué)衰減器由MEMS驅(qū)動器進行驅(qū)動，具備在插入損失、偏光的影響、波長獨立性等方面優(yōu)秀的光學(xué)特點和耐久性，比過去的機械式光學(xué)衰減器，可小型化及大量生產(chǎn)，最大限度的發(fā)揮MEMS技術(shù)的優(yōu)點，可開發(fā)競爭力較強的商品。
在以上說明中，本發(fā)明是對于有關(guān)特定的示例進行了圖示及說明。除了專利申請范圍中記載的事項之外，所出現(xiàn)的發(fā)明構(gòu)思及領(lǐng)域中沒有超越的情況下，可進行多種改進或變化，這是該行業(yè)掌握一般知識的人是明了的。
權(quán)利要求
1.一種可變光學(xué)衰減器，其特征在于包括發(fā)送光束的發(fā)送光纖；接收發(fā)送出來的光的接收光纖；為在其之間衰減光束的而配置的衰減模塊，上述衰減模塊包括發(fā)送部，衰減部及接收部。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的可變光學(xué)衰減器，其特征在于上述衰減模塊中的發(fā)送部，衰減部及接收部由波導(dǎo)制成。
3.根據(jù)權(quán)利要求1所述的可變光學(xué)衰減器，其特征在于上述衰減模塊的發(fā)送部，衰減部及接收部形成為一個模塊，并形成光軸的相對陣列。
4.根據(jù)權(quán)利要求1所述的可變光學(xué)衰減器，其特征在于上述衰減模塊還包括驅(qū)動上述衰減部的MEMS驅(qū)動器。
5.根據(jù)權(quán)利要求1所述的可變光學(xué)衰減器，其特征在于上述發(fā)送部與上述發(fā)送光纖連接，上述接收部與上述接收光纖連接，上述衰減部由上述發(fā)送部和接收部之間的MEMS驅(qū)動器進行驅(qū)動，以衰減光束。
6.根據(jù)權(quán)利要求1所述的可變光學(xué)衰減器，其特征在于上述接收部與發(fā)送部同軸。
7.根據(jù)權(quán)利要求1所述的可變光學(xué)衰減器，其特征在于上述接收部偏移于發(fā)送部。
8.根據(jù)權(quán)利要求1所述的可變光學(xué)衰減器，其特征在于上述衰減部按側(cè)偏移方向驅(qū)動衰減光束。
9.根據(jù)權(quán)利要求1所述的可變光學(xué)衰減器，其特征在于上述衰減部按各偏移方向驅(qū)動衰減光束。
10.一種可變光學(xué)衰減器，其特征在于包括發(fā)送光束的發(fā)送光纖；接收上述發(fā)送光纖送出來的光束的接收光纖；在上述發(fā)送光纖和接收光纖之間為衰減光束配置的衰減模塊，此模塊包括發(fā)送部，衰減光束的衰減部，及接收部；驅(qū)動上述衰減部的驅(qū)動器；及支撐上述發(fā)送光纖、接收光纖、衰減模塊及驅(qū)動器的底座。
11.根據(jù)權(quán)利要求10所述的可變光學(xué)衰減器，其特征在于上述衰減模塊的發(fā)送部、衰減部及接收部形成為一個模塊，并形成光軸的相對陣列。
12.根據(jù)權(quán)利要求10所述的可變光學(xué)衰減器，其特征在于上述衰減模塊中的發(fā)送部，衰減部及接收部由波導(dǎo)制成。
13.根據(jù)權(quán)利要求10所述的可變光學(xué)衰減器，其特征在于上述接收部與發(fā)送部同軸。
14.根據(jù)權(quán)利要求10所述的可變光學(xué)衰減器，其特征在于上述接收部偏移于發(fā)送部。
15.根據(jù)權(quán)利要求10所述的可變光學(xué)衰減器，其特征在于上述衰減部按側(cè)偏移方向驅(qū)動衰減光束。
16.根據(jù)權(quán)利要求10所述的可變光學(xué)衰減器，其特征在于上述衰減部按各角度偏移方向驅(qū)動衰減光束。
17.一種可變光學(xué)衰減器的制造方法，其特征在于包括以下階段在底座上附著犧牲層的階段；在上述附著的犧牲層上面形成硅元素層的階段；在上述形成的硅元素層形成平面波導(dǎo)層的階段；將上述平面波導(dǎo)層蝕刻加工成三個部分的階段；將上述硅元素層蝕刻加工成三個部分的階段；去除三個部分的中間部，將一個部分蝕刻成犧牲層的階段；及上述平面波層及硅元素層區(qū)分成三個部分的剩余兩個部分接合光纖的階段。
全文摘要
本發(fā)明是關(guān)于可變光學(xué)衰減器。本發(fā)明出具的可變光學(xué)衰減器的特點為，包括發(fā)送光束的發(fā)送光纖；接收上述發(fā)送光纖發(fā)送出來的光束的接收光纖；在上述發(fā)送光纖和接收光纖之間為衰減光束配置的衰減模塊，此模塊包括發(fā)送部，衰減光束的衰減部，及接收部；驅(qū)動上述衰減部的驅(qū)動器；及支撐上述發(fā)送光纖、接收光纖、衰減模塊及驅(qū)動器的底座。本發(fā)明提供的全新結(jié)構(gòu)的可變光學(xué)衰減器，光纖之間的相對光軸陣列相當(dāng)容易形成，可偏低光信號干擾和插入損失、波長及偏光依賴性。
文檔編號B81C1/00GK1442710SQ02141089
公開日2003年9月17日 申請日期2002年7月16日 優(yōu)先權(quán)日2002年3月5日
發(fā)明者李湞鉉, 權(quán)鎬楠, 尹盛湜, 李鍾泫, 鄭成天, 洪允植 申請人:三星電機株式會社