光导纤维和蚀刻的阵列波导管的对准制造技术

通过在一组波导管中蚀刻槽而达到使两根或多根光导纤维对准于该组波导管的装置和方法。这两根或多根光导纤维通过一个夹持器而固定在一起，并安置在该组波导管的槽中。该组波导管中的通道被粗略地对准于这两根或多根光导纤维，并可以通过手动调整来更精细地对准。（*该技术在2021年保护过期，可自由使用*）

【技术实现步骤摘要】

技术介绍
专利
本专利技术涉及光学领域。本专利技术尤其涉及将一光导纤维束接合于一平面光子学结构件，如一阵列波导管(“AWG”)的方法。相关技术描述光导纤维束和AWG两者用于光的传播。一个光导纤维束有多根传播光的光导纤维，而一个AWG有多个在其中传播光的通道。但是，使一个光导纤维束与AWG耦合并不容易。手动对准要求检测该光导纤维束和该AWG之间的光连通性并使该光连通性达到最大。一旦达到良好的连通，就要求将这种对准永久地固定。附图说明图1A表示一个现有技术的光导纤维束10。该光导纤维束10包括夹在两个夹持器16和18之间的多根光导纤维12。这些夹持器例如是用一合适的蚀刻掩模适当地掩蔽的用硅制成的衬底。其后，衬底的对称地间隔的未掩蔽区暴露于一种选定的各向异性的蚀刻剂如热的KOH或乙二胺。该蚀刻剂优选地腐蚀该硅衬底的一个选定的(100)晶面并优先地沿垂直方向蚀刻，直到获得V形槽。在完成这些V形槽后，将光导纤维安置在这些槽中并保持与夹持器16和18之间的V形槽的中心对准。图1B表示现有技术的一个没有光导纤维的单独的夹持器。两个夹持器16和18将光导纤维夹在一起，成为光导纤维束的终端块。该终端块保持光导纤维之间的间隔，并允许容易地搬动该光导纤维束。通常光导纤维22的端部在安置于该终端块中之后进行抛光。图2表示一个AWG的现有技术例子。该AWG包括通过其中的多个通道30。该AWG可以包括一个玻璃、硅、氧化物或聚合物衬底。这些通道用折射系数稍高于AWG其余部分的材料制成。AWG和光导纤维束可以用不同数目的通道制作。图3表示被对准于一个AWG42的光导纤维束的侧视图。该光导纤维束的光导纤维和该AWG的通道具有同样的间隔和数目。虚线45表示AWG中的通道。环氧树脂50用于将光导纤维束的终端块40保持在AWG42上，但必须保持对准。很难达到对准，即将光导纤维光子耦合于AWG通道，然后加环氧树脂而不损害对准。附图简述图1A表示现有技术的光导纤维束。图1B表示没有光导纤维的现有技术单独的夹持器。图2表示现有技术的AWG例子。图3表示被对准于AWG的光导纤维束的侧视图。图4表示将光导纤维束对准于AWG的第一实施例。图5A表示用销(或榫钉/杆)使光导纤维束与AWG对准的第二实施例。图5B表示对应于图5A的光导纤维束的AWG。图6表示用销200接合以完成粗略对准的光导纤维块和AWG的截面。图7表示将光导纤维对准于AWG的第三实施例。图8表示安置在其上有通道的被蚀刻的AWG上的夹持器的侧视图。图9表示另一实施例，其中该AWG在蚀刻V槽之前在AWG表面下蚀刻了一个预定深度。详细描述改进光导纤维束和AWG之间的对准有几种方法。在某些情况下，快速的粗略对准随后要精细地对准光导纤维束和AWG。图4表示将光束纤维束与AWG对准的第一实施例。在该实施例中，AWG 142安装在底座110上。光导纤维束的终端头140通过高粘度的环氧树脂120也安装在底座110上。在一个实施例中，可以使用一个固定在底座110上的垫圈122来减小所用的环氧树脂120的厚度。普通的环氧树脂如现有技术图3中所用的树脂当固化时会收缩。这种粘合后的收缩在现有技术图3中不是问题，因为它将终端头40拉得离AWG 42更近。但是，如果图4的环氧树脂收缩，光导纤维束与AWG的对准会变坏，因为终端块140被拉向底座110。已经发现硅酸盐体积含量超过70％的环氧树脂能减少收缩。此外，高含量的硅酸盐赋以环氧树脂非常粘性，允许手动对准在达到后保持住。这样，当环氧树脂通过加热或其它方法而固化后，能够达到终端头140和AWG 142的对准而不存在显著的粘合后的收缩。将环氧树脂的硅酸盐体积含量提高到90％甚至更多地减少粘合后的收缩。但是，当硅酸盐含量增大时，粘合的剪切强度减小，因此应当进行粘合后的收缩和剪切强度之间的平衡。使用所述高粘度环氧树脂的对准方法为达到和保持光导纤维束和AWG之间的对准提供一个牢固的粘合区。此外，可以在光导纤维束和AWG之间配用一种其折射系数与光导纤维和AWG通道相匹配的凝胶。这有助于防止光在光导纤维束和AWG之间的空气隙处的散射。图5A表示用销(或榫钉/杆)来对准光导纤维束和AWG的第二实施例。在一个实施例中，终端头是用填充除每个端部处的一条槽以外的全部槽的光导纤维束制成的。然后通常抛光这些光导纤维的端部。然后可以将销200插入光导纤维束的终端块中的开放的槽内。图5B表示一个对应于图5A的光导纤维束的AWG。该AWG具有凹部202。在一个实施例中，这些AWG凹部最初填充不同于AWG其余部分的材料。这允许选择性的蚀刻来形成凹部202。但是，其它制作凹部的方法也是可能的。光导纤维束的销200整齐地装入AWG的凹部202中，以提供粗略的对准。可以进行补充的手动调整，以便将光导纤维束更精细地对准于AWG。图6表示用销200结合以进行粗略对准的光导纤维块和AWG的截面。在光导纤维束和AWG之间可以配用一种凝胶来提供更好的光子耦合，并使用一种环氧树脂来永久的固定该对准。图7表示将光导纤维对准于AWG的第三实施例。在该实施例中，在光导纤维束的终点块中只用一个夹持器300，而这些光导纤维固定在这一个夹持器300中。在AWG的衬底中用蚀刻夹持器的同样方法蚀刻成V形槽，但是，AWG上的V形槽只从AWG的一个边缘穿过AWG一个预定的距离。这一个夹持器300安置在AWG 320上的V形槽之上而将这些光导纤维夹在夹持器300和AWG 320之间。这些光导纤维搁置在AWG 320的V形槽内。各光导纤维322的端部平接AWG的各V形槽324的端部。夹持器300和AWG 320的V形槽之间的连接适应性提供了光导纤维与AWG的通道350的快速的粗略对准。然后可以进行手动调整来使这些光导纤维更精细地对准于AWG。图8表示安置在其上具有通道350的被蚀刻的AWG 320上的夹持器300的侧视图。图9表示另一个实施例，其中在蚀刻V形槽之前AWG325在AWG表面下蚀刻一个预定深度。这允许更好地耦合于在AWG表面下更深的通道355。在一个实施例中，AWG上的蚀刻能在以后更好地手动对准光导纤维和AWG。如前所述，可以在夹持器和AWG之间配用其折射系数与光导纤维和AWG的通道相匹配的凝胶或环氧树脂。这样，公开了一种将光导纤维束中的光导纤维对准于一个波导管的装置和方法。但是，本文描述这些特定的实施例和方法只用于例示。可以进行形式和细节的各种各样修改而并不偏离下面权利要求书中叙述的本专利技术的范围。相反，本专利技术只受附属的权利要求书的范围的限止。权利要求1.一种使两根或多根光导纤维与一阵列波导管对准的方法，包括在该阵列波导管中蚀刻槽；将该两根或多根光导纤维安置在这些槽中，其中这两根或多根光导纤维固定在一起。2.权利要求1的方法，其特征在于，将该两根或多根光导纤维在一个已蚀刻了槽的夹持器中保持在一起。3.权利要求1的方法，其特征在于，该蚀刻步骤是完全沿该阵列波导管中的通道进行的。4.权利要求3的方法，其特征在于还包括在该阵列波导管的槽上涂敷凝胶，以改善该两根或多根光导纤维和该阵列波导管通道的接合。5.权利要求4的方法，其特征在于还包括手动调整该两根或多根光导纤维，以改善该两根或多根光导纤维和该阵列波导管之间的光连接。6.一本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种使两根或多根光导纤维与一阵列波导管对准的方法，包括：在该阵列波导管中蚀刻槽；将该两根或多根光导纤维安置在这些槽中，其中这两根或多根光导纤维固定在一起。

【技术特征摘要】
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【专利技术属性】
技术研发人员：D克拉夫茨，
申请(专利权)人：英特尔公司，
类型：发明
国别省市：US[美国]