專(zhuān)利名稱(chēng)：光學(xué)器件及其制造方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及一種光學(xué)器件。
背景技術(shù)：
面對(duì)寬帶時(shí)代，為了有效地利用光纖，逐步地引進(jìn)了能在多個(gè)光波長(zhǎng)方面通信的WDM (波分復(fù)用)傳輸系統(tǒng)。近年來(lái)，還廣泛地?cái)U(kuò)展 到利用DWDM器件(密集波分復(fù)用)，該DWDM器件能夠多路復(fù)用 數(shù)十的光波長(zhǎng)并且以更高的速度進(jìn)行傳輸。每個(gè)WDM傳輸系統(tǒng)需要 與每個(gè)光波長(zhǎng)相對(duì)應(yīng)的光源并且其需要的數(shù)量隨著更高的多路復(fù)用迅 速地增加。而且近來(lái)，促進(jìn)了用于在每個(gè)節(jié)點(diǎn)中增加/減少任意波長(zhǎng)的 ROADM (可重構(gòu)型分插復(fù)用器)商業(yè)化的研究。隨著引進(jìn)該系統(tǒng)，可 以實(shí)現(xiàn)除了根據(jù)波長(zhǎng)多路復(fù)用而增強(qiáng)傳輸容量之外還可以根據(jù)波長(zhǎng)變 化實(shí)現(xiàn)光路徑開(kāi)關(guān)，并且極大地?cái)U(kuò)大了光網(wǎng)絡(luò)的靈活性。作為用于WDM傳輸系統(tǒng)的光源，由于其可用性和高可靠性，以 單軸模式振蕩的分布反饋型半導(dǎo)體激光器(DFB-LD;分布反饋激光二 極管)已經(jīng)廣泛使用至今。在DFB-LD中，在共振器的整個(gè)區(qū)域中形 成了具有大約30nm深度的衍射光柵，并且該衍射光柵以單軸模式以如 下波長(zhǎng)實(shí)現(xiàn)穩(wěn)定振蕩，所述波長(zhǎng)與衍射光柵周期與等同物折射率的兩 倍的乘積相對(duì)應(yīng)。因?yàn)椴还芤詥屋S模式的穩(wěn)定振蕩則不能在寬的振蕩 波長(zhǎng)范圍內(nèi)對(duì)DFB-LD進(jìn)行調(diào)諧，所以通常通過(guò)利用僅在每個(gè)ITU光 柵中的波長(zhǎng)內(nèi)不同的產(chǎn)品而配置WDM傳輸系統(tǒng)。為此，需要對(duì)每一 個(gè)波長(zhǎng)使用不同的產(chǎn)品，并且那樣導(dǎo)致增加用于庫(kù)存控制的成本并保 存用于處理故障的剩余庫(kù)存。此外，在通過(guò)改變波長(zhǎng)而改變光路徑的 ROADM中，因?yàn)槠淇勺儗挾染窒抻谌Q于溫度而改變的波長(zhǎng)范圍，即， 當(dāng)使用常規(guī)的DFB-LD時(shí)為大約3nm，很難配置使用波長(zhǎng)資源積極地利用ROADM特點(diǎn)的光網(wǎng)絡(luò)。為了解決目前的DFB-LD的這些問(wèn)題并且在寬的波長(zhǎng)范圍內(nèi)實(shí)現(xiàn) 單軸模式振蕩，積極地研究波長(zhǎng)-可調(diào)諧激光器。波長(zhǎng)-可調(diào)諧激光器廣 義上分為兩種類(lèi)型。在一種類(lèi)型中，波長(zhǎng)-可調(diào)諧機(jī)構(gòu)形成為具有激光 共振器的相同元件。在另一種類(lèi)型中，波長(zhǎng)-可調(diào)諧機(jī)構(gòu)形成在元件的 外部。作為前者，推薦采用許多結(jié)構(gòu)，諸如如圖1所示的DBR-LD (分 布布拉格反射器激光二極管)，其中在同一元件中分開(kāi)布置發(fā)射區(qū)域 和分布反射區(qū)域；如圖2所示的采樣-光柵-DBR-LD，該采樣-光柵 -DBR-LD進(jìn)一步周期性地改變衍射光柵周期并且在其中間夾持發(fā)射區(qū) 域；以及如圖3所示，與此類(lèi)似的SSG (超結(jié)構(gòu)光柵)-DBR-LD。首 先，DBR-LD波長(zhǎng)的調(diào)諧范圍至多局限于大約10nm。然而，后者建議 的采樣-光柵-DBR-LD通過(guò)巧妙地利用針對(duì)該結(jié)構(gòu)特定的微調(diào)效應(yīng) (vernier effect)實(shí)現(xiàn)在lOOnm上波長(zhǎng)可調(diào)諧操作以及在40nm中準(zhǔn)連 續(xù)的波長(zhǎng)可調(diào)諧操作。作為后者波長(zhǎng)-可調(diào)諧光源，其中在器件的外部布置波長(zhǎng)-可調(diào)諧機(jī) 構(gòu)，推薦采用用于如圖4所示的在元件外部布置衍射光柵的方法，精 確地調(diào)整其角和距離，并且進(jìn)行波長(zhǎng)-可調(diào)諧操作。還推薦釆用如下結(jié)構(gòu)，該結(jié)構(gòu)通過(guò)利用PLC (平面光波電路)配 置光共振器及通過(guò)在PLC上直接安裝LD或SOA(半導(dǎo)體光學(xué)放大器) 而實(shí)現(xiàn)波長(zhǎng)-可調(diào)光源。圖5示出通過(guò)將環(huán)形共振器與SOA結(jié)合而實(shí)現(xiàn) 波長(zhǎng)-可調(diào)諧光源的結(jié)構(gòu)。由PLC組成的環(huán)形共振器的特征在于周長(zhǎng) 長(zhǎng)度彼此稍有不同。周長(zhǎng)長(zhǎng)度的差別產(chǎn)生了微調(diào)效應(yīng)，從而在寬的波 長(zhǎng)范圍內(nèi)實(shí)現(xiàn)波長(zhǎng)-可調(diào)諧的操作。除了這些波長(zhǎng)-可調(diào)諧激光器元件之外，目前發(fā)展了在相同的模塊 中增加調(diào)制器的結(jié)構(gòu)的研究和開(kāi)發(fā)。圖6示出了這樣的一個(gè)實(shí)例。在 上述采樣-光柵-DBR-LD的輸出側(cè)上單片地集成了 Mach-Zehnder調(diào)制器以生成能進(jìn)行長(zhǎng)距離和大容量的光通信的高速且低線(xiàn)性調(diào)頻信號(hào)。 由于使用該集成元件，通過(guò)使用非常緊湊的模塊均能實(shí)現(xiàn)調(diào)諧波長(zhǎng)和 調(diào)制。用此方法，可以實(shí)現(xiàn)波長(zhǎng)-可調(diào)諧的應(yīng)答器模塊的大幅度小型化。下面將示出描述相關(guān)技術(shù)的文獻(xiàn)的一些實(shí)例。日本特開(kāi)專(zhuān)利申請(qǐng)JP-P2006-278769A描述了包括由彼此具有光長(zhǎng)度的環(huán)形波導(dǎo)組成的多 環(huán)共振器的波長(zhǎng)-可調(diào)諧激光器。日本特開(kāi)專(zhuān)利申請(qǐng)JP-A-Heisei， 09-80497描述了激光束發(fā)生器， 其通過(guò)改變作為主波光源的半導(dǎo)體激光器的振蕩模式的偏振波方向， 使半導(dǎo)體激光器與光波導(dǎo)的結(jié)合效率增強(qiáng)而增大波長(zhǎng)轉(zhuǎn)換光功率。日本特開(kāi)專(zhuān)利申請(qǐng)JP-A-Heisei， 11-26875描述了光結(jié)合模塊，該 光結(jié)合模塊是通過(guò)在基板上安裝全部的發(fā)射/接收元件和光學(xué)元件并且 通過(guò)使用用于固定光學(xué)元件的無(wú)源對(duì)準(zhǔn)方法而引入的。日本特開(kāi)專(zhuān)利申請(qǐng)JP-2000-231041A描述了對(duì)準(zhǔn)技術(shù)并且將在后 面提及。發(fā)明內(nèi)容可以考慮有兩種用于集成具有波長(zhǎng)-可調(diào)諧激光器的調(diào)制器的方 法 一種方法是它們分別單獨(dú)制造，并在模塊內(nèi)光連接；另一種方法 是如圖6所示單片地集成。因?yàn)榍罢咝枰獜?fù)雜的模塊制造工藝，因此 很難提高產(chǎn)量。相反，在后者的方法中，因?yàn)榘雽?dǎo)體元件本身尺寸小， 所以它具有能夠安裝在緊湊的模塊的優(yōu)點(diǎn)。另一方面，需要至少五次晶 體生長(zhǎng)和相關(guān)的復(fù)雜的半導(dǎo)體工藝。關(guān)系到由這個(gè)復(fù)雜的制造工藝導(dǎo) 致的特有的產(chǎn)量趨向于下降而且關(guān)系到用于元件分類(lèi)的步驟數(shù)目以及 制造成本趨向于增加。進(jìn)一步，因?yàn)樵趩纹丶刹ㄩL(zhǎng)-可調(diào)諧激光器中使用通過(guò)載流子注入而調(diào)整的折射-率，所以由此導(dǎo)致的損失使振蕩特性惡化。因此，在圖2中示出的采樣-光柵-DBR-LD中，例如,釆用在光輸出端表面?zhèn)?上單片地集成SOA的結(jié)構(gòu)并且引進(jìn)在波長(zhǎng)-調(diào)諧中發(fā)生的用于確保光 輸出下降的結(jié)構(gòu)。因?yàn)镾OA的集成更進(jìn)一步地使元件結(jié)構(gòu)復(fù)雜化，所 以更難實(shí)現(xiàn)高產(chǎn)量。另外，在化合物半導(dǎo)體元件中，尤其是InP系列半導(dǎo)體，不能期 待晶片尺寸大于2英寸。因此，在單片地集成的情況下增加元件區(qū)域 直接反映到增加其成本。本發(fā)明尋找解決在實(shí)現(xiàn)功能化地集成波長(zhǎng)-可調(diào)諧激光器時(shí)的一 個(gè)或多個(gè)上述問(wèn)題，尋找低成本且高產(chǎn)量地安裝各種類(lèi)型的光學(xué)有源 元件，并且尋找迅速地提供光網(wǎng)絡(luò)中所需要的集成光學(xué)元件。在本發(fā)明的示例性方面，光學(xué)器件包括在基板上形成的基板側(cè) 波導(dǎo)；及固定在基板上的多個(gè)光學(xué)元件。基板側(cè)波導(dǎo)和在多個(gè)光學(xué)元 件中的每一個(gè)中形成的光學(xué)元件側(cè)波導(dǎo)形成了連續(xù)的光波導(dǎo)路徑。在本發(fā)明的另一示例性方面，光學(xué)器件的制造方法包括在基板 上形成平面型光波導(dǎo)；形成由透過(guò)預(yù)定波長(zhǎng)的對(duì)準(zhǔn)光的區(qū)域以及對(duì)于 該對(duì)準(zhǔn)光不透光的區(qū)域之間的區(qū)別所表示的第一基板側(cè)對(duì)準(zhǔn)標(biāo)記；形 成第一光學(xué)元件，該第一光學(xué)元件具有由透過(guò)預(yù)定波長(zhǎng)的對(duì)準(zhǔn)光的區(qū)域以及對(duì)于該對(duì)準(zhǔn)光不透光的區(qū)域之間的區(qū)別所表示的第一基板側(cè)對(duì) 準(zhǔn)標(biāo)記；將第一光學(xué)元件放置到基板上；通過(guò)利用照射對(duì)準(zhǔn)光檢測(cè)第 一基板側(cè)對(duì)準(zhǔn)標(biāo)記和第一光學(xué)元件側(cè)對(duì)準(zhǔn)標(biāo)記，在基板上對(duì)準(zhǔn)第一光 學(xué)元件的位置來(lái)耦合平面型光波導(dǎo)和在第一光學(xué)元件中形成的光波 導(dǎo)；以及在基板上固定第一光學(xué)元件。如上所述，通過(guò)利用無(wú)源對(duì)準(zhǔn)在硅基板上安裝所需要的諸如SOA 和調(diào)制器的有源元件作為多芯片結(jié)構(gòu)，可以容易地實(shí)現(xiàn)所需要的光功能。經(jīng)由光透鏡等，通常已經(jīng)實(shí)現(xiàn)具有這樣的不同功能的光學(xué)器件的 結(jié)合，然而對(duì)于被提議的多芯片，通過(guò)采用無(wú)源對(duì)準(zhǔn)技術(shù)，大大地簡(jiǎn) 化結(jié)構(gòu)。結(jié)果，可以期待改善可靠性，降低成本，并且縮短模塊的研 制時(shí)間。在上面的描述中，描述了在波長(zhǎng)-可調(diào)諧激光器方面用于升壓SOA和調(diào)制器的集成方法。然而，可以通過(guò)集成例如波長(zhǎng)-可調(diào)諧等等的其 他光功能的光學(xué)有源元件來(lái)新增加另外的集成功能。


結(jié)合附圖，根據(jù)下面某些示例性實(shí)施例的描述，本發(fā)明的上述和其它的目的、優(yōu)點(diǎn)和特征將更加明顯，在附圖中圖1示出相關(guān)技術(shù)中的波長(zhǎng)-可調(diào)諧激光器的實(shí)例；圖2示出相關(guān)技術(shù)中的波長(zhǎng)-可調(diào)諧激光器的實(shí)例；圖3示出相關(guān)技術(shù)中的波長(zhǎng)-可調(diào)諧激光器的實(shí)例；圖4示出相關(guān)技術(shù)中的波長(zhǎng)-可調(diào)諧激光器的實(shí)例；圖5示出相關(guān)技術(shù)中的波長(zhǎng)一可諧激光器的實(shí)例；圖6示出相關(guān)技術(shù)中的波長(zhǎng)-可調(diào)諧激光器的實(shí)例；圖7示出根據(jù)本發(fā)明的示例性實(shí)施例的波長(zhǎng)-可調(diào)諧激光器；圖8示出根據(jù)本發(fā)明的示例性實(shí)施例波長(zhǎng)-可調(diào)諧激光器；圖9A是用于解釋無(wú)源對(duì)準(zhǔn)的方法的視圖；圖9B是用于解釋無(wú)源對(duì)準(zhǔn)的方法的視圖；圖9C是用于解釋無(wú)源對(duì)準(zhǔn)的方法的視圖；圖IOA是用于解釋無(wú)源對(duì)準(zhǔn)的方法的視圖；圖IOB是用于解釋無(wú)源對(duì)準(zhǔn)的方法的視圖；圖11示出根據(jù)本發(fā)明的示例性實(shí)施例的光學(xué)器件；圖12示出根據(jù)本發(fā)明的示例性實(shí)施例的光學(xué)器件；圖13示出根據(jù)本發(fā)明示例性實(shí)施例的光學(xué)器件；以及圖14示出根據(jù)本發(fā)明示例性實(shí)施例的光學(xué)器件。
具體實(shí)施方式
以下，參考附圖，將描述根據(jù)本發(fā)明示例性的實(shí)施例的光學(xué)器件 及其制造方法。圖7示出在其上集成了升壓SOA的波長(zhǎng)-可調(diào)諧激光器10的結(jié)構(gòu)。波長(zhǎng)-可調(diào)諧激光器IO包括光路徑長(zhǎng)度彼此不同的環(huán)形波導(dǎo)的三個(gè)環(huán)形共振器21到23;多環(huán)共振器20，其是通過(guò)經(jīng)由定向耦合器24 到27以及波導(dǎo)28和29連接環(huán)形共振器21到23而形成的；經(jīng)由定向 耦合器11在其一端連接到環(huán)型共振器21的輸入-輸出側(cè)波導(dǎo)12;經(jīng)由 定向耦合器13在其一端連接到環(huán)形共振器23的反面波導(dǎo)(reverse side waveguide)14;在其上形成了多環(huán)共振器20、輸入-輸出側(cè)波導(dǎo)12、及 反面波導(dǎo)14的PLC基板15;設(shè)置在反面波導(dǎo)14的另一端的高反射薄 膜56;具有相位控制的S0A18 (相位控制半導(dǎo)體放大器)，其中一個(gè) 光輸入-輸出端連接到輸入-輸出側(cè)波導(dǎo)12的另一端；以及升壓SOA17， 其光輸入-輸出端連接到具有相位控制的SOA18的另一個(gè)光輸入-輸出 端。波長(zhǎng)-可調(diào)諧激光器10進(jìn)一步包括用于改變多環(huán)共振器20的共振 波長(zhǎng)的薄膜型加熱器，所述薄膜型加熱器通過(guò)加熱環(huán)形共振器21到23 而用作波長(zhǎng)-可調(diào)諧激光器10的振蕩波長(zhǎng)-可調(diào)諧部；用于相對(duì)于多環(huán) 共振器20對(duì)較高階模的光的進(jìn)入進(jìn)行抑制而傳輸基模的光的波型濾波 器；等等。例如，利用PLC技術(shù)形成環(huán)形共振器21到23,而且例如，諸如環(huán) 形波導(dǎo)的各個(gè)的波導(dǎo)是由硅基玻璃波導(dǎo)和鐵電的波導(dǎo)等等形成的，所 述硅基玻璃波導(dǎo)是通過(guò)在硅基板和玻璃基板上沉淀硅基玻璃制成的， 而所述鐵電的波導(dǎo)是由鐵電材料(鈮酸鋰等等)形成的薄膜制成的。從升壓SOA17發(fā)射的光經(jīng)由按照下列順序的路徑返回升壓SOA 17、具有相位控制的SOA18、輸入-輸出側(cè)波導(dǎo)12、定向耦合器11、 多環(huán)共振器20,定向耦合器13、反面波導(dǎo)14、高反射膜56、反面波導(dǎo) 14、定向耦合器13、多環(huán)共振器20及波型濾波器32和33、定向耦合器ll、輸入-輸出側(cè)波導(dǎo)12及波型濾波器31、及SOA17。當(dāng)返回光的 波長(zhǎng)與多環(huán)共振器20的共振波長(zhǎng)相同時(shí)，返回光變得最強(qiáng)。其理由來(lái) 源于，因?yàn)榻M成多環(huán)共振器20的各個(gè)的環(huán)形共振器21到23具有彼此 之間稍有不同的FSR (自由光譜范圍)，而且，強(qiáng)反射發(fā)生在波長(zhǎng)處 (共振波長(zhǎng))，在所述波長(zhǎng)處，在各個(gè)的環(huán)形共振器21到23中發(fā)生 的反射(透過(guò))的周期性波動(dòng)彼此一致。另一方面，共振波長(zhǎng)，即在周期彼此一致的波長(zhǎng)處的波長(zhǎng)，根據(jù) 各個(gè)的環(huán)形共振器21到23的周長(zhǎng)長(zhǎng)度和波導(dǎo)反射率的改變而明顯地 改變。波導(dǎo)反射率可以根據(jù)熱-光效應(yīng)來(lái)調(diào)整。即，多環(huán)共振器20的共 振波長(zhǎng)可以通過(guò)利用共振器22和23的溫度特性控制在薄膜型加熱器 中的電量而改變，所述薄膜型加熱器設(shè)置在與環(huán)形共振器22和23相 對(duì)應(yīng)的各個(gè)的位置上。從升壓SOA17發(fā)射的光的波長(zhǎng)也被控制到在具 有相位控制的SOA18中改變。如上所述，在本實(shí)施例中，通過(guò)串聯(lián)地 彼此耦合三個(gè)環(huán)形共振器21到23而配置多環(huán)共振器20，所述三個(gè)環(huán) 形共振器21到23的周長(zhǎng)長(zhǎng)度彼此稍有不同，并且巧妙地利用由該結(jié) 構(gòu)發(fā)生的微調(diào)效應(yīng)。在PLC基板15上，將具有非反射鍍層的相位控制的SOA18直接 地安裝在連接于輸入-輸出側(cè)波導(dǎo)12的側(cè)的末端處。通過(guò)使用無(wú)源對(duì)準(zhǔn) 技術(shù)將具有相位控制的SOA18直接安裝在PLC基板15上。通過(guò)使用 在PLC基板表面上形成的標(biāo)記圖案和在LD芯片上的標(biāo)記圖案，無(wú)源 對(duì)準(zhǔn)技術(shù)實(shí)現(xiàn)定位。所述無(wú)源對(duì)準(zhǔn)技術(shù)將在后面描述。通過(guò)使用無(wú)源 對(duì)準(zhǔn)技術(shù)，通常在制造光模塊的工藝中實(shí)施的光軸調(diào)整變成非必需的 并且可以極大地抑制生產(chǎn)成本以及縮短研制周期。接著，升壓SOA17被配置為具有相位控制的SOA18之外的元件。 并且使用無(wú)源對(duì)準(zhǔn)技術(shù)在同一 PLC基板15上安裝升壓SOA17和具有 相位控制的SOA18。通過(guò)用這樣的方法安裝，升壓SOA17的波導(dǎo)和具 有相位控制的SOA18的波導(dǎo)高效率地連接。因?yàn)榫哂邢辔豢刂频腟OA18和升壓SOA17的合格品以單獨(dú)的芯片級(jí)分類(lèi)，所以可以避免由 只有一個(gè)SOA元件的缺陷所導(dǎo)致的產(chǎn)量下降。如上所述，可以通過(guò)安 裝與在多芯片結(jié)構(gòu)中所需要的功能相對(duì)應(yīng)的光學(xué)元件實(shí)現(xiàn)所需要的特 性。通過(guò)更進(jìn)一步地集成升壓SOA，可以實(shí)現(xiàn)高輸出操作。圖8示出根據(jù)本發(fā)明的示例性的實(shí)例集成了波長(zhǎng)-可調(diào)諧激光器 的調(diào)制器。與圖7相似，在PLC基板15上，將具有非反射鍍層的具有 相位控制的SOA18直接安裝在連接輸入-輸出側(cè)波導(dǎo)12的側(cè)的末端。 在連接輸入-輸出側(cè)波導(dǎo)12上形成具有三級(jí)結(jié)構(gòu)的多環(huán)共振器20，并 且同此調(diào)整波長(zhǎng)。根據(jù)無(wú)源對(duì)準(zhǔn)技術(shù)在PLC基板15上直接安裝具有相 位控制的SOA18。更進(jìn)一步地，在具有相位控制的SOA18的輸出側(cè)上， 根據(jù)無(wú)源對(duì)準(zhǔn)技術(shù)在PLC基板15上安裝調(diào)制器19作為不同于具有相 位控制的SOA18的芯片從而實(shí)現(xiàn)調(diào)制。通過(guò)供應(yīng)電到加熱器而改變其 反射率從而進(jìn)行波長(zhǎng)-可調(diào)諧，所述加熱器形成在環(huán)形共振器21到23 的每一個(gè)上。類(lèi)似于圖7，在該結(jié)構(gòu)中，具有相位控制的SOA18和調(diào) 制器19的合格品可以初步地和單獨(dú)地分類(lèi)，以便可以避免由只具有相 位控制的S0A18和調(diào)制器19中的一個(gè)的缺陷而導(dǎo)致產(chǎn)量下降。在上面的解釋中，例證了相對(duì)于波長(zhǎng)-可調(diào)諧激光器用于集成升壓 SOA17和調(diào)制器19的方法。然而，可以通過(guò)集成具有其他光功能的元 件，例如用于波長(zhǎng)-可調(diào)諧的感光元件等等可以實(shí)現(xiàn)另一個(gè)集成功能。緊接著，將詳細(xì)解釋根據(jù)無(wú)源對(duì)準(zhǔn)在基板上用于安裝諸如SOA和 調(diào)制器的半導(dǎo)體元件的方法。例如，在上述的文獻(xiàn)JP-P2000-231041A 中描述了根據(jù)無(wú)源對(duì)準(zhǔn)技術(shù)用于定位單一的半導(dǎo)體元件的技術(shù)。參考圖9A到9C，將解釋用于在基板上安裝一個(gè)半導(dǎo)體元件的程 序。圖9A是硅基板40和半導(dǎo)體元件44的截面圖，而圖9B是其上視 圖。作為如圖7和8所示的PLC基板15，提供硅基板40。通過(guò)在硅基 板40上形成基板側(cè)波導(dǎo)41a，形成PLC (平面光波電路)。在圖9A和9B中示出的波導(dǎo)41a與在圖7和8中所示的輸入-輸出側(cè)波導(dǎo)12的 具有相位控制的SOA18的周?chē)鷧^(qū)域相對(duì)應(yīng)。半導(dǎo)體元件44附近的波導(dǎo)41a在距離硅基板40的上表面的預(yù)定 第一深度的位置處形成。在用于布置半導(dǎo)體元件44的布置區(qū)域中，硅 基板40被修整到比第一深度更深的第二深度。在所修整的布置區(qū)域中 的表面大體上與沒(méi)有被修整的區(qū)域的上表面平行。波導(dǎo)41a的一端暴露 在布置區(qū)域的側(cè)表面中。在半導(dǎo)體元件44中形成的波導(dǎo)41 (亦稱(chēng)光學(xué) 器件元件側(cè)波導(dǎo))與波導(dǎo)41a的一端耦合，以便形成連續(xù)的光波導(dǎo)路徑。在布置區(qū)域中的硅基板40的表面上形成用于調(diào)整波導(dǎo)41的高度 到波導(dǎo)41a的高度的平臺(tái)構(gòu)件45，所述布置區(qū)域是在其上布置了半導(dǎo) 體元件44的區(qū)域。平臺(tái)構(gòu)件45的上表面大體上與硅基板40的上表面 平行。標(biāo)記46設(shè)置在硅基板40的布置區(qū)域上。在本實(shí)施例中，標(biāo)記 46由紅外線(xiàn)為例證對(duì)于具有預(yù)定的波長(zhǎng)范圍的電磁波的對(duì)準(zhǔn)光是不透 光的。圍繞標(biāo)記46的區(qū)域透過(guò)對(duì)準(zhǔn)光(紅外線(xiàn))。理想的是提供兩個(gè) 標(biāo)記46或更多。為了改善光波導(dǎo)的定位準(zhǔn)確度，最優(yōu)選形成一對(duì)標(biāo)記 46，該一對(duì)標(biāo)記46被布置以便如圖9B所示夾持與在半導(dǎo)體元件44中 形成的波導(dǎo)41相對(duì)應(yīng)的位置。圖9C (a)示出了半導(dǎo)體元件44的表面(在圖9A中的連接表面， 下側(cè)(或近側(cè))表面)，與硅基板40相對(duì)。在連接表面的電極形成區(qū)域 47上形成了電極。在其上形成電極的區(qū)域不透過(guò)紅外線(xiàn)。通過(guò)在連接 表面去除預(yù)定區(qū)域的電極而形成了電極去除區(qū)域48。電極去除區(qū)域48 用作對(duì)準(zhǔn)標(biāo)記。電極去除區(qū)域48的布置位置與在硅基板40側(cè)上的標(biāo) 記46的布置位置相對(duì)應(yīng)。當(dāng)電極去除區(qū)域48和標(biāo)記46的位置從垂直 于硅基板40的表面的視點(diǎn)彼此相對(duì)應(yīng)時(shí)，標(biāo)記46被包括在電極去除 區(qū)域48并且小于電極去除區(qū)域48。電極去除區(qū)域48透過(guò)紅外線(xiàn)。當(dāng) 從連接表面的法線(xiàn)方向觀察時(shí)，優(yōu)選電極去除區(qū)域48被為一對(duì)區(qū)域， 該一對(duì)區(qū)域被布置以便夾持波導(dǎo)41。圖9C (b)示出與半導(dǎo)體元件44的連接表面相反的側(cè)的半導(dǎo)體元 件44的反面(在圖9A中上表面)。該反面大體上與連接表面平行。 在元件的反面上形成了不透過(guò)紅外線(xiàn)的導(dǎo)電電極形成區(qū)域49和透過(guò)紅 外線(xiàn)的電極去除區(qū)域50。當(dāng)從反面的法線(xiàn)方向觀察電極去除區(qū)域50時(shí)， 在連接表面中的電極去除區(qū)域48被包括在反面的電極去除區(qū)域50中。在硅基板40的布置區(qū)域內(nèi)，通過(guò)粗糙地定位于電極45上而放置 具有這樣電極圖案的半導(dǎo)體元件44。紅外線(xiàn)按照從硅基板到半導(dǎo)體元 件44的方向發(fā)射。通過(guò)從半導(dǎo)體元件44的反面?zhèn)全@取的紅外圖像， 根據(jù)在連接表面中的電極去除區(qū)域48和在硅基板40上的標(biāo)記46之間 的相對(duì)位置，可以識(shí)別相對(duì)于硅基板40的半導(dǎo)體元件44的位置，所 述電極去除區(qū)域48可以經(jīng)過(guò)電極去除區(qū)域50看到。當(dāng)將半導(dǎo)體元件 44布置在相對(duì)于硅基板40的正確位置上時(shí)，在電極去除區(qū)域48中可 以看到整個(gè)標(biāo)記46。通過(guò)測(cè)定該狀態(tài)為正確調(diào)整后的狀態(tài)而實(shí)現(xiàn)無(wú)源 對(duì)準(zhǔn)。在此調(diào)整狀態(tài)下，精確地調(diào)整半導(dǎo)體元件44中的波導(dǎo)41的光軸 和在硅基板中形成的波導(dǎo)41a。當(dāng)判斷出半導(dǎo)體元件44以這樣的方式 在正確的位置處布置時(shí)，通過(guò)例如焊接的方式將半導(dǎo)體元件44固定到 硅基板40。以這樣的方式固定的半導(dǎo)體元件44中的波導(dǎo)41和硅基板 40中的波導(dǎo)41a精確地耦合以形成一個(gè)光波導(dǎo)。圖IOA和IOB是根據(jù)無(wú)源對(duì)準(zhǔn)用于解釋安裝兩個(gè)半導(dǎo)體元件的程 序的視圖。在該附圖中，與圖7類(lèi)似，具有相位控制的S0A18和升壓 SOA17用作半導(dǎo)體元件的實(shí)例。首先，通過(guò)參考圖9A到9C所解釋的方法將具有相位控制的 SOA18定位，并且通過(guò)具有第一熔點(diǎn)的焊接材料將其固定到硅基板40。 然后,升壓SOA17也通過(guò)參考圖9A到9C所解釋的方法而定位，并且通過(guò)具有低于第一熔點(diǎn)的熔點(diǎn)的焊接材料將其固定到硅基板40。通過(guò) 使用具有彼此不同的熔點(diǎn)的不同類(lèi)型的焊接材料，當(dāng)固定升壓SOA17 時(shí)，防止具有相位控制的SOA18不成一直線(xiàn)對(duì)準(zhǔn)。當(dāng)使用例如Au和 Sn時(shí)，可以通過(guò)改變Au和Sn的配比能獲得具有不同熔點(diǎn)的焊接材料， 或者可以通過(guò)使用由不同的原料組成的焊接材料而獲得具有不同的熔 點(diǎn)的焊接材料。根據(jù)這樣的安裝,在半導(dǎo)體元件中的多個(gè)波導(dǎo)(在升壓 SOA17中的波導(dǎo)41c和在具有相位控制的SOA18中的波導(dǎo)41b)和在 硅基板40中的PLC波導(dǎo)41a高精確度地耦合而形成連續(xù)的波導(dǎo)路徑， 并且可以實(shí)現(xiàn)高產(chǎn)量地制造波長(zhǎng)-可調(diào)諧的激光器。在將同樣的金屬(例如，Au)附著于彼此相對(duì)的元件側(cè)和基板側(cè)而 代替焊接之后，通過(guò)壓焊，元件可以在沒(méi)有未對(duì)準(zhǔn)的情況下附著到硅 基板。根據(jù)這樣的安裝方法，即使當(dāng)安裝到硅基板的元件數(shù)目為三個(gè)或 以上時(shí)，元件可以在沒(méi)有未對(duì)準(zhǔn)的情況下容易地附著。圖11示出根據(jù)本發(fā)明的光學(xué)器件的另一個(gè)示例性的實(shí)施例。在該 光學(xué)器件60中，通過(guò)在基板15上形成的平面型光波導(dǎo)形成了 VOA(可 變光衰減器)63。通過(guò)將溫差賦予包括在Mach-Zehnder干涉儀內(nèi)的光 波導(dǎo)的對(duì)稱(chēng)對(duì)，由用于控制輸出信號(hào)光的對(duì)稱(chēng)的Mach-Zehnder干涉儀 實(shí)現(xiàn)圖11所示的VOA。首先,根據(jù)無(wú)源對(duì)準(zhǔn)將光調(diào)制器62定位并且固 定于基板15。然后，根據(jù)無(wú)源對(duì)準(zhǔn)將DFB激光器61定位和固定于鄰 近光調(diào)制器62的位置。DBF激光器61由恒定電流驅(qū)動(dòng)并且輸出信號(hào) 光。光調(diào)制器62調(diào)制由DBF激光器61輸出的信號(hào)光。因?yàn)樵谡{(diào)制過(guò) 程中波長(zhǎng)線(xiàn)性調(diào)頻很低，所以從光調(diào)制器62輸出的信號(hào)光適合長(zhǎng)距離 和大容量的光通信。圖12進(jìn)一步示出根據(jù)本發(fā)明的光學(xué)器件的另一個(gè)示例性的實(shí)施 例。在所述光學(xué)器件70中，通過(guò)在基板15上形成的平面波導(dǎo)而形成 可變分散補(bǔ)償器73，所述可變分散補(bǔ)償器73具有環(huán)形共振器和用于控 制環(huán)形共振器的溫度的加熱器。首先,根據(jù)無(wú)源對(duì)準(zhǔn)將光調(diào)制器72定位并且固定于基板15上。然后，根據(jù)無(wú)源對(duì)準(zhǔn)將DFB激光器71定位并 且固定于鄰近光調(diào)制器72的位置。DFB激光器71由恒定電流驅(qū)動(dòng)并 且輸出信號(hào)光。光調(diào)制器72調(diào)制由DBF激光器71輸出的信號(hào)光。因 為在光纖中發(fā)生的波長(zhǎng)分散通過(guò)精確地控制共振波長(zhǎng)而抵消，所以能 生成適合于長(zhǎng)距離和大容量的光通信的信號(hào)光，所述精確地控制共振 波長(zhǎng)是通過(guò)為環(huán)形共振器的加熱器供應(yīng)電來(lái)實(shí)施的。圖13進(jìn)一步示出根據(jù)本發(fā)明的光學(xué)器件的另一個(gè)示例性的實(shí)施 例。在該光學(xué)器件80中，由在基板15中形成的平面型光波導(dǎo)形成了 光開(kāi)關(guān)(光選擇器)82。光開(kāi)關(guān)82通過(guò)對(duì)稱(chēng)的Mach-Zehnder干涉儀來(lái) 實(shí)現(xiàn)。在圖13所示的實(shí)例中，由光開(kāi)關(guān)82選擇4個(gè)信道的光信號(hào)之 一。首先，根據(jù)無(wú)源對(duì)準(zhǔn)將升壓SOA 83定位并且固定在該基板15的 一端上。然后，根據(jù)無(wú)源對(duì)準(zhǔn)將光調(diào)制器84定位并且固定于鄰近升壓 SOA83的位置。此外，根據(jù)無(wú)源對(duì)準(zhǔn)將陣列DFB激光器81定位并且 固定于基板15的另一端。陣列DFB激光器81包括多個(gè)具有彼此不同 的振蕩波長(zhǎng)的DFB激光器(在圖13的實(shí)例中為4個(gè)激光器)。根據(jù)這 樣的光學(xué)器件80，在單片中集成波長(zhǎng)-可調(diào)諧激光器和調(diào)制器，并且可 以在寬泛的范圍中執(zhí)行波長(zhǎng)調(diào)諧和調(diào)制。圖14進(jìn)一步示出根據(jù)本發(fā)明的光學(xué)器件的另一個(gè)示例性的實(shí)施 例。在光學(xué)器件90中，由在基板15上形成的光波導(dǎo)形成了光耦合器 92。光耦合器92使多個(gè)光波導(dǎo)同一個(gè)光波導(dǎo)耦合。根據(jù)無(wú)源對(duì)準(zhǔn)將升 壓SOA 93定位并且固定在該基板15的一端上。將光調(diào)制器94定位和 固定于鄰近升壓SOA 93的位置上。根據(jù)無(wú)源對(duì)準(zhǔn)將陣列DFB激光器 91定位并且固定于基板15的另一端。陣列DFB激光器91的多個(gè)輸出 分別與光耦合器92的多個(gè)信道耦合。由于這樣的光學(xué)器件，可以在單 片中實(shí)現(xiàn)波長(zhǎng)-可調(diào)諧和調(diào)制。雖然上面已經(jīng)結(jié)合了本發(fā)明的幾個(gè)示例性的實(shí)施例描述了本發(fā) 明，但是對(duì)于本領(lǐng)域的那些技術(shù)人員來(lái)說(shuō)應(yīng)該很明顯，那些示例性的實(shí)施例只是用于圖示本發(fā)明而提供，并且不應(yīng)該以限制的解釋方式來(lái) 解釋附加的權(quán)利要求書(shū)。
權(quán)利要求
1.一種光學(xué)器件，該光學(xué)器件包括基板側(cè)波導(dǎo)，該基板側(cè)波導(dǎo)形成在基板上；和多個(gè)光學(xué)元件，該多個(gè)光學(xué)元件固定在所述基板上，其中，所述基板側(cè)波導(dǎo)和在所述多個(gè)光學(xué)元件中的每一個(gè)中形成的光學(xué)元件側(cè)波導(dǎo)形成連續(xù)的光波導(dǎo)路徑。
2. 根據(jù)權(quán)利要求l所述的光學(xué)器件，其中，所述基板側(cè)光波導(dǎo)形成共振器，輸入信號(hào)光在所述共振器中共振，并且所述光學(xué)器件進(jìn)一步包括振蕩波長(zhǎng)調(diào)諧部，該振蕩波長(zhǎng)調(diào)諧部被配置為通過(guò)基于所述共振器的振蕩波長(zhǎng)的調(diào)諧來(lái)調(diào)諧所述輸入信號(hào) 光而生成輸出信號(hào)光。
3. 根據(jù)權(quán)利要求2所述的光學(xué)器件，其中，所述共振器為多環(huán)振蕩器，該多環(huán)振蕩器包括波導(dǎo)長(zhǎng)度彼此不同的第一環(huán)形共振器和第二 環(huán)形共振器。
4. 根據(jù)權(quán)利要求2或3所述的光學(xué)器件，其中，所述多個(gè)光學(xué)元 件包括半導(dǎo)體光學(xué)放大器，該半導(dǎo)體光學(xué)放大器被配置為放大所供應(yīng) 的光信號(hào)，從而作為所述輸入信號(hào)提供給所述共振器。
5. 根據(jù)權(quán)利要求4所述的光學(xué)器件，其中，所述半導(dǎo)體光學(xué)放大 器是放大所述所供應(yīng)的光信號(hào)的升壓半導(dǎo)體光學(xué)放大器，并且所述多個(gè)光學(xué)元件進(jìn)一步包括相位控制半導(dǎo)體光學(xué)放大器，該相 位控制半導(dǎo)體光學(xué)放大器被配置為控制光信號(hào)的相位。
6. 根據(jù)權(quán)利要求1到3中任意一項(xiàng)所述的光學(xué)器件，其中，所述 多個(gè)光學(xué)元件包括光調(diào)制器。
7. 根據(jù)權(quán)利要求1到3中任意一項(xiàng)所述的光學(xué)器件，其中，所述 多個(gè)光學(xué)元件中的每一個(gè)的光軸通過(guò)使用基板側(cè)對(duì)準(zhǔn)標(biāo)記和光學(xué)元件側(cè)對(duì)準(zhǔn)標(biāo)記來(lái)對(duì)準(zhǔn)，所述基板側(cè)對(duì)準(zhǔn)標(biāo)記形成在所述基板的表面上，所述光學(xué)元件側(cè)對(duì)準(zhǔn)標(biāo)記形成在每一個(gè)所述光學(xué)元件上并且在位置上與所述基板側(cè)對(duì)準(zhǔn)標(biāo)記相對(duì)應(yīng)，其中，所述基板側(cè)對(duì)準(zhǔn)標(biāo)記透過(guò)預(yù)定波長(zhǎng)的對(duì)準(zhǔn)光并且被對(duì)于所 述對(duì)準(zhǔn)光不透光的區(qū)域圍繞，并且所述光學(xué)元件側(cè)對(duì)準(zhǔn)標(biāo)記透過(guò)所述對(duì)準(zhǔn)光并且被對(duì)于所述對(duì)準(zhǔn)光 不透光的區(qū)域圍繞。
8. —種光學(xué)器件的制造方法，該方法包括 在基板上形成平面型光波導(dǎo)；形成第一基板側(cè)對(duì)準(zhǔn)標(biāo)記，該第一基板側(cè)對(duì)準(zhǔn)標(biāo)記由透過(guò)預(yù)定波 長(zhǎng)的對(duì)準(zhǔn)光的區(qū)域以及對(duì)于所述對(duì)準(zhǔn)光不透光的區(qū)域之間的區(qū)別表 示；形成第一光學(xué)元件，該第一光學(xué)元件具有由透過(guò)所述對(duì)準(zhǔn)光的區(qū) 域和對(duì)于所述對(duì)準(zhǔn)光不透光的區(qū)域之間的區(qū)別所表示的第一光學(xué)元件 側(cè)對(duì)準(zhǔn)標(biāo)記；在所述基板上放置所述第一光學(xué)元件；通過(guò)用所述對(duì)準(zhǔn)光照射來(lái)檢測(cè)所述第一基板側(cè)對(duì)準(zhǔn)標(biāo)記和所述第 一光學(xué)元件側(cè)對(duì)準(zhǔn)標(biāo)記，而在所述基板上對(duì)準(zhǔn)所述第一光學(xué)元件的位置，從而耦合所述平面型光波導(dǎo)與在所述第一光學(xué)元件中形成的光波 導(dǎo)；以及在所述基板上固定所述第一光學(xué)元件。
9. 根據(jù)權(quán)利要求8所述的光學(xué)器件的制造方法，其中，利用第一 焊接材料將所述第一光學(xué)元件固定到所述基板，并且所述制造方法進(jìn)一步包括形成第二基板側(cè)對(duì)準(zhǔn)標(biāo)記，該第二基板側(cè)對(duì)準(zhǔn)標(biāo)記由透過(guò)所述對(duì) 準(zhǔn)光的區(qū)域和對(duì)于所述對(duì)準(zhǔn)光不透光的區(qū)域之間的區(qū)別表示；形成第二光學(xué)元件，該第二光學(xué)元件具有由透過(guò)所述對(duì)準(zhǔn)光的區(qū) 域和對(duì)于所述對(duì)準(zhǔn)光不透光的區(qū)域之間的區(qū)別所表示的第二光學(xué)元件 側(cè)對(duì)準(zhǔn)標(biāo)記；在所述基板上放置所述第二光學(xué)元件；通過(guò)用所述對(duì)準(zhǔn)光照射來(lái)檢測(cè)所述第二基板側(cè)對(duì)準(zhǔn)標(biāo)記和所述第 二光學(xué)元件側(cè)對(duì)準(zhǔn)標(biāo)記，以在所述基板上對(duì)準(zhǔn)所述第二光學(xué)元件的位 置，從而耦合所述平面型光波導(dǎo)和在所述第二光學(xué)元件中形成的光波 導(dǎo)；以及在將所述第一光學(xué)元件固定到所述基板后，通過(guò)使用熔點(diǎn)低于所 述第一焊接材料的焊接材料來(lái)將所述第二光學(xué)元件固定到所述基板。
10.根據(jù)權(quán)利要求8所述的光學(xué)器件的制造方法，其中，通過(guò)壓 焊將所述第一光學(xué)元件固定到所述基板，并且 所述制造方法進(jìn)一步包括形成第二基板側(cè)對(duì)準(zhǔn)標(biāo)記，該第二基板側(cè)對(duì)準(zhǔn)標(biāo)記由透過(guò)所述對(duì) 準(zhǔn)光的區(qū)域和對(duì)于所述對(duì)準(zhǔn)光不透光的區(qū)域之間的區(qū)別表示；形成第二光學(xué)元件，該第二光學(xué)元件具有由透過(guò)所述對(duì)準(zhǔn)光的區(qū) 域和對(duì)于所述對(duì)準(zhǔn)光不透光的區(qū)域之間的區(qū)別所表示的第二光學(xué)元件 側(cè)對(duì)準(zhǔn)標(biāo)記；在所述基板上放置所述第二光學(xué)元件；通過(guò)用所述對(duì)準(zhǔn)光照射來(lái)檢測(cè)所述第二基板側(cè)對(duì)準(zhǔn)標(biāo)記和所述第 二光學(xué)元件側(cè)對(duì)準(zhǔn)標(biāo)記，以在所述基板上對(duì)準(zhǔn)所述第二光學(xué)元件的位置，從而耦合所述平面型光波導(dǎo)和在所述第二光學(xué)元件中形成的光波 導(dǎo)；以及在將所述第一光學(xué)元件固定到所述基板后，通過(guò)對(duì)金屬進(jìn)行壓焊 而將所述第二光學(xué)元件固定到所述基板。
全文摘要
一種光學(xué)器件，該光學(xué)器件包括在基板上形成的基板側(cè)波導(dǎo)；以及固定在所述基板上的多個(gè)光學(xué)元件?；鍌?cè)波導(dǎo)和在多個(gè)光學(xué)元件的每一個(gè)中形成的光學(xué)元件側(cè)波導(dǎo)形成連續(xù)的光波導(dǎo)路徑。
文檔編號(hào)H01S5/40GK101276992SQ200810090730
公開(kāi)日2008年10月1日 申請(qǐng)日期2008年3月31日 優(yōu)先權(quán)日2007年3月29日
發(fā)明者山崎裕幸 申請(qǐng)人:日本電氣株式會(huì)社