用于对准光学元件的基于MEMS的杠杆及其使用制造技术

本发明专利技术涉及一种基于将光学组件安装在释放的微机械杠杆配置上的基于MEMS的对准技术，所述释放的微机械杠杆配置使用多个挠曲件而非单个弹簧。所述光学组件可为透镜。多个挠曲件的所述使用可减少透镜旋转与透镜平移之间的耦合，且减少杠杆手柄翘曲对透镜位置的影响。可针对各种几何形状来优化装置。

【技术实现步骤摘要】
【国外来华专利技术】
本申请案涉及光纤通信的领域，且更特定来说，涉及用于将激光源光学耦合到光纤或其它波导的光学封装技术。
技术介绍
用于长通信距离及都市光纤电信链路的光学模块(例如激光器、调制器、分配器、增/减多路复用器及接收器)通常含有许多小的组件，例如镜、分束器、检测器及必须仔细对准且附接于适当位置中以实现光学耦合的其它精密组件。此些光纤链路使用具有几微米的模式大小的单模光纤。因此，所有这些组件均需要精密对准，此大大地增加了此些模块的成本且降低了制造成品率。2010年2月I日提出申请的美国专利申请案12/698，086论述一种允许使用基于MEMS的平台来精确定位光学组件的封装技术。例如激光器的有源元件与PLC波导之间的光学耦合是通过精确对准安装在与锚定点及手柄形成杠杆的可调整固持器上的微透镜来完成。使所述手柄移动致使所述微透镜移动所述手柄所行进的距离的某一小分数。因此，明显简化了对准。
技术实现思路
在一个方面中，本专利技术提供一种用于定位光学组件的机构，其包括第一挠曲件，其耦合到底座；结构，其耦合到所述第一挠曲件，所述结构大体呈四边形的形式，所述结构包含若干对挠曲件中的具有第一定向方向的第一对及所述若干对挠曲件中的具有第二定向方向的第二对，所述结构包含用于光学组件的支架；及伸长臂，其大体从所述结构延伸。在另一方面中，本专利技术提供一种供在光学组合件中使用的装置，其包括多部分杠杆结构，其通过底座耦合到衬底，所述多部分杠杆结构包含耦合到所述底座的第一挠曲件、伸长臂及至少一第二挠曲件以及将所述伸长臂耦合到所述第一挠曲件的第一部件；及透镜，其耦合到所述多部分杠杆结构。在另一方面中，本专利技术提供一种供在光学对准两个光学组件中使用的结构，其包括伸长臂；第一挠曲件，其沿第一方向从所述伸长臂延伸；第二挠曲件，其沿第二方向从所述伸长臂延伸，所述第二方向不同于所述第一方向；第一部件，其从所述第一挠曲件延伸，其中用于光学组件的支架耦合到所述第一部件；第二部件，其从所述第二挠曲件延伸；第三挠曲件、第三部件及第四挠曲件，其耦合所述第二部件与所述第一部件；及第五挠曲件，其将所述第二部件耦合到底座。在另一方面中，本专利技术提供一种供在对准光学组件中使用的装置，其包括平台，其用于接纳光学组件；第一挠曲元件，其将所述平台耦合到底座；臂，其耦合到所述平台，所述臂包含第二挠曲元件，所述臂包含自由端。在另一方面中，本专利技术提供一种供在对准光学组件中使用的装置，其包括平台，其用于接纳光学组件；用于将所述平台柔性地耦合到底座的构件；及伸长臂，其耦合到所述平台。考虑本文中的论述来更全面地理解本专利技术的这些及其它方面。 附图说明以实例方式来图解说明本专利。图I (现有技术)图解说明使用简单杠杆来相对于输入及输出波导精确地定位透镜。图2a到2d图解说明根据本专利技术的方面的结构的方面。图3图解说明根据本专利技术的方面的实施例。图4图解说明根据本专利技术的方面的结构的另一实施例。图5图解说明根据本专利技术的方面的结构的又一实施例。图6到8图解说明图5的实施例沿各种方向的移动的结果。具体实施例方式本专利技术的方面提供一种用于使用基于MEMS的杠杆及手柄来致动光学组件的位置的布置，所述致动是以使得不影响靠近可调整组件的其它光学或电元件的放置的方式进行的。在一些方面中，可沿所有三个轴且在沿垂直于光学轴的轴具有显著的杠杆作用(或移动的减少)的情况下精确地调整所述组件的位置。此允许在透镜或其它光学组件的位置处机械地缩小手柄处的粗动。图I展示用于将来自紧凑输入波导导引件(例如激光二极管的输入波导导引件)的光耦合到较大输出波导60 (例如标准光纤的输出波导)的微透镜80。通过将透镜定位成到激光输出比到光纤输入近，所述透镜将模式变换成恰当大小。通常，对此透镜的公差非常严格，且优选地以亚微米准确度来定位及控制所述透镜。一旦实现对准，便优选地以使得最小化任何移位的方式用环氧树脂或焊料将所述透镜锁定到适当位置中。此可具有挑战性且可能需要资本密集型自动化工具或训练有素的操作者来手动地进行对准。为了减小在安装透镜中所需的准确度，第12/698，086号美国专利申请案论述将透镜安装在使用弹簧10锚定到组合件100的稳定部分的杠杆20上。此弹簧可横向挠曲及纵向挤压或拉伸。为了调整透镜的X位置，使在所述杠杆的端30处的手柄沿X方向40移动。此致使整个杠杆20围绕锚定点100旋转且使透镜80沿X方向70移动，但移动量通过透镜与锚定点之间的距离对透镜与手柄之间的距离的比率减少。在平面外的类似运动以类似放大率沿y调整透镜的位置。然而，通过纵向挤压或拉伸弹簧(此不提供运动的减少)来实现沿z或光学轴的调整。在此情况中，这并不关键，因为对在透镜的z位置上的光学损耗的相依性远小于其对X及I轴的相依性。如第12/698，086号美国专利申请案中所描述，为了制作此基于MEMS的杠杆，可使用相当标准的工艺。从顶部图案化SOI硅晶片以界定杠杆及透镜固持器。蚀刻掉下方的氧化物以使杠杆悬置。使用焊料或环氧树脂将透镜安装在所述杠杆上。一旦已对准部分，便靠近手柄的位置锁住杠杆。图2是根据本专利技术的方面的实施例的图式，其中想要使用手柄210使透镜80围绕稳定锚定件100移动。图2a是结构在不具有力或偏转的情况下的俯视图。借助与先前所描述的工艺类似或相同的工艺来制作所述结构，因为所有部分均为释放的且自由移动，锚定件100除外。此部分连接到晶片的其余部分且因此为稳定的。所述结构大体具有L形状的形式，其中主要部件20 (展示为在自由端处具有手柄210的伸长臂)通过挠曲件230a连接到水平部件260，而主要杠杆与水平杠杆如所图解说明彼此正交。此水平部件借助可弯曲及扭曲的相对刚性挠曲件220连接到锚定件。透镜80使用挠曲件(230a、230b、240a、240b)及刚性悬臂(270a、270b)的组合安装在这两个部件之间。在一些实施例中，且如图2a到2d中所图解说明，挠曲件230a、230b沿相同方向定向，且挠曲件240a、240b也沿相同方向定向，其中挠曲件230a、230b的定向正交于挠曲件240a、240b的定向。如图2b中所展示，当使杠杆沿X方向移动时，挠曲件220由于其刚性(与其它挠曲件相比)而不会移动很多。因此，大部分偏转是在挠曲件230a、230b及240a、240b中发生。在一些实施例中，挠曲件240a及240b具有匹配特性，在一些实施例中所述匹配特性通过所述挠曲件具有相同物理结构而提供。类似地，在一些实施例中，挠曲件230a及230b具有匹配特性。所述透镜沿X移动手柄的距离的一分数，所述分数近似由挠曲件240b在手柄20上的连接点到下部部件260之间的长度与所述手柄的总长度的比率给出。如图2c中所展示，当使杠杆沿Z移动时，挠曲件不容易收缩或扩张，使得围绕Y轴的显著弯曲移动出现在刚性挠曲件220上。此致使挠曲件偏转，以使得透镜沿Z向下移动。所述透镜移动手柄沿Z移动的距离的一分数，所述比率大概等于透镜与锚定点之间的距离对下部部件260的总长度的比率。最后，当使手柄沿Y或在图2a中的平面外移动时，整个结构使挠曲件220围绕X轴扭曲且致使所述透镜沿着Y轴向上移动。图2d中展示侧视图。再一次，运动大概由透镜与锚定点之间的z间隔对手柄20的总长度的比率缩小。与图本文档来自技高网...

【技术保护点】

【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，米歇尔·谢尔贝克，丁·托恩，
申请(专利权)人：凯亚光电，
类型：
国别省市：