具有集成边缘外耦合器的集成光子装置制造方法及图纸

本文描述了一种集成光子装置，该集成光子装置包括光发射器、一个或多个集成边缘外耦合器、光学器件和检测器阵列。该装置可包括气密密封的壳体。气密密封可减少可能影响密封壳体内的各个部件的测量、分析和/或功能的水分和/或污染的量。附加地或替代地，气密密封还可用于保护壳体内的部件免受在制造、包装和/或装运过程期间引起的环境污染。可通过在管芯的层中形成一个或多个凹部来形成一个或多个外耦合器。可在凹部中形成外耦合器材料，并且任选地，可将后续层设置在顶部上。可对管芯的边缘进行抛光，直到实现目标抛光平面为止。一旦形成外耦合器，就可将管芯翻转，并且可形成其他部件。

【技术实现步骤摘要】
【国外来华专利技术】具有集成边缘外耦合器的集成光子装置相关申请的交叉引用本专利申请要求提交于2018年2月13日的美国临时专利申请号62/630,018的权益，该申请据此全文以引用方式并入本文。
本专利技术整体涉及被配置用于测量样本体积的一个或多个特性的集成光子装置。更具体地，该集成光子装置可包括集成边缘外耦合器。
技术介绍
光学感测系统的一个应用可以是测量样本体积的一个或多个特性。光学感测系统可包括集成光子装置，该集成光子装置包括多个光学部件，诸如光源和检测器。光源和检测器相对于彼此的放置和对准精度可能影响测量的准确性。例如，光学部件的对准可影响由具有特定路径长度的检测器测量的返回光的选择性检测的准确性。
技术实现思路
本文描述了一种用于确定所测样本体积的一个或多个特性的集成光子装置。集成光子装置可包括光发射器，该光发射器被配置为通过由多个层形成的波导发射光。光可通过波导传播到一个或多个集成边缘外耦合器。该集成边缘外耦合器可将光重新引导至发射光学器件，然后该发射光学器件可对光进行准直、聚焦和/或将光引导至位于装置的外表面上的发射区域。光可与包括在所测样本体积中的材料相互作用。光可在所测样本体积中经历一个或多个散射事件，其中该一个或多个散射事件可使光返回装置。返回光可经由一个或多个窗口进入装置中。检测/集光光学器件可用于对返回光进行准直、聚焦和/或将返回光引导至检测器阵列。检测器还可附接到外耦合器上方的支撑材料并且直接附接到外耦合器。检测器阵列可生成待由控制器或处理器分析的多个信号，以用于确定所测样本体积的一个或多个特性。集成光子装置可包括气密密封的壳体，该壳体可包括光学部件、电子部件和/或散热部件。例如，光学部件可包括发射和检测光学器件以及检测器阵列。气密密封可减少可能影响密封壳体内的各个部件的测量、分析和/或功能的水分和/或污染的量。除此之外或另选地，气密密封还可用于保护壳体内的部件免受在制造、包装和/或装运过程期间引起的环境污染。电子部件可包括一个或多个层，该一个或多个层设置在支撑层上并且被配置为将电信号从光学部件路由到气密密封外部的区域。散热部件可包括但不限于被配置为将由光学部件产生的热量重定位到装置的系统界面的一个或多个无源散热块和有源热电装置。集成光子装置还可包括集成边缘外耦合器。该集成边缘外耦合器可通过在管芯的各层中形成一个或多个凹部来形成。可在凹部中形成外耦合器材料，并且任选地，可将后续层设置在外耦合器材料的顶部上。可对管芯的边缘进行抛光，直到实现目标抛光平面以形成外耦合器为止。一旦形成外耦合器，就可将管芯翻转，并且可形成其他部件。一旦形成其他部件，就可将框架粘结到支撑层，并且可形成气密密封。附图说明图1A示出了根据本公开的示例的示例性光学感测系统的框图。图1B示出了根据本公开的示例的用于测量样本特性的示例性过程流。图2A至图2B分别示出了根据本公开的示例的集成光子装置的示例性部分的剖视图和顶视图。图3A至图3B分别示出了根据本公开的示例的占据集成光子装置中的光学器件周围的空间的散热块的剖视图和顶视图。图4示出了根据本公开的示例的用于形成集成光子装置的示例性过程流。图5A至图5B示出了根据本公开的示例的集成光子装置在其形成的一些步骤期间的剖视图。图5C至图5D分别示出了根据本公开的示例的在凹部中形成外耦合器材料之后的示例性管芯的剖视图和顶视图。图5E示出了根据本公开的示例的具有多个管芯的示例性晶片的顶视图。图5F示出了根据本公开的示例的包括设置在外耦合器材料的顶部上的附加层的示例性管芯的剖视图。图5G示出了根据本公开的示例的具有抛光边缘的示例性管芯的剖视图。图5H至图5J分别示出了根据本公开的示例的包括形成在各层上的接合凸起的管芯的剖视图、顶视图和平面图。图5K示出了根据本公开的示例的包括多个管芯的晶片的顶视图，该多个管芯具有形成在该多个管芯的层上的接合凸起。图6A至图6C示出了根据本公开的示例的集成光子装置中所包括的基准点的剖视图和顶视图。图7A示出了根据本公开的示例的用于确定样本的特性的示例性集成装置。图7B示出了根据本公开的示例的使用集成装置来确定样本的特性的示例性方法。具体实施方式在以下对示例的描述中将引用附图，在附图中以例示的方式示出了可被实施的特定示例。应当理解，在不脱离各个示例的范围的情况下，可使用其他示例并且可作出结构性改变。现在将参照如附图所示的示例来详细描述各种技术和过程流步骤。在以下描述中，阐述了众多具体细节，以便提供对其中描述或提到的一个或多个方面和/或特征的透彻理解。然而，对于本领域的技术人员显而易见的是，对本文描述或引用的一个或多个方面和/或特征可以在不具有这些具体细节中的一些或全部的情况下实施。在其他情况下，公知的过程步骤和/或结构未详细描述从而不会模糊对本文描述或引用的方面和/或特征中的一些。而且，尽管可按照连续次序描述过程步骤或方法步骤，但是此类过程和方法可被配置为按照任意适合次序来工作。换句话讲，可在本公开中描述的步骤的任何序列或次序自身未指出需要按该次序执行步骤。此外，尽管被描述或暗示为非同时发生(例如，因为在其他步骤之后描述一个步骤)，但可以同时执行一些步骤。此外，在附图中借助其描述对过程的图示未暗示所示过程排除其他变型及其修改，未暗示所示过程或其步骤的任一个步骤必须为示例中的一个或多个示例，并且未暗示所示过程为优选的。本文描述了一种用于确定所测样本体积的一个或多个特性的集成光子装置。集成光子装置可包括光发射器，该光发射器被配置为通过由多个层形成的波导发射光。光可通过波导传播到一个或多个集成边缘外耦合器。集成边缘外耦合器可将光重新引导至发射光学器件，然后该发射光学器件可对光进行准直、聚焦和/或将光引导至位于装置的外表面上的发射区域。光可与包括在所测样本体积中的材料相互作用。光可在所测样本体积中经历一个或多个散射事件，其中该一个或多个散射事件可使光返回装置。返回光可经由一个或多个窗口进入装置中。检测光学器件可用于对返回光进行准直、聚焦和/或将返回光引导至检测器阵列。检测器阵列可生成待由控制器或处理器分析的多个信号，以用于确定所测样本体积的一个或多个特性。集成光子装置可包括气密密封的壳体，该壳体可包括光学部件、电子部件和/或散热部件。例如，光学部件可包括发射和检测光学器件以及检测器阵列。气密密封可减少可能影响密封壳体内的各个部件的测量、分析和/或功能的水分和/或污染的量。除此之外或另选地，气密密封还可用于保护壳体内的部件免受在制造、包装和/或装运过程期间引起的环境污染。电子部件可包括一个或多个层，该一个或多个层设置在支撑层上并且被配置为将电信号从光学部件路由到气密密封外部的区域。散热部件可包括一个或多个散热块，该一个或多个散热块被配置为将由光学部件产生的热量重定位到装置的系统界面。集成光子装置还可包括集成边缘外耦合器。该集成边缘外耦合器可通过在管芯的各层中形成一个或多个凹部本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种集成光子装置，包括：/n支撑层，所述支撑层包括第一侧和第二侧；/n一个或多个窗口，所述一个或多个窗口位于所述集成光子装置的系统界面处；/n光学器件，所述光学器件被配置为将入射光重新引导、聚焦和/或准直到所述一个或多个窗口或者从所述一个或多个窗口对入射光进行重新引导、聚焦和/或准直；/n一个或多个边缘外耦合器，所述一个或多个边缘外耦合器被配置为将光重新引导朝向所述光学器件中的至少一些光学器件；/n一个或多个光发射器，所述一个或多个光发射器被配置为响应于第一信号发射光，其中，所发射的光入射在所述一个或多个边缘外耦合器上；/n多个第一层，所述多个第一层沉积在所述支撑层的所述第一侧上，其中，所述多个第一层被配置为将所述第一信号从控制器路由到所述一个或多个光发射器；/n一个或多个检测器，所述一个或多个检测器被配置为检测返回光并生成指示所检测的返回光的第二信号，其中，所检测的返回光包括所发射的光的至少一部分；/n多个第二层，所述多个第二层沉积在所述支撑层的所述第二侧上，其中，所述多个第二层被配置为将所述第二信号从所述一个或多个检测器路由到所述控制器或路由到处理器；以及/n所述控制器或处理器，所述控制器或处理器被配置为基于所述第二信号确定一个或多个样本特性。/n...

【技术特征摘要】
【国外来华专利技术】20180213 US 62/630,0181.一种集成光子装置，包括：
支撑层，所述支撑层包括第一侧和第二侧；
一个或多个窗口，所述一个或多个窗口位于所述集成光子装置的系统界面处；
光学器件，所述光学器件被配置为将入射光重新引导、聚焦和/或准直到所述一个或多个窗口或者从所述一个或多个窗口对入射光进行重新引导、聚焦和/或准直；
一个或多个边缘外耦合器，所述一个或多个边缘外耦合器被配置为将光重新引导朝向所述光学器件中的至少一些光学器件；
一个或多个光发射器，所述一个或多个光发射器被配置为响应于第一信号发射光，其中，所发射的光入射在所述一个或多个边缘外耦合器上；
多个第一层，所述多个第一层沉积在所述支撑层的所述第一侧上，其中，所述多个第一层被配置为将所述第一信号从控制器路由到所述一个或多个光发射器；
一个或多个检测器，所述一个或多个检测器被配置为检测返回光并生成指示所检测的返回光的第二信号，其中，所检测的返回光包括所发射的光的至少一部分；
多个第二层，所述多个第二层沉积在所述支撑层的所述第二侧上，其中，所述多个第二层被配置为将所述第二信号从所述一个或多个检测器路由到所述控制器或路由到处理器；以及
所述控制器或处理器，所述控制器或处理器被配置为基于所述第二信号确定一个或多个样本特性。


2.根据权利要求1所述的集成光子装置，还包括：
框架，所述框架连接到所述支撑层，其中，所述框架被配置为在至少所述一个或多个检测器周围和在所述光学器件中的至少一些光学器件周围形成气密密封。


3.根据权利要求2所述的集成光子装置，还包括：
一条或多条迹线，所述一条或多条迹线电连接到所述一个或多个第二层，其中，所述一条或多条迹线被配置为将所述第二信号路由到所述气密密封的外部的位置。


4.根据权利要求1所述的集成光子装置，还包括：
一个或多个散热块，所述一个或多个散热块被配置为将热量从一个位置重新定位到另一个位置，所述一个或多个散热块热耦接到所述支撑层和所述一个或多个窗口。


5.根据权利要求4所述的集成光子装置，其中，所述一个或多个散热块位于所述一个或多个光学器件周围。


6.根据权利要求4所述的集成光子装置，还包括：
一个或多个焊接件，所述一个或多个焊接件被配置为将所述一个或多个散热块连接到所述支撑层，其中，所述一个或多个焊接件位于对应于所述一个或多个光发射器的位置。


7.根据权利要求1所述的集成光子装置，其中，
所述一个或多个边缘外耦合器包括外耦合器材料，所述外耦合器材料包括非晶硅，
所述支撑层包括硅，并且
所述多个第一层包括硅和二氧化硅。


8.根据权利要求1所述的集成光子装置，其中，所述多个第一层包括一个或多个绝缘层和一个或多个导电层中的一者或多者，
所述多个第一层中的至少一些第一层包括多个基准点，其中，所述多个基准点中的至少两个基准点相对彼此偏移，所述偏移基于目标抛光平面。


9.根据权利要求8所述的集成光子装置，还包括：
多个第二基准点...

【专利技术属性】
技术研发人员：M·J·比晓普，V·M·伊耶，J·S·佩尔茨，M·J·科斯特洛，
申请(专利权)人：苹果公司，
类型：发明
国别省市：美国;US