具有被动对准的光学组件制造技术

一种光学组件(100)，具有x轴、y轴和z轴，且包括：(a)第一基板(101)，其具有平面表面(106)、邻接且基本上垂直于所述平面表面的第一壁(116)、邻接所述第一壁的第一配准表面(103)、用于接收光学元件(301)的至少一个基座(104)，所述光学元件具有至少部分地沿着所述z轴的第一光轴；(b)光电装置(110)，其具有：顶表面(111)、在所述顶表面上的有源区域、以及在所述顶表面上限定的第一对准元件(114)，所述有源区域具有法向于所述顶表面的第二光轴(112)，所述光电装置安装到所述第一壁(116)，使得所述第一对准元件(114)接触所述第一配准表面(103)，以沿着所述x轴或y轴中的至少一个、将所述光电装置(110)定位在所述第一基板(101)上，并且所述第二光轴(112)平行于所述平面表面。

【技术实现步骤摘要】
【国外来华专利技术】具有被动对准的光学组件
本专利技术总体上涉及光学子组件，且更具体地，涉及包含表面发射光电装置的光学子组件，其中该装置的光轴平行于其所安装的基板。
技术介绍
光学系统和装置通常包括与基板或平台上的光导管(opticalconduit)(例如光纤和波导)集成的光电装置(OED)的光学组件(OA)。对于这些OA的有效性来说至关重要的是OED与该光导管的对准。通常有两种对准方法用于对准OED——主动和被动。在被动对准中，配准或对准特征通常直接制造在部件上、以及部件待安装的平台上。然后，使用对准特征将部件定位在平台上，并将其固定在位。在主动对准中，OED被放置在平台上，但是在固定至其之前，光信号通过部件被传输，同时它们被处理以提供最佳的光学性能。一旦实现最佳的性能，将部件固定到平台。尽管主动对准趋于比被动对准更精确，但被动对准便于高速、大容量自动化制造，且从而是优选的。光通信技术中优选的OED组是表面发射和检测装置。然而，在顶表面上具有接收或发射光的光敏表面的诸如垂直腔表面发射激光器(VCSELS)和光检测器(例如PIN光电二极管)通常难以与光纤对准。通常，为了使用硅光具座来实现装置和光纤之间的对准，装置必须在与光纤不同的平面上，使得光通过反射表面在其之间通信。虽然这种技术在某种程度上具有允许被动对准的优点，但是通常需要将装置主动对准到位，使得光被反射表面正确地反射。另外，由于通过色散效应在每个光学表面产生的固有损耗，反射表面的使用降低了耦合效率。相应地，需要一种更有效的系统，以光学耦合光纤和装置。一种这样的系统在美国专利No.5,905,831中公开，其通过引用并入本文。‘831专利公开了一种系统，其中表面发射OED安装在被动对准构件上，其进而安装到含有光纤的基板，从而被动地将OED与保持在基板中的光纤对准。尽管这种系统提供了被动对准和可制造性，但申请人已经确定了进一步简化系统、改善光学性能(减少插入损耗)并进一步增强可制造性的需求。本专利技术满足了这些以及其他需求。
技术实现思路
以下呈现本专利技术的简要概述，以提供对本专利技术的某些方面的基本理解。该概述不是对本专利技术的广泛概述。它并非旨在标识本专利技术的关键/决定性要素，或者描绘本专利技术的范围。其唯一目的是以简化的形式呈现本专利技术的一些概念，作为稍后呈现的更详细描述的前序。本专利技术通过垂直于基板安装具有有源顶表面(例如VCSEL或PIN二极管)的OED、使得OED的光轴平行于基板，来实现低的光插入损耗。这允许OED直接耦合到基板上的光导管或其他光学结构。不需要额外的元件来改变光的方向，从而减少插入损耗的可能原因。为了获得良好的耦合，需要精确地对准光学部件。当垂直于基板放置OED时，这并不简单。在切片过程(例如使用切片锯)中形成OED裸芯的边缘，并且通常不具有相对于OED的有源光学区域的所需精度。因此，将OED安装在其边缘上通常不是可行的选择。申请人意识到，不依靠OED的边缘进行对准，可以通过标准光刻技术来蚀刻或分层OED的非功能区域，以形成非常精确的机械特征(例如，边缘、圆柱体、正方形、三角形、等等)，其可以用于被动对准。这是在OED裸芯仍然是晶片形式时完成的，使用芯片制造业中常用的工艺，这能够实现非常高的精度。按照这种方式，功能光学区域相对于机械对准特征的位置被良好地限定。在一个实施例中，使用相同的光刻工艺在OED的表面上限定功能区域和(多个)对准元件，以减少公差积累。然后，OED可以侧向放置在接收部分中，在所述接收部分中存在用于进行对准的参考或配准表面(例如，蚀刻在硅中的V-凹槽)。相应地，本专利技术的一个方面是一种光学组件，其包括OED，所述OED垂直地安装到基板，并通过被动对准沿着一个或多个轴线对准。在一个实施例中，一种光学组件具有x轴、y轴和z轴，且包括(a)第一基板，其具有：平面表面、邻接且垂直于所述平面表面的第一壁、邻接所述第一壁的第一配准表面、用于接收光学元件的至少一个基座，所述光学元件具有至少部分地沿着所述z轴的第一光轴；以及(b)光电装置(OED)，其具有：顶表面、在所述顶表面上的有源区域(所述有源区域具有法向于所述顶表面的第二光轴)、以及在所述顶表面上限定的第一对准元件，所述OED安装到所述第一壁，使得所述第一对准元件接触所述第一配准表面，以沿着所述x轴或y轴中的至少一个、将所述OED定位在所述第一基板上，并且所述第二光轴平行于所述平面表面。附图说明图1示出了本专利技术的光学组件的一个实施例，其中光电装置(OED)与基板分离。图2示出了图1中的光学组件，其中OED在位。图3示出了图1的光学组件，其中光纤设置在其上。图4示出了本专利技术的光学组件的替代实施例，其中OED与基板分离。图5示出了图4的光学组件，其中OED与基板集成。图6示出了图1的光学组件的侧视图的示意，其中推动构件推动OED在基板中前进。具体实施方式参考图1-3，示出了本专利技术的光学组件(OA)100的一个实施例。本文关于x轴、y轴和z轴描述了OA，尽管应当理解，这种取向仅用于说明目的，而不应解释为限制所要求保护的专利技术。OA100包括具有平面表面106的第一基板101。第一基板还包括第一壁116，其垂直于平面表面，且在该实施例中，其限定在平面表面中的腔102的一部分。第一基板101还包括邻接第一壁的第一配准表面103，以及用于接收光学元件301的基座104，光学元件301例如是光导管302(参见图3)，其至少部分地沿着z轴从第一壁116延伸到基板的边缘105。OA100还包括光电装置(OED)110，其具有顶表面111和法向于顶表面的光轴112。OED110包括限定在顶表面上或邻接顶表面的第一对准元件113。OED110配置为安装抵靠第一壁116，使得第一对准元件接触第一配准表面，以沿着x轴或y轴中的至少一个将OED定位在第一基板上，并且将光轴112定位为平行于平面表面106(如图2和图3所示)。本专利技术的OA的对准元件和配准表面的实施例各不相同。例如，在图1-3所示的实施例中，第一对准元件113的形状设定为沿着多个轴线提供对准。具体地，在该实施例中，对准元件113的形状设定为类似光纤的一部分(半圆柱形)，以按照与光纤座置在凹槽中的相同的方式来座置在光纤凹槽118中。更具体地，在该实施例中，基座104是用于接收图3所示的光纤302的凹槽118。第一配准表面103包括邻接第一壁116的凹槽的一部分。光导管302(其在该实施例中为光纤302)具有某一截面形状——即，具有特定曲率的弯曲轮廓。对准元件113具有与光纤302相同的曲率。由于光纤和对准元件具有相同的弯曲形状，它们都可以按照相同的方式座置在凹槽118中。众所周知的是，凹槽(例如V-凹槽)可以精确地蚀刻在基板中，使得当光纤(其具有精确的外径)设置在凹槽中时，光纤将在x轴和y轴上在基板上对准。相应地，在图1所示的实施例中，对准元件113基本上与光纤302相同地沿着x轴和y轴定位在凹槽中。换言之，OED和光纤在基板的V-凹槽中以相同的方式对准。这样，仅OED和光纤的精度影响对准，而V-凹槽的精度(位置和角度)将不会影响OED和光纤相对于彼此的对准。因此，接收部件不需要严格的尺寸要求，从而可能降低制造成本、并且使得可能使用其他材料和工艺来制造这种部件。在另一本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种光学组件，具有x轴、y轴和z轴，且包括：第一基板，其具有：平面表面、邻接且基本上垂直于所述平面表面的第一壁、邻接所述第一壁的第一配准表面、用于接收光学元件的至少一个基座，所述光学元件具有至少部分地沿着所述z轴的第一光轴；光电装置(OED)，其具有：顶表面、在所述顶表面上的有源区域、以及在所述顶表面上限定的第一对准元件，所述有源区域具有法向于所述顶表面的第二光轴，所述OED安装到所述第一壁，使得所述第一对准元件接触所述第一配准表面，以沿着所述x轴或y轴中的至少一个、将所述OED定位在所述第一基板上，并且所述第二光轴平行于所述平面表面。

【技术特征摘要】
【国外来华专利技术】2014.12.16 US 14/571,6631.一种光学组件，具有x轴、y轴和z轴，且包括：第一基板，其具有：平面表面、邻接且基本上垂直于所述平面表面的第一壁、邻接所述第一壁的第一配准表面、用于接收光学元件的至少一个基座，所述光学元件具有至少部分地沿着所述z轴的第一光轴；光电装置(OED)，其具有：顶表面、在所述顶表面上的有源区域、以及在所述顶表面上限定的第一对准元件，所述有源区域具有法向于所述顶表面的第二光轴，所述OED安装到所述第一壁，使得所述第一对准元件接触所述第一配准表面，以沿着所述x轴或y轴中的至少一个、将所述OED定位在所述第一基板上，并且所述第二光轴平行于所述平面表面。2.如权利要求1所述的光学组件，其中所述光学元件是光导管，且所述基座是凹槽，所述凹槽从所述第一壁延伸到所述基板的边缘。3.如权利要求2所述的光学组件，其中所述第一配准表面包括所述基座的至少一部分，其中所述光导管是光纤，且其中所述光学组件还包括设置在所述基座中的所述光纤。4.如权利要求1所述的光学组件，其中所述基座包括凹槽，其中所述第一配准表面包括邻接所述第一壁的所述凹槽的一部分，其中所述光学元件具有某一截面形状，且其中所述对准元件具有的形状至少部分地与所述某一截面形状相同，使得所述对准元件基本上与所述光学元件以相同的方式沿着所述x轴和y轴定位在所述凹槽中。5.如权利要求4所述的光学组件，其中所述基板限定邻接所述第一壁的第二配准表面，且所述顶表面包括用于接触所述第二配准表面的至少第二对准元件、以沿着所述z轴定位所述OED。6.如权利要求5所述的光学组件，其中所述第二配准表面是所述第一壁的一部分，且其中所述第...

【专利技术属性】
技术研发人员：A多雷斯坦，J杜伊斯，J图因，
申请(专利权)人：泰科电子连接荷兰公司，
类型：发明
国别省市：荷兰,NL