[发明专利]平面光波导与光纤耦合方法和结构

说明书

技术领域

本发明涉及一种平面光波导与光纤耦合的方法和结构。

背景技术

随着光通讯，光传输的普及，传统的微光学器件正由集成光学，集成光电器件所代替，其中集成光电器件与传输光纤的连接和耦合成为器件封装必须考虑的关键技术。现有技术中，加上了上盖板的平面阵列光波导芯片在端面上抛磨成8度角，与抛磨成8度角的光纤阵列对接耦合，使阵列光波导和阵列光纤的光纤芯完全对准，然后用高性能的匹配胶将波导芯片和光纤阵列胶合封装在一起。此现行的耦合封装技术，不仅需要光纤阵列，而且波导芯片必须要加上上盖板。从材料方面来讲，制造光纤阵列需要很多人工，因此光纤阵列器件本身就比较昂贵，加之光波导芯片还要加盖板，材料人工成本也比较高，更为突出的是光纤阵列和波导芯片的耦合对准需要昂贵的对准设备和相当有经验的操作工。所以，现行的结构和方法需要大量的人工和昂贵的设备，同时劳动力效率低，产品质量和可靠性差。

发明内容

本发明提出了一种平面光波导与光纤耦合的方法和结构，该方案的耦合结构可避免对准设备和特种操作工的使用，提高了生产效率，同时，平面光波导和耦合结构在同一基底上，光波导和光纤芯较容易对准耦合，可增加产品的可靠性。

本发明提供如下技术方案：一种平面光波导与光纤耦合方法，该方法为，将平面光波导结构和光波导与光纤的耦合结构集成在同一芯片基底上，即在芯片基底上通过芯片加工工艺在一部分基底平面区域内制造出光波导结构，而在另一部分区域内制成耦合光纤的光纤槽结构，通过芯片工艺的结构控制使光纤放置于光纤槽内时光纤的光纤芯正好对准光波导，实现光波导与光纤的耦合，在耦合结构中每相邻两光纤槽中心的距离大于光纤的直径。

一种平面光波导与光纤耦合结构，所述结构包括芯片基底；所述芯片基底为阶梯状，设有高阶与低阶，高阶处设有光波导结构，低阶处设有数个平行设置的光纤槽，该光纤槽用于承载阵列光纤的压入。

进一步地，所述光纤槽为V形截面槽、矩形截面槽或U形截面槽。

进一步地，所述平面光波导与光纤的耦合端面处具有防止端面回波损耗的并与竖直方向呈一定角度的斜角。 

进一步地，所述平面光波导和光纤耦合对准的间隙处设有可起到特殊功能的材料，如填入匹配液起到减小菲涅耳反射的作用，填入光纤胶起到固定光波导和光纤的耦合，或填入与光波导温度系数相反的聚合物可起到器件温度补偿的作用等。

本发明涉及的这种平面光波导与光纤耦合的方法和结构，光纤的端面经过处理后直接压入光纤槽内，使光纤芯与波导芯片对准，在波导和光纤的耦合间隙处点入胶，实现光纤和波导芯片的耦合封装。

附图说明

图1是本发明平面光波导芯片与光纤耦合结构图；

图2为图1的A-A向剖视图；

图3为端面设有斜角的耦合结构示意图；

1-光波导；2-上包层；3-下包层；4-波导芯片基底；5-光纤；6-光纤芯；7-光纤槽；

具体实施方式

如图1-2所示，所述光纤5放置于该光纤槽7内，光纤槽7的数量为数个，平行设计，且每相邻两光纤槽7中心的距离大于光纤5的直径；所述光纤5的光纤芯6所在的高度位置恰好处于光波导1所在高度位置，光波导1与光纤芯6相耦合。 

光波导1的上层和下层分别为上包层2和下包层3。在光波导1的耦合端面通过精准的波导制造工艺形成，光纤的端面经过处理后直接压入光波导1端面处的光纤槽7内，使光纤5与光波导1对准，在光波导1和光纤5的耦合间隙处点入与光波导1和光纤5相匹配的胶，实现光纤5和光波导1的耦合封装。此结构可避免昂贵的对准设备和特种操作工的使用，增加光波导1与光纤5的耦合精准度，提高产品的可靠性及生产效率。

如图2所示，波导芯片端面处的光纤槽7为V形槽，也可以是矩形槽或U形槽，根据不同的波导芯片基底4采用不同的波导芯片加工工艺形成不同形状的光纤槽。 

如图3所示，为了防止耦合端面处的回波损耗，耦合端面也可以通过波导芯片加工工艺在端面处形成一定的角度，8°左右的角即可满足条件，即光波导1与光纤芯6的耦合端面设有防止端面回波损耗的与竖直方向呈一定角度的斜角。 

当波导芯片基底4采用石英时，光波导1的下包层3可以省略，光波导1直接设在波导芯片基底4的上面。

光波导1和光纤5耦合对准的间隙填入特殊功能材料可以增加器件的功能，如填入特殊的聚合物材料，可起到对器件温度补偿的作用。

本发明涉及的这种平面光波导与光纤耦合结构，可规避光纤阵列器件的使用，具有节约人工与设备成本，增加产品可靠性的有益效果，适合于器件的大规模生产。

本发明所述的具体实施方式并不构成对本申请范围的限制，凡是在本发明构思的精神和原则之内，本领域的专业人员能够作出的任何修改、等同替换和改进等均应包含在本发明的保护范围之内。