微机械对准的光学组合件制造技术

一种光学组合件包含激光源的组合，所述激光源将辐射经透镜组合聚焦发射到光学波导中。所述光学波导和所述激光源永久附接到共用载体，而所述透镜中的至少一者附接到是所述载体的一体部分但最初能够自由移动的固持件。使用微机械技术来调整所述透镜和固持件的位置，且接着使用具有焊料的集成加热器将所述固持件永久地固定到适当位置中。

【技术实现步骤摘要】
【国外来华专利技术】
本专利技术大体上涉及光纤通信，且更明确地说，涉及用于使激光源对准到光纤和其它类型的波导的光学封装技术。
技术介绍
在过去的几十年中，光纤通信已大体上代替了长距离上的电链路。在较近的过去， 光学链路正在较短的距离处用于将服务器连接到交换机且用于数据中心。在将来，预期随着数据速率增加且光学器件的成本降低，所述光学器件将扩散到计算机中，且机器内或处理器之间的连接将为光学的。光纤的挑战已在于封装和对准工艺比电布线难得多。优点是带宽较大且信号随距离的降级减少。以10(ib/s的数据速率，对于信号在光纤中行进IOOm到300m以上，通常需要单模光纤，其中典型的模式大小约为8微米。激光源通常具有仅几微米的模式大小。因此， 激光与光纤之间通过中间光学器件的对准通常必须具有非常高的精度，通常需要大约十分之一微米的公差。单模光纤的一大优点在于可同时耦合多个波长以获得经由单个光纤的并行链路。因此，可通过使用各10(ib/S的十个信道，经由单模光纤将100(ib/S信号发送数千米，每一路线在一不同波长下。作为替代方案，当距离约为IOOm或以下时，通常使用多模光纤和多模垂直腔激光器。在此情况下，光纤中的核心大小要大得多，约为50um，且公差可相当宽松。然而，作用范围是有限的，因为光纤的不同模式以不同速度行进，且同时发射多个波长变得更加困难。随着带宽要求增加，单模和多模光纤链路两者中的并行性增加。在单模系统中，可通过将波长添加到同一光纤来容易地获得并行信道。在多模系统中，通常添加额外光纤以形成光纤带。并行带光纤当然相当昂贵，且内部具有M根光纤的连接器制作起来较复杂， 即使它们使用具有较宽松的对准公差的多模光纤也是如此。产业中已对使单模系统中的对准公差宽松的不同技术进行了大量的工作。然而， 所述工作都不是非常有效，尤其是在多个来源耦合到同一光纤中的情况下。在这些情况下， 同一封装中发生多次单模对准。使公差稍微宽松的最简单的方式是制造具有较大光模的激光器。最常用的技术是在光模在其中扩展的激光器的输出处具有锥形截面。这使得激光模式大致具有与光纤或波导模式相同的大小，且对准公差从约十分之一微米增加到约一微米。此技术的缺点在于激光或半导体源的制造变得更加复杂，从而增加成本。激光的性能也有一些牺牲。另外，具有稍大的光模的激光器的作用也并不那么显著。一微米对准公差好于十分之一微米，然而，其仍经不起低成本封装技术的检验。另一技术是蚀刻激光器的小面，并添加无源硅石波导。所述激光器倒置接合到平面光波电路(PLC)，其内建有波导。激光源中的无源波导与PLC中的波导在有效指数上是匹配的，且具有轻微的斜度，理论上，所有的能量可从激光源转移到下面的单模波导中。这使裸片接合工艺中的公差放宽到约5um，从而允许使用某一标准封装和裸片接合设备。这种技术的问题在于激光器芯片变得非常复杂。必须蚀刻小面，且通过外延和平版印刷工艺，使无源波导对准到半导体波导。此些激光器是高度定制的，且激光波导与挨着其形成的无源波导之间存在不可避免的光学损失。具有有源而不是无源对准的MEMS也已用于对准激光器和波导。可用具有由控制环维持的对准的MEMS镜来执行对准。然而，在操作期间必须维持反馈环，从而要求封装外的高压控制电子设备在操作期间保持活动。已对用于开关和阵列对准的MEMS活动对准技术提出了一些建议。一些建议是具有移动波导(E·奥利埃(E.Ollier)的“基于移动波导的1\X8微机械开关 (1\ X 8Micromechanical Switches based on Moving Waveguides)，，, 2000 年 8 月在夏威夷的考爱岛举行的2000IEEE/LE0S国际光学MEMS会议的会刊，第39到40页)，一些建议具有扭转镜(MEMS光学开关(MEMS optical switches)，姚志伟(Tze-ffei Yeow)； 劳· K · L · E(Law, K. L. Ε.)；戈登堡· A(Goldenberg，Α.)，通信杂志，IEEE 第 39 卷、第 11 版，2001年11月，第158到163页)，且一些建议在χ-y台上具有透镜(用于微镜开关的 MEMS 封装(MEMS packaging for micro mirror switches)，黄龙孙(Long-Sun Huang)；李石胜(Shi-Sheng Lee)；莫塔麦迪· E ；吴· M · C ；金· C. -J.，电子组件和技术参考，1998年第48IEEE卷，1998年5月25日到观日发行，第592到597页)。然而，所有这些方法都是复杂的且难以(例如)应用于PLC。
技术实现思路
在一些方面中，本专利技术提供一种结构，其含有具有不同波长的多个激光器；平面光波电路，其可将不同波长组合到单个波导中；以及透镜集合，其位置可至少最初使用全部安装在次级贴装上的微机械构件来调整，其中-所述激光器和所述平面波导电路焊接到所述次级贴装上-透镜固持件是所述次级贴装的一体部分，且最初可调整。一种如上文所述的结构，其中所述透镜固持件位于杠杆上，从而缩小用于调整其位置的运动。一种如上文所述的结构，其中所述次级贴装含有可用集成加热器回流的预沉积焊料区，且其中所述焊料可锁定所述透镜相对于电构件的位置。如上文所述的结构，其中致动件形成于所述次级贴装上，作为所述次级贴装的一体部分，且其中所述致动件在无外部机械运动的情况下移动所述透镜，以优化耦合。在一些方面中，本专利技术提供一种结构，其具有至少一个透镜、一个输出波导和一微透镜，藉此所述微透镜可由机电构件移动，且在优化耦合之后锁定下来。在一些方面中，本专利技术提供一种结构，其由以下部分组成具有不同波长的多个激光器；平面光波电路，其可将不同波长组合到单个波导中；透镜集合，其用于准直和聚焦光束；以及微镜集合，其偏转可调整所述光束的位置，且将所述光束聚焦到波导中。如上文所述的结构，其中激光器安装在平面光波电路之上，且发射光束穿过微透镜到可调整微镜上。在本专利技术的一个方面中，本专利技术提供一种经微机械对准的光学组合件，其包括位于衬底上的第一波导；位于所述衬底上的第二波导；用于将所述第一波导的光聚焦到所述8第二波导中的透镜；以及固持所述透镜的杠杆，所述杠杆具有至少一个相对于所述衬底固定的点，所述杠杆将所述透镜固持在一位置，使得所述杠杆的移动将产生所述透镜在至少不同于所述第一波导的光的光轴的方向上的缩小移动，所述杠杆可移动以便定位所述透镜以将所述第一波导的光聚焦到所述第二波导中。在本专利技术的一个方面中，本专利技术提供根据技术方案1所述的组合件，其进一步包括位于所述衬底上的多个另外的第一波导；位于所述衬底上的多个第二波导；多个另外的透镜，所述多个另外的透镜中的每一者用于将所述另外的第一波导中的对应一者的光聚焦到所述另外的第二波导中的对应一者中；以及多个另外的杠杆，所述另外的杠杆中的每一者固持所述多个另外的透镜中的对应一者，所述另外的杠杆中的每一者具有至少一个相对于所述衬底固定的点，所述另外的杠杆中的每一者将所述对应的另外透镜固持在一位置，使得所述另外的杠杆中的每一者的移动将产生所述对应透镜在至少不同于所述另外的第一波导中的所述对应一者的光的光轴的方向上的缩小移动。在本专利技术的一个方面中，本专利技术提供本文档来自技高网...

【技术保护点】
１．一种经微机械对准的光学组合件，其包括：位于衬底上的第一波导；位于所述衬底上的第二波导；用于将所述第一波导的光聚焦到所述第二波导中的透镜；以及固持所述透镜的杠杆，所述杠杆具有至少一个相对于所述衬底固定的点，所述杠杆将所述透镜固持在一位置，使得所述杠杆的移动将产生所述透镜在至少不同于所述第一波导的光的光轴的方向上的缩小移动，所述杠杆可移动以便定位所述透镜以将所述第一波导的光聚焦到所述第二波导中。

【技术特征摘要】
【国外来华专利技术】...

【专利技术属性】
技术研发人员：巴蒂阿·佩泽什基，
申请(专利权)人：凯亚光电，
类型：发明
国别省市：US