[发明专利]光波电路及其制造方法

说明书

技术领域

本发明涉及一种光波电路及其制造方法，以及更具体地涉及通过使用刻印光波电路芯来形成用来输入或输出光信号的每个光波电路以能够有效改善光损失和分支均匀性的光波电路及其制造方法，其中制造可以被简单和低成本地执行，同时还能改善光波电路的光损失和分支均匀性。

背景技术

通常，被称作分配器或光分频器的具有将一个光波传输至多个用户（1×N）的功能的光功率分路器在宽度光通信网络中是非常重要的设备（根据通信网络的配置方法，也可以使用2×N的光功率分路器），并且也应用在数据通信、无源光网络（PON）、光纤到户（FTTH）等中。

光功率分路器中所需的重要特征是：1）优良的分支均匀性（相对于输入光波长、偏振或温度改变具有低变异性）；2）低光损失；以及3）低成本大量生产。然而，在当前制造光功率分路器的技术中，平面光波电路（PLC）技术已经已知为最优的实现这些特征的技术，以及PLC技术目前是用于制造光功率分路器的主要方法。

该方法用于构建光电路，其中通过沉积多个二氧化硅层或薄聚合物膜，同时在二氧化硅或石英衬底上进行光刻和蚀刻来形成芯和围绕芯的覆层，以及光信号根据芯的形状使用芯和覆层之间的折射率差来分频和混合。

因为已经提出了将一个光波分成多个光波的不同结构，所以存在多个配置光功率分路器的方法。这些结构可以根据分频光功率的形状来被大体分为星形和树形，以及已经提供了使用Y-分支光波电路、多模干涉器（MMI）、星形耦合器、定向耦合器等等的方法。

然而，在使用例如MMI、星形耦合器、定向耦合器等等的结构的装置中，相对于入射光波长或偏振改变的光功率的分路比被改变。因此，这些结构不能用于无源光网络（PON）等市场中的商业化产品中，但是可以用于特定产品。

另一方面，因为Y-分支光功率分路器具有低波长依赖性并能够小型化，所以Y-分支光功率分路器包括在最商业化的光功率分路器中，作为基本部件。然而，由于Y-分支的单位分频器（1×2）以树形串联连接，所以依赖于输出端的分支均匀性、制造过程、温度、波长、偏振等的分频比的改变量与树的连接量成正比增加。因此，单位分频器的分频率应该非常准确并且分频比的改变量应该非常小。

当根据制造光波电路芯的方法来对制造PLC的方法进行分类时，存在：1）在平面覆层衬底上形成压印芯并在其上覆覆层的压印工艺方法（这是当前用于制造PLC的主要方法）；以及2）形成具有芯形状的刻印槽，在其中填充芯、通过化学机械抛光（CMP）或回蚀工艺平坦化该芯、及覆覆层的刻印工艺方法。

同时，制造的PLC芯片的输入和输出截面被抛光为斜面（大约8度的角），以及同样被抛光为斜面的抛光光纤阵列块使用环氧树脂粘结至抛光的截面。在此，光纤阵列块是光纤阵列固定在包括上部和下部的光纤固定槽块之间的块。每个上部和下部具有大约1毫米的厚度，以及光纤阵列块具有总计2毫米的厚度。

因此，在具有大约1毫米厚度的衬底上被处理的光纤阵列块和PLC在粘结区具有差别。为了消除环氧树脂粘结的变形，具有大约1毫米厚度的盖玻璃被增加在PLC的衬底的上侧。然而，因为环氧树脂在材料特性上与PLC大大不同，所以由于温度/湿度的改变而可能导致失真或分离。此外，当粘结PLC衬底和盖玻璃时，需要相当大的和额外的制造工作，如相对于衬底的整个表面的环氧树脂的厚度控制。

图1是示出了根据现有技术的实施例的Y-分支光波电路的结构的示意图。

参考图1，根据现有技术的实施例的Y-分支光波电路包括输入光波电路10，以及第一和第二光波电路20和30。

在此，输入光波电路10被设置为通过输入侧截面输入光信号，以及具有向输出侧截面变宽的形状。

第一和第二输出光波电路20和30被设置为相对于输入光波电路10的输出侧截面的中心线对称地延伸。

传统的Y-分支光波电路优化了输入光波电路10的宽度和长度，以及当第一和第二输出光波电路20和30之间的间隔为零时，第一和第二输出光波电路10的分支角以及光损失被最小化。然而，当光波电路被制造时，在曝光工艺中实现的第一和第二输出光波电路20和30之间的间隔具有最小1至2微米。因此，一定光损失可能发生。