光学器件的耦合结构及耦合方法技术

本发明专利技术提供了一种光学器件的耦合结构包括第一光学器件、第二光学器件和耦合焊料层。第一光学器件包括透镜光纤、支撑所述透镜光纤的第一支架和形成于第一支架的第一连接端面上的第一金属层。第二光学器件包括波导、支撑所述波导的第二支架和形成于所述第二支架的第二连接端面上的第二金属层，所述第二金属层与所述第一光学器件连接。所述耦合焊料层直接与所述第一金属层和第二金属层接触，并且由焊料形成。

Coupling structure and coupling method of optical devices

The invention provides a coupling structure of an optical device including a first optical device, a second optical device and a coupling solder layer. The first optical device comprises a lens optical fiber, a first support supporting the lens optical fiber, and a first metal layer formed on the first connecting end face of the first support. The second optical device comprises a waveguide, a second support supporting the waveguide, and a second metal layer formed on the second connecting end face of the second support, which is connected with the first optical device. The coupling solder layer is directly in contact with the first metal layer and the second metal layer and is formed by solder.

【技术实现步骤摘要】
光学器件的耦合结构及耦合方法
本专利技术涉及一种光学器件的耦合结构及光学器件的耦合方法，其中该光学器件中具有至少一个相互耦合的波导和光纤。
技术介绍
具有波导的波导装置通常被称作光学器件，其中该光学器件可构成光学通信系统、光学测量仪器和光学传感器等。近年来，与光通信系统的容量扩大和高功能性一样，波导装置已发展成大规模集成化和高功能性。通常将硅光子学用于实现上述技术，具体为将如发光元件、受光元件等光学元件集成在具有微小波导的硅基板。该波导基板，利用硅光子学技术制成，也被称作硅光子学基板。一般来说，当波导装置和光纤耦合时，将波导的端面与光纤的端面相对并且进行光轴的校准，然后将光纤固定到波导装置。接着，当光纤固定到波导装置时，在有的情况下需要利用粘合剂，例如公开号2016/0341919A1的美国专利申请(也称为专利文献1)和专利号为4871226的美国专利(也称为专利文献2)。在另外的情况下也可采用焊接的方式进行固定，例如特许公开昭为H1-310315的日本专利(也称为专利文献3)和专利号为4867524的美国专利(也称为专利文献4)。
技术实现思路
顺便提及的是，一些光纤是具有透镜形状的尖端部分的光纤(也称为透镜光纤)。在现有技术中，如专利文献1所公开的，利用粘合剂将透镜光纤耦合至波导装置。在专利文献1中，在波导装置与光纤耦合的部分(以下也称为“光纤耦合部分”)上涂有可紫外线固化的环氧树脂粘合剂，也就是说，通过将紫外线照射到光纤耦合部分，使得粘合剂被固化。然而，在通过紫外线的照射而使粘合剂固化过程中，每一个光纤耦合部分需花费大约120秒直到粘合剂固化。因此，将粘合剂用于波导装置和光纤的耦合不能有效制造波导装置和光纤的耦合结构。此外，在粘合剂固化之前，波导装置和光纤的光轴存在不对准的情况。因此，当使用粘合剂时，耦合精度有时会降低。另一方面，例如特许公开昭为H5-27140的日本专利(也称为专利文献5)所公开的，在有的情况下使用焊料将光纤固定于波导装置。然而，在专利文献5所公开的传统技术中则使用具有颗粒形状的焊料块。如果焊料块的存在尺寸差异，则会导致波导的端面和光纤的端面之间产生距离偏差。因此，当和专利文献1一样采用透镜纤维时，透镜纤维的焦点位置存在不对准的情况。而如果使用焊料块，耦合的精度可能会变差。另一方面，在硬盘驱动器等磁记录
中，存在一种被称为热辅助磁记录头的磁记录头。热辅助磁记录头是一种采用热辅助磁记录系统的磁记录头。在热辅助磁记录系统中，通过激光瞬间加热磁记录介质，而日期记录在磁记录介质上。关于热辅助磁记录头，在现有技术中利用焊料将激光发射元件耦合到波导(例如，参见公开号为2011/228650A1的美国专利申请(也称为专利文献6))。然而，专利文献6的传统技术则是关于激光发射元件(激光二极管)耦合到波导的结构。在专利文献6的传统技术中，没有考虑将光纤固定在波导装置上的情况。此外，即使考虑到专利文献6的传统技术，在专利文献1的传统技术中使用焊料代替粘合剂，可缩短用于耦合的时间，并且避免随之产生的耦合精度的劣化，但不能提高耦合的精度。进一步地，即使将其它传统技术应用于专利文献1上，也不能实现对透镜光纤的焦点位置进行高精度对准。上述描述的主体不仅常见于波导装置耦合到光纤的结构中，而且常见于波导装置耦合到另一波导装置的结构，以及光纤耦合到光纤的结构中。为了解决上述问题而提出本专利技术，其目的在于提供一种光学器件的耦合结构，其具有这样一种结构，能够缩短耦合时间，且能够提高耦合精度，特别是能够实现关于透镜光纤的高精度耦合，本专利技术还提供了光学器件的耦合方法。为了解决上述问题，本专利技术提供一种光学器件的耦合结构，其包括：第一光学器件，第二光学器件和耦合焊料层；第一光学器件包括第一光纤或第一波导中的至少一个、支撑第一光纤或第一波导中的至少一个的第一支架和形成在第一支架的第一连接端面上的第一金属层，所述第一金属层与所述第二光学器件连接；所述第二光学器件包括第二光纤或第二波导中的至少一个、支撑所述第二光纤或所述第二波导中至少一个的第二支架以及形成于所述第二支架的第二连接端面上的第二金属层，所述第二金属层和第一光学器件连接；所述耦合焊料层直接与第一金属层和第二金属层接触，并且由焊料制成。优选地，上述光学器件的耦合结构还包括间距调整结构，所述间距调整结构通过对第一支架进行支架按压以调整第一光纤或第一波导与第二光纤或第二波导之间的间距。此外，所述耦合焊料层优选为包括厚度变化的结构，具体为与所述第一光纤或所述第一波导相距最近的光纤相邻部分的厚度要小于除所述光纤相邻部分外其他部分的厚度。进一步地，本专利技术还提供了一种光学器件的耦合结构，包括：第一光学器件，第二光学器件和耦合焊料层；第一光学器件包括具有透镜形状形成的尖端部的透镜光纤、支撑透镜光纤的第一支架和形成于所述第一支架的第一连接端面上的第一金属层，所述第一金属层与第二光学器件连接；第二光学器件包括波导，支撑所述波导的第二支架和形成于所述第二支架的第二连接端面上的第二金属层，所述第二金属层与第一光学器件连接；所述耦合焊料层直接与第一金属层和第二金属层接触，并且由焊料制成；所述光学部件的耦合结构还包括间距调整结构，所述间距调整结构通过对第一支架进行支架按压调整透镜光纤和波导之间的间距，从而使得透镜光纤的焦点与波导的焦点重合。上述光学器件的耦合结构的实施例中，所述耦合焊料层优选为包括厚度变化的结构，具体为与所述透镜光纤相距最近的光纤相邻部分的厚度要小于除所述光纤相邻部分外其他部分的厚度。进一步地，所述第一支架优选为包括与所述第一连接端面相对的第一后端面，且所述第二支架包括与所述第二连接端面相对的第二后端面，所述第一支架具有第一平行部，所述第二支架具有第二平行部，所述第一平行部为所述第一后端面或所述第一连接端面的一部分，所述第一平行部为与所述第一后端面和第一连接端面平行形成的一部分，第二平行部为第二连接端面的一部分，第二平行部分为与第一后端面平行形成的一部分。进一步地，本专利技术还提供了一种光学器件的耦合方法，包括：制备第一光学器件的第一光学器件制备步骤；制备第二光学器件的第二光学器件制备步骤；在所述第一光学器件制备步骤中，设置第一支架组件，所述第一支架组件中第一支架支撑第一光纤或第一波导中的至少一个，在第一支架组件的第一连接端面上形成第一金属层，所述第一金属层与所述第二光学器件连接，从而制成第一光学器件；在所述第二光学器件制备步骤中，设置第二支架组件，在所述第二支架组件中第二支架支撑第二光纤或第二波导中的至少一个，在所述第二支架组件的第二连接端面上形成第二金属层，所述第二金属层与所述第二光学器件连接，从而制成第二光学器件；光学器件的耦合方法进一步包括：支架相对步骤，其使得第一光学器件的第一连接端面和第二光学器件的第二连接端面相对以在第一金属层和第二金属层之间插入焊料；光轴调整步骤，其具体为调整所述第一光纤或所述第一波导中至少一个的光轴和所述第二光纤或所述第二波导中至少一个的光轴相互重合；以及焊料层形成步骤，其具体利用激光照射到第一光学器件或第二光学器件上来熔化和硬化焊料，从而在第一金属层和第二金属层之间形成焊料层。上述提供的光学器件的耦合方法可以还包括：支架按压步骤，其具体是本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种光学器件的耦合结构，其特征在于，包括第一光学器件、第二光学器件和耦合焊料层；其中，所述第一光学器件包括第一光纤或第一波导中的至少一个、支撑所述第一光纤或第一波导中至少一个的第一支架和形成于所述第一支架的第一连接端面上的第一金属层，所述第一金属层与所述第二光学器件连接；所述第二光学器件包括第二光纤或第二波导中的至少一个、支撑所述第二光纤或所述第二波导中至少一个的第二支架以及形成于所述第二支架的第二连接端面上的第二金属层，所述第二金属层和第一光学器件连接；所述耦合焊料层直接与所述第一金属层和第二金属层接触，并且由焊料制成。

【技术特征摘要】
2017.02.28 US 15/445,2581.一种光学器件的耦合结构，其特征在于，包括第一光学器件、第二光学器件和耦合焊料层；其中，所述第一光学器件包括第一光纤或第一波导中的至少一个、支撑所述第一光纤或第一波导中至少一个的第一支架和形成于所述第一支架的第一连接端面上的第一金属层，所述第一金属层与所述第二光学器件连接；所述第二光学器件包括第二光纤或第二波导中的至少一个、支撑所述第二光纤或所述第二波导中至少一个的第二支架以及形成于所述第二支架的第二连接端面上的第二金属层，所述第二金属层和第一光学器件连接；所述耦合焊料层直接与所述第一金属层和第二金属层接触，并且由焊料制成。2.如权利要求1所述的光学器件的耦合结构，其特征在于，还包括：间距调整结构，所述间距调整结构通过对所述第一支架进行支架按压以调整所述第一光纤或第一波导与所述第二光纤或第二波导之间的间距。3.如权利要求1所述的光学器件的耦合结构，其特征在于，所述耦合焊料层包括厚度变化的结构，具体为与所述第一光纤或所述第一波导相距最近的光纤相邻部分的厚度要小于除所述光纤相邻部分外其他部分的厚度。4.一种光学器件的耦合结构，其特征在于，包括第一光学器件、第二光学器件和耦合焊料层；其中，第一光学器件包括具有透镜形状的尖端部的透镜光纤、支撑所述透镜光纤的第一支架和形成于所述第一支架的第一连接端面上的第一金属层，所述第一金属层与所述第二光学器件连接；第二光学器件包括波导，支撑所述波导的第二支架和形成于所述第二支架的第二连接端面上的第二金属层，所述第二金属层与所述第一光学器件连接；所述耦合焊料层直接与所述第一金属层和第二金属层接触，并且由焊料形成；所述光学部件的耦合结构还包括间距调整结构，所述间距调整结构通过对所述第一支架进行支架按压以调整透镜光纤和波导之间的间距，从而使得所述透镜光纤的焦点与所述波导的焦点重合。5.如权利要求4所述的光学器件的耦合结构，其特征在于，所述耦合焊料层包括厚度变化的结构，具体为与所述透镜光纤相距最近的光纤相邻部分的厚度要小于除所述光纤相邻部分外其他部分的厚度。6.如权利要求4所述的光学器件的耦合结构，其特征在于，所述第一支架包括与所述第一连接端面相对的第一后端面，且所述第二支架包括与所述第二连接端面相对的第二后端面；所述第一支架包括第一平行部，所述第二支架包括第二平行部；所述第一平行部为所述第一后端面或所述第一连接端面的一部分，所述第一平行部为与所述第一后端面和第一连接端面平行形成的一部分；第二平行部为第二连接端面的一部分，第二平行部分为与第一后端面平行形成的一部分。7.一种光学器件的耦合方法，其特征在于，包括：制备第一光学器件的第一光学器件制备步骤；制备第二光学器件的第二光学器件制备步骤；其中，在所述第一光学器件制备步骤中，设置第一支架组件，所述第一支架组件中第一支架支撑第一光纤或第一波导中的至少一个，在第所述一支架组件的第一连接端面上形成第一金属层，所述第一金属层与所述第二光学器件连接，从而制成所述第一光学器件；在所述第二光学器件制备步骤中，设置第二支架组件，在所述第二支架组件中第二支架支撑第二光纤或第二波导中的至少一个，在所述第二支架组件的第二连接端面上形成第二...

【专利技术属性】
技术研发人员：高山清市，阿部清彥，藤井隆司，本田隆，陈世雄，原川修，
申请(专利权)人：新科实业有限公司，
类型：发明
国别省市：中国香港,81