[发明专利]一种制造光衰减器阵列的方法及光衰减器阵列

说明书

技术领域

本发明涉及一种制造光衰减器阵列的方法及光衰减器阵列，具体涉及一种用光纤对光纤直接耦合的光衰减器阵列制作方法及使用该方法得到的光纤对光纤直接耦合的光衰减器阵列。

背景技术

现有技术中，光衰减器阵列的封装通常是将光衰减器（VOA）芯片固定在硅基光学平台上后将输入光纤和输出光纤分别焊接在VOA芯片两端，或者使用带尾纤的pigtail、Grin透镜等分离器件，不仅光纤之间具有较大的角度差和横向位移差，导致光纤的耦合损耗较大，且封装结构复杂，额外器件多增加封装复杂性、增大工艺难度、增加成本，且需要调节的参数多，尺寸精度无法达到较高标准，封装工艺稳定性差。

发明内容

本发明的目的在于提供一种器件少、封装工艺简单、尺寸精度高、封装工艺稳定可控的光衰减器阵列制造方法，以及用该方法得到的具有以上优点的光衰减器阵列。

通过研究光纤对光纤的耦合损耗，我们发现相对于光纤的角度差和横向位移，光纤端面的间距在一定范围内并不是耦合损耗的主要因素。而硅基光学平台对光纤的角度和横向位移可以控制的很好。因此，耦合损耗即使在光纤和光纤端面间有较大间距的情况下，仍然可以较小。例如，在光纤端面间距为４０微米时，若只考虑光纤端面间距的影响，耦合损耗只有０.３dB左右。

因此本发明提出了一种适用于光纤对光纤直接耦合的光衰减器阵列如MEMS　VOA的设计和封装方法。

具体技术方案如下：

制造光衰减器阵列的方法，输入光纤和输出光纤分别位于VOA芯片的两端，于所述VOA芯片下半部具有掏空部分，所述掏空部分可供光纤通过，所述输入光纤和输出光纤的端面直接耦合，掏空部分形状不限，只要能让光纤通过即可，例如VOA芯片的形状可以为矩形边框，中间掏空部分为半圆形，如图8a和8b所示；且VOA芯片和光纤是通过刻蚀在硅基光学平台上的槽进行固定的，所述槽分别为芯片槽和光纤槽；由于光纤对光纤直接耦合时，光纤间间距有限，挡光板和驱动梁与光纤端面间距很小，为便于封装，可以制作限位装置，保证光纤不会接触驱动梁和挡光板，限位机构是在芯片槽和光纤槽上分别刻蚀出的，具体为位于芯片槽上的芯片限位突起，和位于光纤槽上的光纤限位突起；光纤槽和芯片槽可以同时或先后在硅基光学平台上刻蚀得到。光纤槽的刻蚀深度为65μm至125μm，芯片槽的刻蚀深度为75μm至硅基光学平台厚度的一半；VOA芯片表面与光纤端面平行，且所述VOA芯片和所述光纤端面可以调整为任意所需角度，如常规的8°；其中具体的，VOA芯片的驱动方式可以为常规任意驱动方式，如V型梁热驱动，当使用V型梁热驱动时，通过调整驱动梁根部位置和VOA芯片框架边缘的间距就可以调整芯片槽与光纤槽的深度差别。例如在光纤轮廓与VOA框架边缘相切时，只要调整驱动梁将挡光片位于正常工作位置就可实现光纤槽和芯片槽的深度相同，如图7所示，这意味着可实现同时制作芯片槽和光纤槽；VOA芯片的驱动梁与VOA芯片的一面共面，或可以在框架的内部，如图8a和8b所示。数个具有相同结构的输入光纤、输出光纤和VOA芯片在所述硅基光学平台上以阵列方式排布，就得到了相应的光衰减器阵列。图1所示为根据以上方法的一个实施例得到的光衰减器阵列的示意图，其中1为硅基光学平台，2为光纤，3为VOA芯片。

与目前现有技术相比，本发明具有如下优点：

1）使用了硅基光学平台，光衰减器或光衰减器阵列的封装结构更简单，现有技术一般会使用带尾纤的pigtail，Grin透镜等分离器件，封装结构复杂；

2）使用光纤对光纤直接耦合，除硅基光学平台，光纤和MEMSVOA芯片外，不需额外器件，成本低，且通道数越多，成本优势越大；

3）带限位机构的硅基光学平台和MEMSVOA芯片使组装工艺更简单可靠；

4）适合多通道VOA器件：在制作VOA阵列时，需要使用的器件仍只有光纤、MEMSVOA芯片和硅基光学平台，需要调光路的步骤少，封装工艺更简单；

5）工艺稳定：由于硅基光学平台和MEMSVOA芯片均采用MEMS技术制作，尺寸精度高；由于器件数量少，封装时需要调节的参数少，因此封装工艺稳定可控；

6）MEMSVOA芯片和硅基光学平台均是以单晶硅为主体材料，因此热膨胀系数匹配，封装后的器件的热稳定性好，且硅的传热系数高，封装好的VOA器件易于散热。

附图说明

图1为本发明的VOA阵列示意图；

图2为本发明VOA阵列的3D示意图；

图3为图2的局部放大图；