基于曲线形阵列波导光栅的无热ＡＷＧ制作方法技术

一种基于曲线形阵列波导光栅的无热ＡＷＧ制作方法，步骤如下：采用至少一个输入波导、输入平板波导、阵列波导、输出平板波导和Ｎ个输出波导组成曲线形ＡＷＧ芯片；将曲线形ＡＷＧ芯片粘贴并固化在夹层上；进行与曲线形ＡＷＧ芯片的输入波导和输出波导的耦合调试并固化；分割第一ＡＷＧ芯片和第二ＡＷＧ芯片两部分；将第二ＡＷＧ芯片与基板粘固；使第一ＡＷＧ芯片与第二ＡＷＧ芯片沿分割线的方向平行设置；调节曲线形ＡＷＧ芯片的中心波长为ＩＴＵＴ波长，将补偿杆分别固化在第一ＡＷＧ芯片和基板上；将制作的无热ＡＷＧ从夹具上取下制作完成。采用本发明专利技术方法制作的温度补偿结构，能够克服芯片形变带来的光学性能变化，提高器件的性能稳定性；结构简单，操作方便，适合工业生产。

【技术实现步骤摘要】

本专利技术涉及一种无热AWG制作方法。特别是涉及一种能够减少芯片形变造成的光 学指标变化，提高波长稳定性，且无需外接电源的基于曲线形阵列波导光栅的无热AWG制 作方法。
技术介绍
阵列波导光栅(AWG)是基于平面光波导集成技术的重要光器件。随着市场需求的 变化和技术的进步，AffG已开始从加热型向无热型过渡，即AWG工作时无须对其加热，称为 无热AWG (AAffG)。AAWG省去复杂的温度控制电路和加热器，降低了成本而且器件的稳定性 增强，属于纯无源器件；节省了通信系统的能耗，应用范围更广。目前，AAWG的需求迅速增长，一是WDM无源光网络(WDM-PON)的快速发展，WDM-PON 系统要求在室外-30°C到70°C的温度范围内都可以正常运行，而TFF的温漂大，不符合室 外WDM-PON系统的应用要求，所以系统可能会使用大量的无热AWG以提供超过百兆的光纤 到户业务。第二个原因是在城域网中可重构光分插复用器(ROADM)和可变光衰减复用器 (VMUX)得到了迅速发展，在这两个器件中，电功率消耗带来的热量会引起隔离带降低等问 题，也要求必须使用AAWG。因此开发无需加热的波长不随温度变化的AAWG显得非常必要。 为此，人们提出了许多AAWG的方案，可以归纳为波导移动型、波导嵌入热光系数相反材料 型和应力板粘贴型等。基于波导移动型的AAWG现有技术所有方案主体结构为采用图1的方形AWG芯 片。将方形AWG芯片分割成两部分，主体部分固定在基板上，移动部分通过补偿杆的热胀冷 缩在基板的平面上进行移动，实现波长不敏感的目的。相对图1所示的方形AWG芯片，在相同面积的硅片可以制作更多曲线形AWG芯片， 将大大降低成本。为了降低器件的成本，本专利技术中采用图2所示的曲线形AWG芯片。但是曲线芯片比方形芯片更加敏感，其原因如下根据AWG芯片的工作原理。AWG的中心波长满足πιλ = ALXn其中，m是整数，λ是中心波长，η是波导内的折射率，AL是相邻波导之间的长度 差。式中，n、AL都是由AWG器件本身的特性所决定的。当芯片由原来的方形变成曲线形， 轻微受力后外型极易发生形变，从而导致AL发生明显变化，并引起λ变化，即器件的中心 波长发生变化。
技术实现思路
本专利技术所要解决的技术问题是，提供一种 利用曲线形阵列波导光栅芯片，通过将 该芯片粘接在夹层上，从而克服该芯片在无热AWG制作过程中带来的形变，提高其光学性 能指标、特别是中心波长的稳定性，且无需外接电源的基于曲线形阵列波导光栅的无热AWG 制作方法。本专利技术所采用的技术方案是一种基于曲线形阵列波导光栅的无热AWG制作方 法，包括如下的制作步骤1)采用至少一个输入波导、输入平板波导、阵列波导、输出平板波导和N个输出波 导组成共同沉积在硅衬底上的曲线形AWG芯片；2)采用夹具及粘接胶，将曲线形AWG芯片粘贴并固化在夹层上；3)将固化在夹层上的曲线形AWG芯片固定在芯片夹具上，将输入光纤阵列和输出 光纤阵列固定在光纤阵列夹具上并分别放置在六维微调架上，进行与曲线形AWG芯片的输 入波导和输出波导的耦合调试后，进行紫外胶固化；4)将固化在夹层上的曲线形AWG芯片沿分割线分割为第一 AWG芯片和第二 AWG芯 片两部分；5)将第二 AWG芯片与基板粘接固定在一起；6)利用夹具将第一 AWG芯片放置在基板上，使第一 AWG芯片与第二 AWG芯片沿分 割线的方向平行设置；7)将补偿杆放置在第一 AWG芯片和基板上，调节曲线形AWG芯片的中心波长为 ITUT波长，利用紫外胶或者热固化胶将补偿杆分别固化在第一 AWG芯片和基板上；8)将制作的无热AWG从夹具上取下，制作完成。所述的夹层是方形或者多边形，尺寸大于曲线形AWG芯片的包络线。所述的夹层的两端面与曲线形AWG芯片的输入波导和输出波导的端面平行。所述的夹层材质的膨胀系数的范围为2-6X10_6/°C。所述的夹层的总平整度在2_15um，翘曲度在20_50um。步骤2所述的将曲线形AWG芯片粘贴并固化在夹层上采用的粘接胶的硬度在 50-80邵氏硬度A之间，芯片和夹层之间粘接胶厚度为20-500um。步骤2所述的将曲线形AWG芯片粘贴并固化在夹层上的固化条件为首先85度下 10-120分钟，然后120度下20-180分钟。步骤4所述的曲线形AWG芯片分割线的位置是在输入平板波导，或输出平板波导 上的任一位置。所述分割线的方向与Slab的光轴准直线方向之间的夹角为锐角，范围为 8° 士 1°。步骤5所述的将第二 AWG芯片与基板粘接固定在一起，所用的粘接胶是热固化胶 或紫外胶，第二 AWG芯片与基板之间的粘接胶厚度小于lum。所述的基板总平整度为2_15um，翘曲度为20_50um。所述的基板的表面开槽，槽的方向与曲线形AWG芯片的分割线方向平行。所述的第二 AWG芯片与基板的粘接区域是避开阵列波导的所有区域。本专利技术的基于曲线形阵列波导光栅的无热AWG制作方法，还可以是包括如下的制作步骤1)采用至少一个输入波导、输入平板波导、阵列波导、输出平板波导和N个输出波导组成共同沉积在硅衬底上的曲线形AWG芯片；2)采用夹具及粘接胶，将曲线形AWG芯片粘贴并固化在夹层上；3)将固化在夹层上的曲线形AWG芯片沿分割线分割为第一 AWG芯片和第二 AWG芯片两部分；4)将第二 AWG芯片与基板粘接固定在一起；5)利用夹具将第一 AWG芯片放置在基板上，使第一 AWG芯片与第二 AWG芯片沿分 割线的方向平行设置；6)将固定在基板上的第二AWG芯片与放置在基板上的第一AWG芯片沿分割线的方 向平行后，固定在芯片夹具上，将输入光纤阵列和输出光纤阵列固定在光纤阵列夹具上并 分别放置在六维微调架上，进行与曲线形AWG芯片的输入波导和输出波导的耦合调试后， 进行紫外胶固化；7)将补偿杆放置在第一 AWG芯片和基板上，调节曲线形AWG芯片的中心波长为 ITUT波长，利用紫外胶或者热固化胶将补偿杆分别固化在第一 AWG芯片和基板上；8)将制作的无热AWG从夹具上取下，制作完成。采用本专利技术的基于曲线形阵列波导光栅的无热AWG制作方法制作的基于曲线形 阵列波导光栅的温度补偿结构，能够克服芯片形变带来的光学性能变化，提高器件的性能 稳定性；结构简单，操作方便，适合工业生产。附图说明图1是方形AWG芯片结构示意图；图2是本专利技术所采用的曲线形AWG芯片结构示意图；图3是本专利技术所采用的夹层的结构图其中的图(a)、图(b)、图(C)、图(d)是不同形状夹层的示意图；图4是带有粘接胶的夹层顶视图；图5是带有尾纤的曲线形AWG芯片与夹层粘接后的结构示意图；图6是图5切缝后的结构示意图；图7是基板的结构示意图；图8带有基板的曲线形AWG芯片的结构示意图；图9是制作完成的AAWG结构示意图。1 输入波导 2 输入平板波导3:阵列波导 4:输出平板波导5 输出波导6 曲线形AWG芯片7 夹层8 粘接胶9 输入光纤阵列 10 输出光纤阵列11:分割线12:光轴准直线13 基板14 粘接区域15 补偿杆具体实施例方式下面结合实施例和附图对于 专利技术的基于曲线形阵列波导光栅的无热AWG制作方 法做出详细说明。本专利技术的基于曲线形阵列波导光栅的无热AWG制作方法，包括如下的制作步骤1)本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种基于曲线形阵列波导光栅的无热ＡＷＧ制作方法，其特征在于：包括如下的制作步骤：１）采用至少一个输入波导（１）、输入平板波导（２）、阵列波导（３）、输出平板波导（４）和Ｎ个输出波导（５）组成共同沉积在硅衬底上的曲线形ＡＷＧ芯片（６）；２）采用夹具及粘接胶（８），将曲线形ＡＷＧ芯片（６）粘贴并固化在夹层（７）上；３）将固化在夹层（７）上的曲线形ＡＷＧ芯片（６）固定在芯片夹具上，将输入光纤阵列（９）和输出光纤阵列（１０）固定在光纤阵列夹具上并分别放置在六维微调架上，进行与曲线形ＡＷＧ芯片（６）的输入波导（１）和输出波导（５）的耦合调试后，进行紫外胶固化；４）将固化在夹层（７）上的曲线形ＡＷＧ芯片（６）沿分割线（１１）分割为第一ＡＷＧ芯片（６ａ）和第二ＡＷＧ芯片（６ｂ）两部分；５）将第二ＡＷＧ芯片（６ｂ）与基板（１３）粘接固定在一起；６）利用夹具将第一ＡＷＧ芯片（６ａ）放置在基板（１３）上，使第一ＡＷＧ芯片（６ａ）与第二ＡＷＧ芯片（６ｂ）沿分割线（１１）的方向平行设置；７）将补偿杆（１５）放置在第一ＡＷＧ芯片（６ａ）和基板（１３）上，调节曲线形ＡＷＧ芯片（６）的中心波长为ＩＴＵＴ波长，利用紫外胶或者热固化胶将补偿杆（１５）分别固化在第一ＡＷＧ芯片（６ａ）和基板（１３）上；８）将制作的无热ＡＷＧ从夹具上取下，制作完成。...

【技术特征摘要】
一种基于曲线形阵列波导光栅的无热AWG制作方法，其特征在于包括如下的制作步骤1)采用至少一个输入波导(1)、输入平板波导(2)、阵列波导(3)、输出平板波导(4)和N个输出波导(5)组成共同沉积在硅衬底上的曲线形AWG芯片(6)；2)采用夹具及粘接胶(8)，将曲线形AWG芯片(6)粘贴并固化在夹层(7)上；3)将固化在夹层(7)上的曲线形AWG芯片(6)固定在芯片夹具上，将输入光纤阵列(9)和输出光纤阵列(10)固定在光纤阵列夹具上并分别放置在六维微调架上，进行与曲线形AWG芯片(6)的输入波导(1)和输出波导(5)的耦合调试后，进行紫外胶固化；4)将固化在夹层(7)上的曲线形AWG芯片(6)沿分割线(11)分割为第一AWG芯片(6a)和第二AWG芯片(6b)两部分；5)将第二AWG芯片(6b)与基板(13)粘接固定在一起；6)利用夹具将第一AWG芯片(6a)放置在基板(13)上，使第一AWG芯片(6a)与第二AWG芯片(6b)沿分割线(11)的方向平行设置；7)将补偿杆(15)放置在第一AWG芯片(6a)和基板(13)上，调节曲线形AWG芯片(6)的中心波长为ITUT波长，利用紫外胶或者热固化胶将补偿杆(15)分别固化在第一AWG芯片(6a)和基板(13)上；8)将制作的无热AWG从夹具上取下，制作完成。2.根据权利要求1所述的基于曲线形阵列波导光栅的无热AWG制作方法，其特征在于， 所述的夹层(7)是方形或者多边形，尺寸大于曲线形AWG芯片(6)的包络线。3.根据权利要求1所述的基于曲线形阵列波导光栅的无热AWG制作方法，其特征在于， 所述的夹层⑵的两端面与曲线形AWG芯片(6)的输入波导⑴和输出波导(5)的端面平 行。4.根据权利要求1所述的基于曲线形阵列波导光栅的无热AWG制作方法，其特征在于， 所述的夹层(7)材质的膨胀系数的范围为2-6X10_6/°C。5.根据权利要求1所述的基于曲线形阵列波导光栅的无热AWG制作方法，其特征在于， 所述的夹层(7)的总平整度在2-15um，翘曲度在20-50um。6.根据权利要求1所述的基于曲线形阵列波导光栅的无热AWG制作方法，其特征在于， 步骤2所述的将曲线形AWG芯片(6)粘贴并固化在夹层(7)上采用的粘接胶⑶的硬度在 50-80邵氏硬度A之间，芯片和夹层之间粘接胶厚度为20-500um。7.根据权利要求1所述的基于曲线形阵列波导光栅的无热AWG制作方法，其特征在于， 步骤2所述的将曲线形AWG芯片(6)粘贴并固化在夹层(7)上的固化条件为首先85度下 10-120分钟，然后120度下20-180分钟。8.根据权利要求1所述的基于曲线形阵列波导光栅的无热AWG制作方法，其特征在...

【专利技术属性】
技术研发人员：赵秀丽，祝业盛，马卫东，丁丽，凌九红，陈征，
申请(专利权)人：武汉光迅科技股份有限公司，
类型：发明
国别省市：83[中国|武汉]