光纤耦合对准结构及制备方法、光纤耦合方法技术

本发明专利技术提供一种光纤到光波导结构的光纤耦合对准结构、制备方法及将光纤耦合到光学组件的方法，光纤耦合对准结构的制备方法包括：在基底中制备光纤凹槽、光波导结构及辅助对准部，光纤凹槽的纵截面形状包括方形，辅助对准部的对准基面与光纤的耦合端面相贴合，光纤凹槽的三面与待耦合光纤相接触，待耦合光纤的上下和左右会自动与光波导结构对准，且本发明专利技术的侧壁与底部垂直的方形截面的光纤凹槽可以基于干法刻蚀工艺制备得到，使得光纤对准耦合结构的制备与其他工艺(如MEMS工艺)相兼容，光纤凹槽的尺寸可以根据光纤尺寸灵活控制。本发明专利技术可基于同一光刻刻蚀工艺形成光纤凹槽、光波导结构及辅助对准部，有利于待耦合光纤与光波导结构精准对准。

【技术实现步骤摘要】
光纤耦合对准结构及制备方法、光纤耦合方法
本专利技术属于光纤信号传输领域，特别是涉及一种光纤耦合对准结构及其制备方法、将光纤耦合到光学组件的方法。
技术介绍
在光纤的信号传输过程中，需要将光纤同有源或无源的光电子器件进行耦合对准，从而实现信号的传输过程。如利用红外线波长电磁信号传输信息的光纤必与硅光芯片或其他光学元件耦合，即正确地安装于精确对准位置上，以便确保在光纤与硅光芯片之间有足够高耦合效率来进行正确的信号传输。每个光纤的两个出口端需要在与其连接的相应光子芯片或光子元件(例如，光学发送器、接收器或收发器)处正确对准。集成光学系统的兴起推动了许多从光纤到硅光芯片耦合方法的发展，这些方法可以有效地将来自光纤直径～10微米级别的光学模式的光耦合到芯片表面的亚微米级硅光波导中。目前，解决光学输入/输出的常用方法包括侧逝场耦合器、等锥体逝场耦合器和光栅耦合器。侧逝场耦合器和锥体光纤耦合是通过锥体光纤的逝场从侧面或正面耦合到片上波导的一种方法。该技术使用特殊形成的光纤锥体，这限制了输入输出通道的数量，并大大增加了设备的成本和复杂性，该技术还容易本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种光纤到光波导结构的光纤耦合对准结构的制备方法，其特征在于，所述制备方法包括如下步骤：/n提供基底；以及/n刻蚀所述基底以形成光纤凹槽、光波导结构及辅助对准部，所述光纤凹槽用于放置待耦合光纤，所述待耦合光纤具有光纤耦合端面，所述辅助对准部具有对准基面，其中，所述光纤凹槽的纵截面形状包括方形，所述光纤凹槽的底部及侧壁均与所述待耦合光纤的表面相接触，所述对准基面与所述光纤耦合端面相贴合，以使所述光波导结构的中心与所述待耦合光纤的中心对齐。/n

【技术特征摘要】
1.一种光纤到光波导结构的光纤耦合对准结构的制备方法，其特征在于，所述制备方法包括如下步骤：
提供基底；以及
刻蚀所述基底以形成光纤凹槽、光波导结构及辅助对准部，所述光纤凹槽用于放置待耦合光纤，所述待耦合光纤具有光纤耦合端面，所述辅助对准部具有对准基面，其中，所述光纤凹槽的纵截面形状包括方形，所述光纤凹槽的底部及侧壁均与所述待耦合光纤的表面相接触，所述对准基面与所述光纤耦合端面相贴合，以使所述光波导结构的中心与所述待耦合光纤的中心对齐。


2.根据权利要求1所述的光纤到光波导结构的光纤耦合对准结构的制备方法，其特征在于，基于同一干法刻蚀工艺形成所述光纤凹槽及所述光波导结构，具体步骤包括：
于所述基底上形成图形化掩膜层，所述图形化掩膜层包括第一开口以及与所述第一开口均连通的第二开口和第三开口，所述第一开口的横截面形状与需要形成的所述光纤凹槽的横截面形状一致，所述第二开口及所述第三开口之间的材料层的横截面形状与所述光波导结构的横截面形状一致；
基于所述图形化掩膜层刻蚀所述基底，以得到所述光纤凹槽及所述光波导结构，其中，对应所述第一开口得到所述光纤凹槽，对应所述第二开口得到第一光波导凹槽，对应所述第三开口得到第二光波导凹槽，所述光波导结构形成于所述第一光波导凹槽与所述第二光波导凹槽之间。


3.根据权利要求2所述的光纤到光波导结构的光纤耦合对准结构的制备方法，其特征在于，所述第一光波导凹槽与所述第二光波导凹槽的横截面形状相同，所述第一光波导凹槽及所述第二光波导凹槽均包括第一光波导凹槽段及第二光波导凹槽段，其中，所述第一光波导凹槽段的横截面形状包括梯形，所述第二光波导凹槽段的横截面形状包括方形，所述第二光波导凹槽段位于所述第一光波导凹槽段远离所述光纤凹槽的一侧，且所述第一光波导凹槽段靠近所述光纤凹槽一端的宽度大于远离所述光纤凹槽一端的宽度。


4.根据权利要求1所述的光纤到光波导结构的光纤耦合对准结构的制备方法，其特征在于，所述基底包括SOI衬底，所述SOI衬底自下而上包括底层硅、氧化层以及顶层硅，其中，所述光纤凹槽穿过所述顶层硅及所述氧化层停止于所述底层硅中，所述光波导结构形成于所述顶层硅中。


5.根据权利要求4所述的光纤到光波导结构的光纤耦合对准结构的制备方法，其特征在于，刻蚀形成所述光纤凹槽及所述光波导结构之后还包括步骤：去除所述光波导结构下方的所述氧化层以于对应位置的所述底层硅和所述光波导结构之间形成间隙，得到悬空设置的所述光波导结构。


6.根据权利要求5所述的光纤到光波导结构的光纤耦合对准结构的制备方法，其特征在于，采用刻蚀剂通过干法腐蚀工艺形成所述间隙，且采用干法刻蚀工艺形成所述光纤凹槽、所述光波导结构及所述辅助对准部，其中，所述干法腐蚀的刻蚀剂包括气态氢氟酸。


7.根据权利要求1所述的光纤到光波导结构的光纤耦合对准结构的制备方法，其特征在于，所述光波导结构具有相对的第一端面和第二端面，所述第一端面显露于所述光纤凹槽中，所述第一端面的宽度小于所述第二端面的宽度。


8.根据权利要求7所述的光纤到光波导结构的光纤耦合对准结构的制备方法，其特征在于，所述光波导结构包括第一部分和第二部分，所述第一部分包括所述第一端面，所述第二部分包括所述第二端面，其中，自所述第一端面至所述第二部分的方向上所述第一部分的宽度逐渐增大；所述第二部分的横截面形状包括方形。


9.根据权利要求1所述的光纤到光波导结构的光纤耦合对准结构的制备方法，其特征在于，所述光纤凹槽的顶部与所述光波导结构的上表面相平齐，且所述光纤凹槽的深度等于所述光波导结构厚度的二分之一与所述待耦合光纤的半径之和；所述光纤凹槽的宽度等于所述待耦合光纤的直径。


10.根据权利要求1-9中任意一项所述的光纤到光波导结构的光纤耦合对准结构的制备方法，其特征在于，所述辅助对准部与所述光波导结构之间具有间距，所述光波导结构具有波导耦合端面，所述波导耦合端面与所述光纤耦合端面相贴合以实现所述待耦合光纤与所述光波导结构的耦合，其中，所述对准基面与所述波导耦合端面位于同一平面上，以使所述光纤耦合端面同时与所述波导耦合端面及所述对准基面相...

【专利技术属性】
技术研发人员：任恒江，罗杰，杨帆，
申请(专利权)人：任恒江，罗杰，杨帆，
类型：发明
国别省市：重庆;50